Оползни как чрезвычайные ситуации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Оползни как ЧС

1.1 Классификация оползней

1.2 Смещение средней и быстрой скорости

Заключение

Список используемой литературы

1. Оползни как ЧС

Оползень - скользящее смещение (сползание) масс грунтов и горных пород вниз по склонам гор и оврагов, крутых берегов морей, озер и рек под влиянием силы тяжести.

Причинами оползня чаще всего являются подмыв склона, его переувлажнение обильными осадками, землетрясения или деятельность человека (взрывные работы и др.). Объем грунта при оползне может достигать десятков и сотен тысяч кубических метров, а в отдельных случаях и более.

Скорость смещения оползня колеблется от нескольких метров в год, до нескольких метров в секунду. Наибольшая скорость смещения оползня отмечается при землетрясении. Сползание масс грунта может вызвать разрушения и завалы жилых и производственных зданий, инженерных и дорожных сооружений, магистральных трубопроводов и линий электропередачи, а также поражение и гибель людей.

Условия образования оползней

Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных породах вследствие того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие - необходимое условие оползания. Однако надо себе ясно представлять, что не грунтовые воды служат причиной оползня. Часто мы видим, что крутой склон долин подвержен оползням, а рядом выше или ниже по течению при том же геологическом строении, при таком же водообилии водоносных горизонтов и одинаковой высоте уровня подземных вод никаких оползней нет просто потому, что склон чуть-чуть более отлог. Оползни редко отмечаются на склонах крутизной менее 10-12 градусов. И при уклоне 15 градусов оползни возникаю только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях. Но достаточная влажность пород, обеспечивающая их пластичность, всегда необходима. Можно сказать, что при соблюдении ряда необходимых условий оползни есть функция крутизны и высоты склона. Но нельзя сказать. Что оползень - есть функция наличия грунтовых вод. Для возникновения оползней наиболее благоприятны такие геологические условия, когда в основании оползневого склона залегают водоупорные пласты, а выше лежат водоносные породы. Но даже если склон и сложен только водоносными породами, а водоупорного пласта нет, всё равно будет происходить разгрузка подземных вод, уровень которых будет плавно снижаться от междуречий в сторону долины или берега моря (озера). При достаточной крутизне и высоте склонов оползни неизбежно возникнут.

Оползни могут быть вызваны действием разных факторов. Земная поверхность состоит главным образом из склонов. Некоторые из них устойчивы, другие в силу различных условий становятся неустойчивыми. Это происходит тогда, когда изменяется угол наклона откоса склона или если склон оказывается отягощён рыхлым материалом. Тем самым сила тяжести оказывается больше силы связности грунта. Склон становится нестабильным и при сотрясениях. Поэтому каждое землетрясение в условиях горного рельефа сопровождается смещениями по склону. Образованию оползней особенно благоприятствует такое залегание пород, при котором падение кровли водоупорных пород совпадает с направлением уклона поверхности. Водоупорный горизонт при этом служит поверхностью скольжения, по которой более или менее значительный блок породы соскальзывает вниз по склону. Неустойчивости склона способствует и повышение обводнённости грунтов, рыхлых отложений или горных пород. Вода заполняет поры и нарушает сцепление между частицами грунта. Межпластовые воды могут действовать подобно смазке и облегчать скольжение. Связность горных пород может быть нарушена при замерзании, и в процессах выветривания. Неустойчивость склонов может быть связана и с изменением вида насаждений либо уничтожением растительного покрова.

Дело обстоит серьёзно и тогда, когда скальные горные породы на склоне бывают перекрыты рыхлым материалом или почвой. Рыхлые отложения легко отделяются от подстилающих пород, особенно если плоскость скольжения “смазана” водой. Неблагоприятны (с точки зрения возможности возникновения оползней) и те случаи, когда горные породы представлены пластами крепких известняков или песчаников с подстилающими более мягкими глинистыми сланцами. В результате выветривания образуется плоскость раздела, и пласты скользят по склону. В этом случае всё зависит главным образом от ориентировки пластов. Когда направление их падения и наклон параллельны склону, это всегда опасно. Сложно точно определить значение угла откоса, более которого склон не устойчив, а менее которого устойчив. Иногда такой критический угол определяют в 25 градусов. Более крутые склоны, по-видимому, уже не устойчивы. На возникновение оползней наибольшее влияние имеют дождевые осадки и сотрясения. При сильных землетрясениях оползни возникают всегда. Что же касается дождевых осадков, то это зависит от многих условий. Например, в Альпах в качестве критической границы принято количество осадков выше 2500 мм. Выпадение такого количества осадков в короткий промежуток времени представляет острую опасность.

По определению И.В. Попова, оползнем называется смещение блоков породы, объёмом в десятки кубических метров и более на крутых склонах в результате смачивания поверхностей отрыва подземными водами. Оползают именно блоки породы, сохраняющие при этом (в пределах блоков) свою первоначальную структуру. Оползающие горные породы обычно рыхлые или слабосцементированные. В оползающем блоке могут быть отдельные прослои или линзы из прочных скальных пород. При оползании порода частично дробится, превращаясь в брекчиевидную бесструктурную массу. Скопления оползневых масс у подножия склонов называют деляпсием.

Размеры оползней сильно варьируют. Встречаются громадные оползни, захватывающие сотни тысяч кубометров породы, и малые оползни в несколько десятков кубометров.

Оползни приурочены к крутым склонам оврагов, балок, речных долин. Они встречаются в горах в области развития слабосцементированных пород. Оползни широко распространены на платформенных равнинах, где они приурочены к берегам рек и морей. Но везде на равнинах оползневые склоны занимают небольшие площади из-за того, что вообще крутые склоны (более 15 градусов) узко локализованы и процент территории, занятой ими к общим площадям равнины не составляет и 1%. В горах же преобладают прочные скальные породы, что также резко ограничивает распространение оползней. На равнинах, так же как и в горах, в местах выхода скальных пород даже и по крутым склонам долин оползней не отмечается.

При оползании образуется определённый комплекс форм рельефа: оползневой цирк, ограниченный стенкой срыва оползня (оползневым уступом), оползневой блок, характеризующийся в большинстве случаев запрокинутостью верхней площади (оползневая терраса) в сторону оползневого склона с крутым уступом, обращённым в сторону реки, моря или озера по направлению движения оползня. Поверхность отрыва оползня имеет сферическую форму, стремящуюся приблизиться к окружности. В некоторых случаях в результате деформации поверхностных слоёв породы движущимся оползневым блоком возникает напорный оползневой вал. Такие оползни называют детрузивными в отличие от деляпсивных, свободно соскальзывающих к урезу реки или моря.

1.1 Классификация оползней

оползень скальный порода рельеф

Среди оползневых явлений можно определить следующие виды:

1. Оползание блоков породы (блоковые или структурные).

2. Оползание чехла рыхлых отложений (единовременное и быстрое) по поверхности скальной или мёрзлой - оползни-сплывы.

3. Оползание мелких блоков - оплывание, охватывающее весь склон или его значительную часть.

4. Отседание склонов, смещение блоков скальных или полускальных пород.

В соответствии с этим, можно рассматривать оползневые склоны, склоны оползания чехла рыхлых отложений (склоны оползней-сплывов), оплывные склоны и склоны отседания.

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:

1. асеквентные, развитые в однородных породах;

2. консеквентные, происходящие по плоскостям напластования пород или же по плоскостям разломов;

3. 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 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.

1.2 Смещение средней и быстрой 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.

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.

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.

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.

Заключение

Таким образом, оползневые процессы имеют весьма широкое распространение на территории Саратовского Поволжья, особенно вдоль восточного склона Приволжской возвышенности и на склонах долин некоторых рек, балок и оврагов. Этому способствуют геолого-тектонические и гидрогеологические условия, глубокая расчлененность рельефа, активная боковая эрозия, климатические особенности, а в последнее время и антропогенные факторы. Встречающиеся оползни обычно приурочены к достаточно крутым склонам (более 7-80), сложенным преимущественно породами нижнего и верхнего мела, реже плиоцена и плейстоцена, содержащими водоносные горизонты.

Современные оползни морфологически четко выражены. Нередко они развиваются отдельными участками на фоне более древних или тянутся непрерывно на несколько километров вдоль Волги. Максимальной ширины оползневые участки достигают в районе г. Хвалынска, у г. Вольска, в районе г. Саратова (Соколовая гора, Лысая гора, Увек), у сел Красный текстильщик, Сосновка, Мордовое, Ахмат, Н. Банновка и др. Ширина оползневых террас местами достигает от 1,5 до 2,0 км. Оживление оползневой деятельности здесь в последнее время связано с повышением уровня воды в Волге после создания водохранилищ и развитием одновременно абразионных процессов. Значительно уступающие по площади оползни наблюдаются на склонах рек в бассейнах Терешки, Медведицы, Чардыма, Курдюма и др., а также многочисленных балок и оврагов.

По строению и условиям развития современные оползни Саратовского Поволжья разнообразны. Среди них встречаются оползни-обвалы, блоковые и циркообразные, оползни-потоки, оползни-сплывы. Последние широко распространены на крутых (15-300), увлажненных склонах северной экспозиции. Вдоль правого берега Волги широко развиты многоярусные (каскадные) оползни как древние, так и современные. Массовое образование оползней-сплывов происходит после весеннего снеготаяния. Оползанию подвергаются обычно лишь почвенный горизонт и лежащий ниже маломощный делювий. Многочисленные оползни-сплывы можно наблюдать на крутом склоне долины Волги. На склоне долины Медведицы, восточнее села, Чаадаевка маломощный дерново-почвенный слой сплывает по увлажненной поверхности днепровской морены.

На крутых, подмываемых склонах оврагов, балок и речных долин наблюдаются смещения отдельных глыб под действием силы тяжести без их разрушения и дробления. Сместившиеся глыбы (основы) часто создают неширокие террасированные поверхности. Основы обычно связаны с местами развития оползней.

О причинах развития оползневых процессов уже упоминалось, однако следует отметить о значительном влиянии метеорологических аномалий (большой снежный покров, обильные весенние ливни и др.), вызывающих оживление оползневой деятельности. Подтверждением могут служить образовавшиеся огромные оползни весной 1968 года в Затоне (г. Саратов) на крутом, подмываемом склоне Волги, а также широкая полоса оползней, возникших весной 1988 года вдоль Волги на участке Зоналка - Гуселка. В последнее время большие разрушительные оползни связаны с хозяйственной деятельностью человека: создание водохранилищ, нерациональное землепользование (неумеренный полив), подрезка основания оползнеоопасных склонов, утечка воды из очистных сооружений и др.

Особенно большую опасность и вред народному хозяйству приносят оползни, развивающиеся в районах населенных пунктов и в пределах крупных городов. В Саратовском Поволжье к таким участкам следует отнести Саратовский и Вольский регионы. К оползневым и оползнеопасным зонам города Саратова относятся 23 км². Особенно активными в настоящее время являются оползневые цирки: Лысогорский, площадью 153 м², Увекский - 1250 м², Лесопильный - 153 м², в районе областной психиатрической больницы - 160 м², Затона - 952 м², Зоналки - 120 м² и др.

В пределах г. Вольска оползневым воздействиям подвержены территории цементных заводов и центральные районы города. Наиболее активными участками здесь являются: цементный завод "Комсомолец", где площадь оползневого тела равна 72 м², железнодорожный участок - 160 м², цементный завод "Коммунар" - 170 м², цементный завод "Большевик" - 40 м² и др. к Вольскому региону относится чрезвычайно активный и оползнеопасный участок в окрестностях села Широкий Буерак, общей площадью 600 м².

В Саратове старый оползневой массив расположен почти в центре города на склоне Смирновского ущелья. Массив имеет почти стометровую ширину, под ним находится областная больница, в сторону которой он и перемещается. В оползневой зоне находятся около сотни домов, в которых живут 300 человек.

Около 500 гектаров территории Саратова занимают 33 оползня. Кроме уже известных, существует много оползней, которые пока себя не проявили. Для определения возможных оползневых зон нужно провести технико-экономическое обоснование, которое будет стоить 5 миллионов рублей. Таких денег в местном бюджете нет. Не хватает их и на выполнение в полном объёме инженерных работ на известных оползнях. Например, работы на месте только одного оползня в 1-м Магнитном проезде обойдутся в 23 миллиона рублей. Пока финансирование инженерных и исследовательских работ в Саратове явно недостаточное. Между тем, по словам Сергея Шойгу, любой оползень в 14 раз дешевле предотвратить, чем ликвидировать его последствия.

Список используемой литературы

1. В.П. Бондарев «Геология», курс лекций, Москва «Форум-гидра М» 2002.

2. В.В. Добровольский «Геология», учебник для ВУЗов, Москва «Владос» 2004.

3. И.А. Карлович «Геология», учебное пособие для ВУЗов, Москва «Академический проект» 2004.

4. В.Ю. Микрюков «Обеспечение безопасности жизнедеятельности» Москва - 2000.

5. Основы безопасности жизнедеятельности. Пособие. - К., 2001.

6. Энциклопедия природных стихий. - К., 1998.

7. О.Н. Русак «Безопасность жизнедеятельности» учебное пособие для студентов всех специальностей, Санкт-Петербург, 2001г.

8. В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. Инженерная геология. Москва. «Высшая школа» 2006г

9. Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов «Геология» - Москва, издательский центр «Академия», 2002.

Размещено на Allbest.ru