Оползни

Структурные оползни  разделяются по разным признакам. А.П.Павлов ещё в прошлом столетии разделял оползни на детрузивные и деляпсивные. Первые оползни “толкают” перед своим нижним концом пластичные горные породы, деформируя их. Вторые свободно соскальзывают к урезу реки, моря, озера.

По отношению к структуре  горных пород, слагающих склоны, оползни  делятся на следующие виды:

• асеквентные, развитые в однородных породах;
• консеквентные, происходящие по плоскостям напластования пород или же по плоскостям разломов;

 

• инсеквентные, для которых характерно пересечение плоскостями оползания поверхностей напластования или плоскостей разломов.

 

Оползни могут происходить  на одном высотном ярусе – одноярусные или на нескольких – многоярусные. Многоярусные оползни наблюдаются в горах и реже на равнинах, главным образом там, где высота склонов достигает 100 – 200 метров.

По времени, в течение  которого происходит процесс оползания, выделяются оползни одновременные, периодические и постоянные. Можно различать оползни современные, недавние (происходившие десятки лет назад), давние – сползавшие в течение исторического времени, т. е. менее чем 3-5тыс. лет назад, и древние – удалённые от нас геологически длительными отрезками времени представляет острую опасность. По скорости смещения все склоновые процессы можно подразделить на три категории: медленные, смещения со средней скоростью и быстрые.

 

Медленные смещения.

Медленные смещения не являются катастрофическими. Их называют волочениями, ползучими смещениями рыхлых отложений, а также скольжением и соскальзыванием. Это действительно перемещение-сползание, так как скорость его не превышает нескольких десятков сантиметров в год. Специалисты по инженерной геологии хорошо знают, как распознать такое смещение (например, по искривлённым стволам деревьев, растущих на склоне, изгибанию пластов и поверхности, так называемому смятию пластов, и с помощью чувствительных приборов). Солефлюкция и гелифлюкция – виды таких медленных смещений. Раньше под солефлюкцией понимали смещения в грунтах и рыхлых осадках, насыщенных водой. Позднее этот термин был распространён и на ледниковые условия, где грунты смещаются в связи чередования замерзания и оттаивания. В настоящее время для образования смещений, вызванных переменным замерзанием и оттаиванием, рекомендуется использовать термин “гелифлюкция”. Итак, солефлюкция – это движение массы грунта, обладающего вязко-текучей консистенцией, т.е. способностью растекаться толстым слоем. Опасность этих медленных смещений заключается в том, что они могут постепенно перейти в смещение быстрое, а затем и катастрофическое. Многие крупные оползни начинались оползанием рыхлого материала или медленным скольжением блоков горных пород.

 

Смещение  средней скорости.

Под смещениями средней  скорости понимают те смещения, что  происходят со скоростью метров в  час или метров в сутки. К ним  относятся большинство типичных оползней. Такой типичный оползень изображён на рисунке.

Оползневой участок состоит из зоны отрыва, скольжения и фронтальной, или зоны аккумуляции. В зоне отрыва бывают различимы основная трещина отрыва и плоскость скольжения, по которой тело оползня отделилось от подстилающей породы. Оползни приводят к значительному материальному ущербу, однако правильно организованная эвакуация предотвращает человеческие жертвы. Опасно при этом возникновение наводнения, потому что оползень может завалить долины, где обычно течёт река.

 

Быстрые смещения.

Только быстрые оползни  могут стать относятся те, скорость которых составляет несколько десятков километров причиной настоящих катастроф с сотнями человеческих жертв. К таким смещениям в час (или значительно больше), когда бегство невозможно (на настоящую эвакуацию не остаётся времени). В этих случаях к смещающей силе добавляется сила инерции, а раздробленные породы по поверхности смещения дают “дополнительную смазку” и уменьшают силы сцепления. Известны разные типы таких катастроф, в научной литературе для их обозначения используются различные термины. Понятие “обвал скальных пород” ясно само по себе. Оползни-потоки возникают тогда, когда твёрдый материал смешивается с водой и течёт с большой скоростью. Оползни-потоки могут быть грязевыми (к ним относятся и вулканические грязевые потоки), каменными и переходными. К быстрым смещениям относятся и лавины, как снежные, так и снего-каменные.

 

Различаются оползни  и по степени раздробленности оползшего блока:

1. Склоны оползней-сплывов.

Оползни-сплывы возникают  в условиях низкогорного или плоскогорного  рельефа, там, где коренные породы скального типа, и поэтому сами по себе не способны к образованию блоковых оползней. Сползать здесь может только покрывающий чехол суглинисто-щебнисто-глыбовых рыхлых отложений, покрывающий скальные породы. Он сплывает по поверхности коренных мёрзлых пород (часто эти поверхности совпадают). Крутизна склонов, на которых происходят оползни-сплывы, колеблется от 15 до 30 градусов. И коренные, и мёрзлые породы служат водоупором, на поверхности которого рыхлая порода, более или менее насыщенная водой и утратившая связность, в определённый момент переходит нижний предел текучести. Связь между вышележащими породами и коренным (мёрзлым) основанием ослабевает.

В результате подрезания рекой блок, подстилаемый коренными  породами, над которыми грунт насыщен водой, отрывается и по наклонной поверхности сплывает в русло. Лишившись упора снизу, теряет устойчивость лежащий выше по склону блок. Он сплывает вслед за предыдущим. Последовательно то же самое происходит с остальными блоками, расположенными выше по склону. Таким образом, на склоне появляется полоса, лишённая рыхлого материала. Полоса вытянута по склону в направлении максимального уклона. У подошвы склона, чаще всего прямо в русле, нагромождаются массы сплывшего материала с беспорядочной бугристой поверхностью. Будучи раздробленными, они быстро размываются водным потоком.

По отношению к соседним участкам склона полоса, с которой  произошёл сплыв, углублена в  общую поверхность склона на 2-5 м, в соответствии с мощностью обломочного  чехла. В плане оползни-сплывы имеют линейно вытянутую форму. Обычно ширина полосы 15-20 м, длина же достигает 50-150 м. Случаются оползни-сплывы больших размеров.

 

Оползни-сплывы повторяются  то в одной, то в другой части склона. Но участки, соседние с тем, который был захвачен оползнем-сплывом, вовлекаются в движение не сразу, а через несколько лет или даже десятков лет. Это происходит потому, что полосы склона, прилегающие к полосе, где произошло сплывание, оказываются несколько лучше дренированными, поскольку возникшее понижение служит естественной дреной. Следующий по времени оползень происходит на расстоянии 30-50 м от предыдущего. Экспонированная на поверхность коренная порода выветривается быстрее, чем прикрытая щебнисто-валунным суглинком, и но ней вновь формируется чехол рыхлых отложений. Можно предполагать, что в течение геологи чески длительного времени в долинах, где наблюдаются оползни-сплывы, вся поверхность склонов в разное время захватывалась сплыванием. Разумеется, участки склонов, не охваченные в данное время сплыванием, также не являются стабильными, но на них темп процесса гораздо более спокойный – смещение чехла обломков происходит непрерывно, но медленно, в темпе, свойственном процессу дефлюкции. Однако, когда перейдён предел связности грунта, происходит изменение качества явления и медленное массовое движение переходит в оползень-сплыв. Наличие оползней-сплывов указывает, что вообще чехол обломков при определённых условиях оказывается весьма неустойчив на склоне. При соответствующей крутизне, длине склона, мощности и влажности грунта вековой процесс может смениться быстротечным сплыванием.

 

2. Оплывинные склоны.

Оплывины представляют собой мелкие блоковые оползни, при  которых часто сохраняется даже сплошность дернины. Они развиваются  на поверхности достаточно плотных водоупорных пород, причём оплыванием захватывается толща породы всего лишь на 0,3 - 1,5 м. В отличие от оползней-сплывов, оплывание происходит постепенно. Причиной его служит избыточное увлажнение верхнего слоя грунта, иногда только почвенного слоя.

Морфологически оплывинные склоны отличаются от других типов  склонов микроступенчатостью. На остепнённых  склонах с обильным выпасом скота  оплывание возникает и без  особо сильного увлажнения при слабопластичном  состоянии грунта, а иногда и просто при сыпучих грунтах, скрепленных с поверхности дерниной. Перемещаясь по террасовидным площадкам шириной в несколько десятков сантиметров, животные в пределах площадок временно увеличивают нагрузку на грунт, что способствует его смещению. В результате получается микрогофрика склона, носящая название “коровьих дорожек”. До сих пор иногда говорят о том, что микроступенчатость – функция структуры породы. При этом указывают, что она наблюдается, где как будто нет выпаса скота. В таких случаях для решения задачи требуется тщательное наблюдение за морфологией дорожек (их слияние – разветвление, наклон), а также за строением чехла склоновых отложений. Канава, заложенная поперёк ступенек, может дать бесспорный ответ.

 

 

 

 

3. Склоны отседания.

Явление отседания склонов очень близко оползанию, но совершается оно не в рыхлых, а в магматических, метаморфических или достаточно диагенетизированных прочных осадочных породах. Состоит оно в отделении блока породы объемом в десятки, сотни и тысячи километров, постепенном изменении положения отделившегося блока и последующем его обрушении. Собственно обрушение –это уже процесс обвально-осыпной. Явления отседания склонов распространены гораздо шире. Чем это обычно представляется в геоморфологической литературе. Отседание приурочено к глубоко расчленённым плато, сложенным скальными и полускальными породами, и к горным районам. В высоких горах отседание быстро переходит в обваливание и поэтому рассматривается как начало обвального процесса.

В типичном случае вдоль  бровок крутых склонов первоначально появляется узкая трещина, которая постепенно расширяется и постепенно заполняется мелкозёмом, осыпающимся в неё со стенок. Последний, обычно, насыщен водой и пропускает часть воды к основанию блока, увлажняя подстилающую породу. Постепенно кровля пласта, подстилающего вертикально трещиноватые прочные породы, приобретает некоторый уклон в сторону долины, поэтому блок получает наклон, а трещины, разделяющие блоки в верхней части, всё более раздвигаются. В рельефе они выражены в виде рвов глубиной 3-10 м со скальными или задернованными стенками. Затем блок, получая ещё больший наклон, опрокидывается и при этом дробится. Дальнейшее передвижение обломков, возникших в результате его разрушения, осуществляется в ходе других склоновых процессов.

Для того чтобы процесс  отседания мог протекать, необходимы следующие условия.

• Глубина расчленения – наличие высоких и крутых склонов. При глубине долин или высоте береговых уступов 150-300 м и более давление на горные породы в основании ничем не компенсируется со стороны долины (или водоёма). И если порода в основании хотя бы слабо пластична, она понемногу расплющивается давлением, а её поверхность приобретает некоторый наклон в сторону долины (водоёма).
• Вторым необходимым условием является наличие в основании склона пород, способных к существенной деформации под давлением. Большей частью это весьма слабопластичные алевролиты, аргиллиты, слабые песчаники с глинисто-кремнистым цементом. Реже – закарстованные породы (известняки, доломиты, гипсы, каменная соль). Наличие последних может привести к отседанию склонов благодаря их пластичности и без растворения.
• Третье условие – это преобладание среди горных пород, слагающих территорию, прочных, но в то же время хрупких и вертикально-трещиноватых песчаников, доломитов, известняков, диабазов, долеритов, базальтов.

 

Участие подземных вод в самом  ходе процесса не обязательно. Но при  лучшем увлажнении основания склона создаются условия для более  активного хода процесса.

 

Давление материала, попавшего  в разошедшиеся трещины, разделяющие блоки породы, также играют существенную роль в развитии процесса. Если трещина на глубину 100м заполнена щебнистым суглинком, то этот заполнитель действует наподобие клина. В верхних горизонтах щебнистых суглинков, заполняющих трещины, давление на стенки особенно возрастает при промерзании грунта и увеличении вследствие этого его объёма. Давление на стенки может иметь не только эффект расклинивания трещин, но и эффект “сталкивания” отделившихся блоков породы по поверхности подстилающих слоёв. Последнее обстоятельство может резко усилить ход процесса отседания.

Морфологическое выражение  явления отседания склонов не везде одинаково. Наиболее характерными являются рвы отседания. Глубина  рвов (10-40 м) превышает их ширину (считая от бровки до бровки).

 

4. Прогнозирование  и выявление оползневых склонов

 

Оползневые процессы  можно прогнозировать. Существует система наблюдения за оползнями и прогнозирования их развития. Сеть специальных  оползневых  станций  ведет контроль за колебаниями уровней воды в колодцах, дренажных  сооружениях, реках, скважинах, водохранилищах, за режимом   подземных   вод, скоростью и направлением оползневых  подвижек,   за  выпадением  и стоком атмосферных  осадков. На наиболее ответственных участках оборудуются створы глубинных реперов.

Данные об  оползневых смещениях ежегодно представляются в виде отчета об участках, где ожидается развитие оползней.

В настоящее  время  известны  несколько  методов  прогноза оползней:

 

• долгосрочный -  на годы;

 

• краткосрочный -  на месяцы, недели;

 

• экстренный -  на часы, минуты.

Наиболее достоверный  из них -  краткосрочный прогноз.

Оползневые процессы могут оказать влияние на устойчивость инженерных сооружений. Но угроза с  их стороны может быть преувеличена или преуменьшена. Соответственно перестраховка  и неучёт опасности, какую представляют эти процессы, может дорого обойтись. Морфологически слабо выраженные стёртые формы в отличие от свежих и резких явно указывают на малую активность процесса в настоящее время. Однако если размеры форм, а следовательно, и масштабы явлений значительны, то стёртость форм никак не говорит о слабой угрозе. И наоборот, резкие формы при малом масштабе явлений служат благоприятным фактором.