Chalkova ОБИДЖОН АЛИЕВ. Оползневые процессы, их прогнозирование и борьба с ними
 Скачать 427.77 Kb.
|
|
ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И БОРЬБА С НИМИ Ю.С. Чалкова, Б.М. Черепанов Исследование оползневых процессов является актуальной темой как при строи- тельстве новых объектов, так и при эксплуа- тации уже возведенных. Систематическое наблюдение за оползнями позволяет предот- вратить разрушение откосов (как естествен- ных, так и искусственных), склонов, не допус- тить угрозы аварийных ситуаций в зданиях и сооружениях, а значит избежать человече- ские жертвы. Актуальность темы для города Барнаула обусловлена наличием множества террито- рий, подверженных оползневым процессам. Оценка устойчивости естественных скло- нов и искусственных откосов является одной из главных задач инженерно-геологических изысканий практически для всех видов строи- тельства. Пожалуй, ни одна отрасль инже- нерной деятельности не зависит так тесно от устойчивости склонов и откосов искусствен- ных выемок как строительство автомобиль- ных и железных дорог. Оползни часто образуются вследствие подрезки склонов дорожными выемками. Ма- ло кто знает, что на месте современного Ир- кутского водохранилища, по левому склону долины Ангары, раньше проходила железная дорога, соединяющая Иркутск со ст. Байкал. На 53 км этой дороги у ст. Подорвиха летом 1948 г. произошел оползень. Дорога здесь проходила в полувыемке-полунасыпи с отко- сом высотой 15-20 м. Коренной склон имел высоту 250-300 м и крутизну 20-30°, по нему спускались ложбины стока, подрезанные откосом. Откос полунасыпи спускался непо- средственно к реке. После нескольких дней моросящего дождя по тальвегу одной из лож- бин внезапно сползли делювиальные супес- чано-суглинистые отложения в виде языка длиной до 120 м и шириной от 2 до 8 м. Мощ- ность делювия составила 1-1,5 м. Общий объем оползня составил более 800 м 3 . Верх- нее строение полотна (балластная призма, шпалы, рельсы) было снесено до коренных пород. Причинами образования оползня яви- лись неустойчивое состояние подрезанных дорожными выемками делювиальных супе- сей и суглинков, сильно увлажненных дождя- ми, значительная крутизна склона и, воз- можно, микросейсмические колебания, вы- званные движением поездов. Обследование склона показало, что здесь имелись много- численные следы солифлюкционных под- вижек маломощных четвертичных отложе- ний. Дерновый покров на многих участках был разорван открытыми зияющими тре- щинами, видны ступенчатость, бугри- стость, наплывы и другие характерные микроформы рельефа [3]. Как известно, оползнем называется скользящее смещение горных пород, сла- гающих склон, вследствие механического разрушения или течение пород склона и его основания без потери контакта между сме- щающейся и неподвижной частью массива. В строении оползней различаются сле- дующие основные элементы: стенка отрыва оползня, поверхность скольжения, подошва оползня, или базис, оползневой цирк, ополз- невое тело и оползневые накопления (рису- нок 1). Рис. 1. Морфологические элементы оползня: 1 - подошва, или базис, оползня; 2 - язык оползня; 3 - оползневые блоки; 4 - стенка срыва; 5 - голова (вершина) оползня; 6 - бровка срыва; 7 - оползне- вые ступени; 8 - оползневые трещины; 9 – поверх- ность (зона) скольжения 80 ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 Стенка отрыва представляет собой по- верхность, по которой оползень отделился от массива пород. Поверхностью скольжения называется плоскость, по которой происходит смещение блока пород. В однородных глини- стых породах кривая скольжения (в разрезе) имеет очертания циклоиды, которую для про- стоты принимают за часть окружности. При скольжении массива по поверхностям напла- стования, тектоническим или иным трещинам поверхность скольжения может иметь форму прямой, ломаной или волнистой линии. У не- ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И БОРЬБА С НИМИ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 81 глубоких оползней, захватывающих почвен- ный слой, поверхность скольжения обычно следует за рельефом. Очень часто смещение происходит не по четко выраженной поверх- ности а захватывает некоторую зону массива (зону смещения) или носит характер пласти- ческих деформаций. В зоне скольжения по- роды имеют нарушенную структуру и повы- шенную влажность. Подошвой, или базисом, оползания называется линия пересечения поверхности скольжения с поверхностью склона. На одном и том же склоне может быть несколько оползней, подошвы которых располагаются на разных уровнях. Такие оползни называются многоярусными. Иногда смещение земляных масс происходит после- довательно, и образуется ступенчатый опол- зень. Поверхность оползневых уступов при движении часто приобретает наклон в сторо- ну склона, что объясняется выполаживанием кривой скольжения. Оползневым телом на- зывается массив оползших пород. В нём вы- деляют голову — самую верхнюю часть оползня и язык – самую нижнюю часть. Глу- биной оползания, или захвата, склона назы- вается мощность оползневых масс, измерен- ная по нормам к поверхности склона. Под оползневым цирком понимают выемку, обра- зовавшуюся на склоне в результате ополза- ния, а дугообразная линия, которой, оползне- вой цирк ограничивается со стороны склона, называется бровкой, или линией срыва. Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неустойчивом состоянии. Там, где происхо- дит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости склонов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдав- ливания. Между валами и буграми при опре- деленных условиях скапливаются поверхно- стные и подземные воды. Это вызывает за- болоченность склонов. При активном сполза- нии на склонах хорошо видны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый «пьяный лес» и ра- зорванные стволы деревьев. За счет сполза- ния пород стволы деревьев теряют свою вер- тикальность, а иногда даже расщепляются. Аналогичным образом теряют вертикаль- ность столбы телефонной связи и электро- линий, заборы, стены. На оползневых скло- нах можно наблюдать разрушенные дома или здания ее значительными трещинами. Харак- терной чертой этих трещин является наи- большее раскрытие в нижней части здания по склону. Для возникновения и развития оползней необходимы некоторые определенные усло- вия. Среди них наибольшее значение для склонов имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строение, свойства пород, гид- рогеологические условия. При всех равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие. Так, установлено, что склоны с крутизной менее 15° оползней не образуют. Оползни свойственны склонам выпуклой и нависаю- щей конфигурации. Большое влияние на развитие оползне- вых процессов оказывает геологическое строение и литологический состав пород склона. Наиболее часто оползни проявляют- ся при залегании слоев с падением сторону склона, например, оползни Черноморского по- бережья (Сочи). Типичными оползневыми по- родами следует считать различные глини- стые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, на- пример происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большинство оползней при- урочено к выходам подземных вод. Причины образования оползней мож- но свести в три группы: 1) изменение формы и высоты склона; 2) изменение строения, состояния и свойств пород, слагающих склон; 3) дополнительная грузка на склон. К первой группе причин относятся под- мыв склона вследствие колебаний базиса эрозии, разрушающая работа волн и текучих вод, а также подрезки склона. Во вторую группу сведены процессы, изменяющие строение пород и ухудшающие их физико- механические свойства. К ним относятся вы- ветривание и увлажнение пород дождевыми, талыми и подземными водами, раздробление отдельных блоков, при смещении, выщела- чивание растворимых солей и вынос мелких частиц фильтрующимися водами (суффозия). К третьей группе причин относятся гидроди- намическое и гидростатическое давление, ис- кусственные статические и динамические на- грузки на склон, а также сейсмическое воз- действие. Чаще всего подвижка земляных масс на склонах происходит вследствие сочетания ряда причин. В зависимости от конкретных условий и причин подвижки пород на склонах имеют различную динамику и разные формы Ю.С. ЧАЛКОВА, Б.М. ЧЕРЕПАНОВ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 82 проявления: они могут быть поверхностными или глубокими. К поверхностным относятся смещения дернового покрова и маломощного делювия; среди них различает: сплывы, оп- лывины и осовы. Все они образуются в ре- зультате насыщения и разжижения пород во- дой, действуют обычно периодически и име- ют малую скорость движения. Глубокие смещения, или собственно оползни, захватывают склон на глубину, ино- гда измеряемую десятками метров. Динамика оползневого процесса в данном случае зави- сит не только от причин развития оползней, но и от геологического строения склона (со- става пород, условий их залегания, слоисто- сти и т.д.). Классификация оползней предусмат- ривает выделение собственно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов (или сплывин) и оползней - обвалов. Собст- венно оползни происходят только путем скольжения земляных масс по склону. Плос- кость скольжения обычно располагается на значительных глубинах (многие метры). Сплывы - смещение земляных масс на не- большой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до 1 м. Свойственны весеннему периоду годя. Оползни-обвалы представляют собой сме- щение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала. Типичны для крутых склонов. Ф. П. Саваренский выделил следующие типичные случаи, учитывающие влияние гео- логического строения на морфологию и ди- намику оползней: а) оползни в неслоистых породах (асеквентные); б) оползни по слоям или по трещинам, наклоненным в сторону склона (консеквентные); в) оползни, при кото- рых поверхность скольжения сечет слои или породы различного состава (инсеквентные). Асеквентные оползни часто образуются вследствие изменения консистенции глини- стых пород. Движение оползня начинается снизу, оползневое тело соскальзывает цели- ком, и образуется запрокинутая в сторону склона площадка — оползневый уступ. Кон- секвентные оползни могут начинаться как снизу, так и сверху. В последнем случае про- исходит смятие и дробление нижележащих частей склона с образованием бугров. Иногда соскальзывание пород по поверхностям, пре- допределенным геологическим строением склона, происходит быстро и сопровождается обвалами и дроблением пород. Инсеквент- ные оползни обычно возникают в результате изменения консистенции пород и гидродина- мического давления, а также вследствие раз- вития суффозии. Оползневое тело может пе- редвигаться с разными скоростями как в пла- не, так и по глубине, в результате чего обра- зуется очень сложная система трещин. Существующие, представления о меха- низме оползнеобразования позволяет разде- лить всё многообразие, оползней на две группы по степени сохранности структуры смещающихся пород, определяющей их со- стояние и свойства. К группе I относятся оползни, приуроченные к коренным породам, отличающиеся относительной сохранностью первоначальной структуры смещающихся по- род в массиве и резким измененном состоя- ния и свойств в зонах разрушающих дефор- маций (зонах смещения). Оползни, входящие в группу II, характеризуются значительным или полным изменением структуры, состоя- ния и свойств всей или почти всей массы смещающихся пород. Чаще всего такие оползни развиваются в поверхностных обра- зованиях. В пределах обеих групп оползни разли- чаются по размерам глубине захвата, возрас- ту и фазам развития. Очень важным моментом при проекти- ровании насыпей и выемок, например при строительстве железных и автомобильных дорог, является прогнозирование устойчи- вости склонов и откосов. Устойчивость склонов и откосов может быть оценена мето- дом аналогий, а при необходимости выпол- няются соответствующие расчеты и модели- рование. Метод инженерно-геологических аналогий основан па использовании данных наблюдений за устойчивостью откосов и склонов такой же крутизны, сложенных сход- ными породами. По данным этих наблюдений подбираются аналоги изучаемого участка. Применять этот метод можно только при уве- ренности, что сравниваемые инженерно- геологические условия эталонного и изучае- мого участков аналогичны. Учитывая, что в каждом регионе грунты имеют свои генетические особенности, пред- почтительнее при прогнозировании приме- нять механико-математические расчеты ус- тойчивости склонов и искусственных откосов в нескальных породах делятся на две группы: 1) проверочные расчеты, существующе- го склона или откоса; 2) построение профиля устойчивого от- коса. Способы первой группы - способ круга трения, горизонтальных сил и др.- базируют- ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И БОРЬБА С НИМИ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 83 ся на подборе наиболее опасной поверхности скольжения. Для этого заранее задаются уг- лы откоса (по аналогии с другими естествен- ными или искусственными откосами или по нормативным данным), а об устойчивости оцениваемого откоса судят по значению ко- эффициента безопасности. Ко второй группе относятся предложен- ные Н.Н. Масловым, В.В. Соколовским, М.Н. Троицкой и другими способы, основанные на построении профиля откоса, находящегося в состоянии предельного равновесия. В ре- зультате такого построения даются рекомен- дации о придании откосу такого профиля, ко- торый обеспечивает необходимую степень устойчивости. Для построения профиля при- меняют формулы механики грунтов, в кото- рых используются определенные лаборатор- ным путем показатели физико-механических свойств грунтов, слагающих откос. Следует отметить, что большинство расчетов основа- но на допущениях, и потому результаты вы- числений для одного и того же склона, по- лученные разными способами, не всегда сов- падают. В особенно сложных случаях, когда строение массива горных пород не поддается схематизации, необходимой для применения математических расчетов, используются смешанные методы - экспериментально- расчетные, базирующиеся на предваритель- ном выявлении напряженно-деформирован- ного состояния склона на модели или рас- четным путем (методом конечных элементов и др.) и на дальнейшем сопоставлении вели- чин напряжений с показателями прочности пород в изучаемом массиве. Кроме того, применяются экспериментальные методы, например моделирование из эквивалентных материалов, дающее возможность выявить рост напряжений в массиве пород и развитие оползневых деформаций во времени, что должно учитываться при составлении рас- четных схем. Одним из обязательных этапов состав- ления прогноза оползневых смещений на склонах или откосах является создание ин- женерно-геологичеокой модели оползневого склона (откоса). В данном случае под моде- лью понимается генерализированное графи- ческое изображение (инженерно- геологический разрез, крупномасштабная карта) оползневого участка, построенное с учетом данных, полученных с помощью ме- тода прогнозирования (расчета). Иными сло- вами, на модели должны быть отображены все сведения, необходимые для прогноза (расчёта). Вопросам прогнозирования оползней посвящено очень много работ, и нет возмож- ности даже кратко изложить методику и спо- собы прогнозов гравитационных деформаций склонов, и откосов. Нам представляется не- обходимым, в рамках рассматриваемой ста- тьи, остановиться только на двух аспектах этой очень сложной проблемы: а) прогнозы на стадии повторных смещений оползней («оживление» древних оползней вследствие техногенного воздействия); б) прогнозы оползней в скальных породах (в бортах кот- лованов, карьеров и постоянных выемок). Повторные смещения («оживление») оползневых склонов очень разнообразны. Они могут быть следствием смещения всего тела оползня или его отдельных частей, об- разования оползней второго порядка и т. д. Нередко отдельные части оползня движутся в разное время, в различной последователь- ности и в разные фазы оползневого процес- са. Скорость смещения почти всегда непо- стоянна: обычно отдельные перемещения прерываются более или менее длительными остановками. Прогноз возможности повторно- го смещения всего оползня может выпол- няться методами расчета коэффициента ус- тойчивости по поверхности скольжения и уче- та баланса земляных масс (для оползней вращения и выдавливания). При составлении прогноза скорости и амплитуды смещения при повторных подвиж- ках или постоянном движении оползня ис- пользуются две группы методов, базирую- щиеся на противоположных подходах к оцен- ке возможности движения оползня. Методы, основанные на представлении об оползании как о стационарном процессе (постоянное движение или повторение смещений), приме- няются в следующих моделях: 1) установившегося вязкопластического течения грунтов по склону или откосу для бесконечного слоя постоянной мощности; 2) связи величины перемещений с водо- насыщением тела оползня (с атмосферными осадками, подъёмом уровня подземных вод, влажностью грунтов, представлением о на- личии «критической влажности» и т.д.). Методы, базирующиеся на представле- нии о саморегуляции величины перемещений в связи с уже происшедшими подвижками и изменением напряженного состояния в ре- зультате их применяются в следующих моде- лях: 1) неустановившегося вязкопластическо- го движения, затухающего под влиянием пе- Ю.С. ЧАЛКОВА, Б.М. ЧЕРЕПАНОВ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 84 рестройки склона в процессе смещения; 2) динамического равновесия между пе- ремещениями и балансом масс (при вогнутой поверхности скольжения). Оценка устойчивости скальных откосов в котлованах, карьерах и постоянных выемках осуществляется в несколько этапов: 1) расчет напряженно-деформированно- го состояния массива и выявление потенци- альных поверхностей обрушения; 2) анализ устойчивости выделенных скальных массивов по предельному состоя- нию; 3) анализ устойчивости и допустимых параметров откосов по деформациям, на- блюдаемым в период проходки и эксплуата- ции. Оценка устойчивости скальных массивов должна производиться на базе детального анализа их напряженного состояния. Однако существует несколько соображений, ограни- чивающих широкое использование данных о напряженном состоянии массивов горных по- род, в том числе следующие: 1) для анализа напряжённо-деформиро- ванного состояния требуется обширная ин- формация о деформативности и прочности скальных блоков и разделяющих их трещин в сложном напряженном состоянии, учиты- вающая нелинейность характеристик дефор- мативности, рассечение массива трещинами и смыкание трещин при подвижках; 2) большое, а иногда и определяющее значение в процессе формирования поверх- ности смещения в скальном массиве имеют не только величины начальных естественных напряжений, но и история их формирования; различное сочетание этих факторов может дать разные результаты, а их игнорирование может привести к ошибочным оценкам устой- чивости скальных массивов; 3) использование этих методов услож- няется ограниченностью возможностей вы- числительной техники. Наибольшее распространение в инже- нерной практике для оценки допустимого уровня нагрузок или прочности получил ко- эффициент запаса 1 ≥ = А В Кз , (1) где В - результирующая сил сопротивления, или мобилизованная прочность материала в критической области; А - результирующая всех действующих сил или действующее напряжение в критиче- ской области. Однако использование этого параметра в механике скальных пород не всегда удобно и корректно. Оценивать запас прочности или устойчивости можно лишь для конкретной расчетной схемы и с учетом определенного воздействия, которое может вывести массив из равновесия. Поэтому коэффициент запаса может использоваться только для сопостав- ления различных решений, получаемых для одного скального массива. Более удобно определение непосредст- венно величины запаса устойчивости (или прочности) или обратной ему по знаку вели- чины дефицита устойчивости (или прочности) 1 ≥ − = B A S . (2) На рисунке 2 приведены примеры форм обрушений скальных откосов различной вы- соты. Наибольшее распространение в России имели обрушения следующих типов: сколь- жение по одной трещине (V) или системе тре- щин (I) и по двум системам трещин как попе- рек ребра пересечения (IV), так и вдоль него (VIII). Встречаются также крупные скальные оползни типа VI. Для расчетов устойчивости склонов решающим фактором является структура массива, а самыми важными пара- метрами - ориентация трещин и прочность на сдвиг по ним. Далее остановимся на оползневых процессах, происходящих в г. Барнауле. Город Барнаул поделён на 5 оползневых районов, каждый из которых имеет ряд осо- бенностей. В основу градации был заложен географический принцип, при котором также учитывался комплекс оползнеобразующих факторов, присущий каждому из районов. Первый оползневой районвключает в себя южную часть Барнаульского участка на- блюдений от устья р. Барнаулка (в районе речного вокзала) на севере до 2-го речного городского водозабора на юге. С точки зре- ния оползневых процессов данный район достаточно активный. Основной фактор при механизме образования оползней здесь яв- ляется размывающая деятельность р.Оби, которая в период весенне-летнего половодья ведёт себя наиболее активно. Следут учиты- вать также "скрытые" утечки из водопрово- дов, проложенных вдоль бровки берегового склона, по улицам: Кузбассовская, Береговая, Поселковая и др. ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И БОРЬБА С НИМИ Рис. 2. Формы обрушений скальных откосов и склонов За 2004 г. в этом районе зафиксировано 3 оползня с суммарным объемом оползневых масс около 7,4 тыс. м 3 . По происхождению все оползни суффозионного типа, где основ- ным оползнеобразующим фактором является активная суффозионная деятельность под- земных вод первого от поверхности постоян- ного водоносного горизонта отложений крас- нодубровской свиты. Два оползня сошли в период интенсивного весеннего снеготаяния (апрель-май) и сезонного оттаивания верхне- го грунтового слоя. Третий оползень сошел в конце летнего периода. Второй оползневой район расположен на 5 км от устья р.Барнаулка на юге, до же- лезнодорожной выемки (ж/д мост через р.Обь) в северной части. Интересной особен- ностью района считается то, что почти на всём протяжении он защищен от размываю- щего воздействия р.Оби песчаной косой и от- делён от основного русла так называемым "ковшом" (гаванью). Данный район изобилует мелкими (15-50 м в диаметре), но многочис- ленными современными суффозионными цирками. За период с 1995 по 2004 г.г. здесь было зарегистрировано 33 оползня различно- го генезиса, основное количество оползней (20 шт.) произошло после 1999 года, когда наблюдалось повышение активности ополз- невых процессов в этом оползневом районе. В 2004 году здесь было зарегистрировано 3 оползня с суммарным объёмом оползневых масс 9 тыс. м 3 . Два оползня сошло на участке бывшей овчинно-меховой фабрики (ОМФ, центральная часть) и 1 оползень на участке ГПСК- 638. Третий оползневой районохватывает 3,5 км, от моста через р.Обь (ж/д выемка) до автомобильного спуска ("Казачий Спуск") в пойму р.Обь, где начинается территория ар- тезианского водозабора ЗАО "Комбинат хи- мических волокон". На территории данного района береговой склон отделён от р.Оби низкой и высокой речными поймами с отмет- ками поверхности 130-135 м. Ширина пой- менных участков местами достигает 0,5-1,5 км, вследствие чего подмыв берегового скло- на р. Обь, за исключением незначительного участка "Заводских оползней", практически отсутствует. Главными факторами при обра- зовании оползней на территории данного района являются инженерно-хозяйственная деятельность человека и интенсивная суф- фозионная деятельность подземных вод краснодубровского водоносного горизонта, имеющего на поверхности склона 2 уровня разгрузки. За 2004г. в данном районе ополз- невых сходов не зафиксировано, но всё же на отдельных участках активно идёт подготовка к формированию новых оползневых блоков ("Заводские оползни", участок БНС-2 ЗАО "КХВ", артезианский водозабор ЗАО "КХВ"). Четвёртый оползневой район протягива- ется на 18,5 км от территории артезианского водозабора ЗАО "КХВ" до западной окраины пос. “Научный городок”. На большей части территории береговой склон отделён от ос- новного русла широкой поймой, достигающей ширины 5 км, за исключением участков от глиняного карьера (п. Казённая Заимка) до северного окончания с/т "Обь-2" (п. Гоньба). В восточной части участка склон расчленён глубокими оврагами с узкими тальвегами и крутыми бортами, в западной части склон крутой, почти повсеместно обнажён, с множе- ством оползневых цирков различного возрас- та. В пределах этого оползневого района со- средоточены крупные предприятия города, которые несут большую техногенную нагрузку на береговой склон. Вследствие чего данный район является самым активным в оползне- вом отношении, где уже на протяжении мно- гих лет оползневая обстановка остаётся са- мой сложной. За 2004г. в пределах берегово- ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 85 Ю.С. ЧАЛКОВА, Б.М. ЧЕРЕПАНОВ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 86 Рис. 4. Оползень участке бывшей ОМФ (цент роисхождение оползня связано с ак- тивн х го склона было зарегистрировано 6 оползней различного объёма и генезиса с суммарных объемом оползневых масс более 13,6 тыс. м3. По сравнению с аналогичным периодом 2003 года количество оползней уменьшилось в 1,3 раза. За 10 летний период здесь наблю- дается самое большое число оползневых сходов (82 оползня). Пятый оползневой районзахватывает территориювдоль правого берегового склона р.Барнаулка вверх по течению от устья до водохранилища "Лесной Пруд" на расстояние 4 км. Данный район достаточно спокойный и за прошедший период новых сходов ополз- ней не наблюдалось. Отрицательным факто- ром, влияющим на образование новых оползней и «оживление» старых, является самовольная организация жителями бли- жайших жилых домов свалок хозяйственно- бытовых отходов на бровке берегового скло- на, что приводит к увеличению гравитацион- ной нагрузки и провоцируют зарождение оползней антропогенного типа. В этом ополз- невом районе по улицам Пороховой Лог, Низ- кий Яр и Высокий Яр продолжается заблаго- временный снос жилых домов и переселение жителей в безопасное место. Подверженность населённых пунктов и хозяйственных объектов воздействию ополз- ней проиллюстрируем приведением приме- ров разрушительного воздействия оползней за 2004 г. на территории г. Барнаула. Ополз- ни носили антропогенный характер, т.е. их активизация произошла вследствие непроду- манной деятельности человека. На участке восточного спуска трассы ГЗУ ТЭЦ-2 (четвёртый оползневой район) 2 мая произошёл антропогенный оползень, в результате чего частично разрушился желез- ный лоток и деформировались две дейст- вующие нитки золопровода, что привело к аварийной утечке золопульпы в пойменную часть р. Обь (рисунок 3). В связи с тем, что дальнейшая эксплуатация трассы золопро- вода на этом участке стала невозможной, из- за сложности её восстановления в результа- те образовавшегося достаточно объёмного оползневого цирка и наличия большой кру- тизны берегового склона, было принято ре- шение о переносе её в безопасное место. Новый восточный спуск трассы ГЗУ, состоя- щий из двух рабочих ниток, был смонтирован на участке Казачьего Спуска (автомобильная выемка), восточнее аварийного участка, где для прокладки золопровода и дальнейшей его эксплуатации существуют более простые инженерно-геологические условия. Рис. 3. Оползень на участке восточного спус- ка трассы ГЗУ ТЭЦ-2. Разрушен железный лоток, деформация рабочих ниток золопровода 2 февраля в районе бывшей овчинно- меховой фабрики (ОМФ) сошёл оползень с объёмом 4 тыс. м 3 грунтовых масс. На этом участке разрушена часть бровки берегового склона, что привело к уменьшению площади городской территории. Оползневое тело во- шло в русло р. Обь (район "ковша") на рас- стояние более 20 м. (рисунок 4). на ральный фланг) П ой суффозионной деятельностью под- земных вод. Второй сход оползневого блока объёмом 1,5 тыс. м 3 грунтовых масс был за- фиксирован в мае 2004 года, на южном флан- ге этого же оползневого цирка. Учитывая ак- тивизацию оползневых процессов на этом участке, через 5-6 лет может возникнуть пря- мая угроза воздействия оползней на бли- жайшие сооружения, принадлежащие част- ным предприятиям. Усиление активности оползневых процессов в предела всего уча- стка бывшей ОМФ, скорее всего, связано с ликвидацией этого предприятия и организа- цией на её территории несколько частных более мелких коммерческих фирм с разными ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И БОРЬБА С НИМИ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 87 видами деятельности, что привело к ослаб- лению контроля за подземными водонесущи- ми коммуникациями. В течение всего года продолжалась медленная просадка оползне- вого блока на северном фланге территории, который сформировался весной 2003 года в результате замачивания бровки берегового склона талыми водами. Рекомендованные специалистами ползневой станции меро- приятия по организации поверхностного стока и отсыпке земляного вала вдоль бровки скло- на на этом участке до сих пор не выполнены. Ещё один оползень сошёл 25 апреля на о учас ис. 5. Оползень на участке ГПСК-638, верх- няя ч Ширина бровки срыва по фронту соста- вила в ащ ние изменений в разви- тии ан ло е ка ов жно про- гнози г тке гаражного кооператива ГПСК-638 по ул. Промышленная, 82 (рисунок 5). По проис- хождению оползень, скорее всего, антропо- генный, так как причиной его формирования явилось с одной стороны замачивание талы- ми водами техногенных грунтов, слагающих этот участок берегового склона, с другой сто- роны длительные утечки из городских под- земных водонесущих коммуникаций, прохо- дящих вдоль улицы Промышленная, вблизи данного объекта. Р асть склона 70 м, высота 8 м, расстояние захвата вглубь территории - 10-15 м. Оползневое те- ло объёмом 3,5 тыс. м 3 грунтовых масс во- шло в русло реки на расстояние 35-40м. При вводе в эксплуатацию этого гаражного коопе- ратива в августе 1998 года, не были соору- жены ливневые лотки для сбора и сброса в русло реки поверхностных вод, накапливаю- щихся на территории в период весеннего сне- готаяния и ливневых дождей, а также дре- нажный слой в нижней части склона, после засыпки его техногенными грунтами. Для уменьшения оздействия оползневых про- цессов на участок размещения ГПСК-638, по- сле проведения инженерно-геологических и других обследований, с выявлением причин возникновения оползня рекомендовано строительство з итных противооползневых сооружений типа контрбанкета или бетонной подпорной стенки. Прогнозирова оползневых процессов осуществляется на основе метода сравнительно- геологического ализа ус вий развития процессов. Данный метод основан на непо- средственном контроле за возможно изме- няемыми параметрами, такими как величины вертикальных перемещений геодезических реперов в пределах геодезич ских створов, уровень подземных вод в наблюдательных скважинах, замеры по временным маркам и т.п. С помощью этого метода составляются локальные прогнозы на ближайшие 5-10 лет, чего вполне достаточно для принятия конст- руктивных решений с учетом этих прогнозов при хозяйствовании. Тахеометрическая съём оползневых цирк и бровки берего- вого склона последние 3 года не проводи- лась. При прогнозировании за основу были положены результаты дежурных оползневых съёмок и замеры, проведенные по времен- ным маркам, а также данные по изменению уровенного режима подземных вод. С достаточной уверенностью мо ровать увеличение активности оползне- вых процессов на следующих участках оползневой зоны . Барнаула: участок с/т "Ко- раблик". Возможен сход оползневых блоков сразу в пределах двух развивающихся моло- дых оползневых цирков, где при сходе ополз- ней в весенний период возникла опасность разрушения садовых участков вместе с садо- выми домиками, расположенными в припо- дошвенной части берегового склона; участок улиц Поселковая и Кузбассовская (нагорная часть города), где возможны сходы оползне- вых блоков на участках организации несанк- ционированных свалок хоз-бытовых отходов; участок территории бывшей овчинно-меховой фабрики (ОМФ), где существует вероятность схода оползней в пределах наиболее актив- ных оползневых цирков (центральный и се- верный фланги); участок ОАО "Сибнефть- Барнаулнефтепродукт", где в течение всего года существует угроза схода оползней на южном фланге и в пределах лестницы; уча- сток трассы ГЗУ ТЭЦ-2 (на протяжении всей трассы), где существуют молодые развиваю- щиеся оползневые цирки (ул.Квартал 953а, 155, 382а, 392а, 481а, 504-505, 21-34, 8-11); участок п.Казённая Заимка (ул. 1-я Обская, 1,3, западная окраина). На этом участке воз- Ю.С. ЧАЛКОВА, Б.М. ЧЕРЕПАНОВ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 88 геологиче на ло н а о можны сходы оползней не только в данных местах, но и в районе стрельбища (восточная окраина посёлка). В случае высокого стояния уровня воды в р.Обь в период весенне- летнего половодья активность оползневых процессов на этом участке может резко воз- расти, так как основным оползнеобразующим фактором здесь является речная боковая эрозия; участок п. Гоньба (ул. Приобская, 2). Возможны сходы новых оползневых блоков весной 2005 года за счёт активной деятель- ности речной боковой эрозии и суффозии [4]. С учётом метода сравнительно- ского а лиза ус вий развития процессов и опыта многолетних наблюдений можно прогнозировать, что в пределах оползневой зоны г.Бар аула ктивность оползневых процесс в ожидается умеренной. Количество сходов оползневых блоков про- гнозируется в пределах среднемноголетних величин и ожидается от 15 до 20 шт. Объёмы оползневых тел более 1 тыс. м 3 грунтовых масс ожидаются в пределах 70% от общего объёма. Борьбас оползнями во многих случаях оказывается чрезвычайно сложной, дорого- стоящей и зачастую неэффективной. Для ус- пешного применения противооползневых ме- роприятий необходимо высококачественное выполнение инженерно-геологических изы- сканий для оценки фактической степени устойчивости склона. Эти изыскания выпол- няют согласно СНиП 11.02-96. Ю.П. Правдивец (1998) отмечает, что для успешной реализации противооползне- вых мероприятий необходима разработка во- просов специальной стратегии и тактики. К первым относят: установление при- роды возможных форм нарушения устойчиво- сти склона и разработка рациональных рас- четных схем; количественная оценка (иногда с некоторым приближением) степени устой- чивости склона (определение коэффициента устойчивости - запаса); выявление наиболее эффективных путей повышения степени устойчивости склона д необходимых преде- о лов; проектирование откосов с наперед за- данной степенью устойчивости. Вторые заключаются, в первую оче- редь, в выборе в пределах наличной страте- гии наиболее эффективных для конкретного случая противооползневых мероприятий и сооружений, не забывая при этом о преиму- ществах «превентивных» профилактических методов. Противооползневые мероприятия подр да: азделяются на два ви - активные, способные воздействовать на основную причину оползня путем полного пресечения или некоторого ослабления ее действия, в частности, снятие перенапряжения грунтовой толщи за счет разгрузки любого ви- да; пассивные, направленные на повышение значимости факторов сопротивления, влияю- щих положительным образом на степень ус- тойчивости, например, пригрузка, закрепле- ние любыми способами. Мероприятия по обеспечению охранной обстановкикасаются в основном ограничений в деятельности человека в районе склона: по зеленому поясу (запрещение рубки леса, корчевания и разработки участков под ого- роды, уничтожение кустарника, травяного покрова); по строительству (установление границы предельной застройки, типа и веса сооружений, снос существующих сооружений, замедление темпов строительства); по зем- ляным работам (запрещение любых разра- боток грунта в пассивной зоне - у подножья, загрузки склона в активной зоне - у бровки, увеличения крутизны откоса, вскрытие неус- тойчивых грунтов); в области водного хозяй- ства (запрещение спуска поверхностных вод и поливов, содержание в порядке водоотво- дящих и осушительных устройств, водопро- водно-канализационных систем, заделка ям, трещин, установление уровней и темпов сра- ботки вод, омывающих откос); по динамиче- ским воздействиям (запрещение применения взрывных работ, забивки свай, работы транс- портных средств). Берегозащитные мероприятия и сооруже- нияна водотоках и водоемах у подножья склона должны включать в себя: отвод и выправле- ние русел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстротоков, перепадов, стен - набережных. Водоотводные осушительные и дренаж- ные мероприятия и устройства делят на: ра- боты на поверхности - (планировка местно- сти, заделка трещин, устройство покрытий, дамб, обвалования, нагорных и осушитель- ных каналов, лотков, каптаж источников); обус ройство дренажей (продольные и по- т перечные прорези и галереи, дренажные шахты, поглощающие скважины и колодцы); выполнение изоляционных мероприятий (уст- ройство различных инъекционных завес, гли- низация, замораживание грунтов). Землеустроительные мероприятия на- прав е лены на: разгрузочны работы в актив- ной зоне (полный съем оползневых масс, срезка активной части оползня, очистка скальных откосов, террасирование и упо- ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И БОРЬБА С НИМИ ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1–2 2007 89 лаживание склона, общая планировка скло- на) и пригрузки в пассивной зоне (отсыпка и отвал грунта); покрытие скальных склонов металлическими и геосинтетическими сетка- ми; армирование поверхности геосинтетиче- скими материалами (сетками, ячеистыми каркасами и т.п.); устройство каменных ло- вушек. Механическое крепление склона (откоса) связано с устройством одиночных прошпили- вающих элементов в виде свай различного типа, проходящих сквозь оползень в корен- ные породы или рядов в виде шпунтовых стенок, инъекционных и мерзлотных завес и др. Подпорные сооруженияпредусматривает- ся возводить в виде шпунтовых стенок (метал- лических, железобетонных, деревянных), подпорных стен (каменных, б тонных, же- е лезобетонных), стен из свай-оболочек большого диаметра, а также виде упорных в валов (поясов) из фунта, каменной набро- ски, массивов-гигантов. Покрытияпредназначены для закрепле- ния поверхности склона от воздействия лив- невых и речных вод. Их выполняют из песча- ных, гравелистых, галечных фунтов, камен- ной наброски, каменного мощения, шлакогли- нобетона, асфальта и асфальтобетона, бето- на и железобетона, геосинтетических пленок из армированного высокопрочного полиэти- лена. Для закрепления береговой зоны часто используют фашинные тюфяки. Использование растительностинаправ- лено на закрепление и осушение склона. Здесь предусматривается сплошное траво- сеяние, посадка влаголюбивого кустарника, облесение склона (вяз, дуб, клен, липа, лист- венница). Искусственное уплотнение и закрепле- ние грунтовна склоне предусматривает проведение различных инъекций (цемента- ция, силикатизация, битумизация, глиниза- ция), замораживание фунтов, уплотнение электроосмосом. Обеспечение устойчивости возводимых сооруженийв зоне действий оползня пре- следует цель повышения безопасности и включает мероприятия: по удалению неус- тойчивого массива на всю его мощность (до коренных неоползнеопасных пород); заклад- ку глубоких фундаментов, опирающихся на устойчивые породы; устройство фундамен- тов из буронабивных свай; использование каркасных конструкций; армирование крутых откосов геосинтетическими сетками и карка- сами; применение железобетонных поясов; устройство деформационных швов. ЛИТЕРАТУРА 1. Молоков Л.А. Инженерно-геологические процессы. - М.: Недра, 1985. 2. Ананьев В.П. Инженерная геология. - М.: Недра, 2002. 3. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Спе- циальная инженерная геология. – Л.: Недра, 1978. 4. http://www.tgm.ru/sib/region.php. |