Контроль над оползнями и их прогноз

Для предотвращения катастроф нужно детально изучить участок и знать его геологические условия. Потенциально небезопасные зоны можно уверенно выделить, если геологические условия известны довольно отлично и определены структуры, где 102

Могут развиваться и, может быть, развивались в прошедшем оползни. Основная неувязка — установить степень угрозы, т.е. возможное время пришествия катастрофы и ее масштабы. Число жертв могло бы быть еще меньше, если б люди всегда старались селиться подальше от небезопасных зон.

Первоочередная задачка при прогнозе оползней — выявить места присутствия старенького обломочного оползневого материала, независимо от того образует ли он большие скопления либо время от времени встречается в полуустойчивых, наблюдающихся начиная с плейстоцена солифлюкционных конусах выноса (солифлюкция — это движение насыщенного водой почвенного материала, происходящее резвее, чем оползание грунта, но медлительнее, чем течение воды). Зрительно при наземных исследовательских работах оползневый материал не всегда бывает просто найти. Но на аэрофотоснимках контуры оползневых участков и их бугорчатая поверхность появляются соответствующим и очень точным рисунком. Этот диагностический признак очень важен для исследования площадей, где происходят оползни, и для выявления новых потенциально оползнеопасных зон либо участков. Лабораторными исследовательскими работами можно найти сопротивление сдвигу и, как следует, устойчивость однородных грунтов; характеристики чувствительности и проницаемости изучаемых грунтов позволяют судить об их возможности к разжижению.

Дело осложняется тем, что обрушение часто происходит не в массе однородного материала, а на поверхностях раздела пород, имеющих разную плотность. Потому найти сопротивление сдвигу в лабораторных критериях время от времени бывает проблемно. Но познание литологических особенностей пород, углов склонов, нрава дренажа и течения подземных вод, также опыт, скопленный при исследовании ранее произошедших оползней, — все это помогает дать полуколичественную оценку оползневой угрозы хоть какого участка. Основанные на этих параметрах районирование и выявление зон, где потенциально вероятны оползни, в текущее время с фуррором применяются при планировании и проведении строй работ. Выделение участков, менее подходящих для застройки, позволило, к примеру, приметно уменьшить урон, наносимый современным зданиям в оползневом районе Лонсестон на полуострове Тасмания. В районе городка Санта-Моника в Калифорнии с учетом измерений физических параметров, таких как уклоны, сопротивление сдвигу и проницаемость, прогнозируются интервалы повторяемости оползней для каждой точки местности. Этот способ подходящ для неглубоких" обломочных оползней, предпосылкой которых являются краткосрочные конфигурации уровня подземных вод.

Еще одним способом контроля над оползнями служит неизменная регистрация движений склонов с целью пророчества хоть какого неожиданного, резвого их обрушения. Так как внезапному оползневому обрушению склона практически всегда предшествует неспешное оползание, происходящее в протяжении довольно долгого периода времени, этот способ приносит огромную пользу. В особенности принципиально использовать его в районах, где при штатском строительстве создаются откосы, более крутые, чем естественные углы склонов, и таким макаром автоматом вводится элемент неустойчивости. Масштабы этой угрозы были наглядно продемонстрированы в 30-х годах нашего века, когда за три года в мире вышло 13 обрушений жд выемок, в итоге которых погибло 227 человек. И хотя система неизменного контроля обходится дорого, она полностью оправдывает себя.

Способы обнаружения движений склона представляют собой комплекс исследовательских работ, включающий повторяющуюся съемку меж опорными реперами, регистрацию шумов в породах (т. е. вибраций, вызванных деформациями), измерение скорости распространения сейсмических волн с целью определения деформаций, связанных с конфигурацией объема пород. При всем этом употребляются такие приборы, как экстензометры, инклинометры для буровых скважин, штанговые тензометры и пьезометры для грунтовых вод. В особенности полезно устанавливать инклинометры в неглубоких буровых скважинах на краях неуравновешенных склонов, потому что их можно вмонтировать в автоматические системы оповещения, которые приводятся в действие, как оползание склона превосходит данный предел.

Хоть какое ускорение движения и признаки деформаций, связанных с конфигурацией объема, можно обычно считать симптомами надвигающегося обрушения. Но нужно еще установить, когда это обрушение произойдет. На основании опыта удавалось довольно точно предвещать некие обрушения склонов в больших открытых карьерах. Но делать прогноз на участках, сложенных разнородными грунтами, тяжело, если нет надежных сравнительных данных. К примеру, зарегистрированное движение склонов горы Маунт-Ток не дает подабающих количественных черт, чтоб можно было предугадать оползень на реке Вайонт. В 1969 г. в Стране восходящего солнца проводился опыт по контролю движений склона. Для этого склон был специально насыщен водой, но оползень начался ранее, чем ожидалось, и в итоге погибло несколько наблюдателей. Этот случай наглядно свидетельствует о том, что устойчивость склона нереально предсказать точно. Все же современный уровень познаний все-же позволяет-‘избежать повторения неких всемирно узнаваемых катастроф.

Строй работы обычно манят за собой повышение крутизны склонов. Даже в этом случае, когда строительство ведется с учетом результатов лабораторных исследовательских работ грунтов, реальные критичные углы склона нередко удается выявить только на самом объекте в естественных критериях. Устойчивость склона может быть повышена при кропотливом поверхностном и подземном дренировании. В маленьком масштабе можно использовать такие способы, как регулирование нагрузок на грунт, установка штанговых крепей для фиксирования трещинок, инъекция цементного раствора и даже забивание свай, если это не нарушит «чувствительные» глины. В каждом определенном случае нужна соответственная композиция способов. Потенциальную опасность разжижения глин удается время от времени убрать, подвергнув их сжатию в критериях искусственной вибрации. Сцепление глинистых частиц может быть также усилено методом замещения натрия кальцием в их структуре. Этот способ удачно употребляется в текущее время, хотя следует подразумевать, что удаление натрия может повысить чувствительность неких морских глин.

Если эти средства не подходят и можно гарантировать, что неожиданного большого обрушения не произойдет, следует, разумеется, смириться с проявлениями малозначительных оползней. Итальянские инженеры употребляют при дорожном строительстве краткосрочную устойчивость неких природных материалов. Заместо проходки туннелей они делают выемки с крутопадающими стенками, прокладывают открытым методом будущую дорогу, а потом, когда трасса и перекрытие туннеля готовы, засыпают их сверху. Это оказывалось экономически более прибыльным, чем сооружение туннеля методом подземной проходки либо чем создание открытых выемок с очень пологими склонами.

Если маленькие оползни, возникающие при строй работах, можно устранить методом забивания свай либо полной выемки породы, то более большие оползни можно только стабилизировать с помощью одной из форм дренажа. Поверхностное дренирование осуществляется канавами, расположенными или по периферии оползнеопасной площади, или в одну линию конкретно на оползневом участке. Подземное дренирование проводится методом проходки штолен либо бурения горизонтальных скважин с перфорированными обсадными трубами. Но эти виды дренирования не годятся для таких грунтов, как относительно непроницаемые глины и алевриты. Потому для стабилизации оползня в влажных глинах его требуется за ранее осушить. Для этого употребляют способ электроосмоса, который удачно практиковался в «чувствительных» глинах Норвегии и Канады, или нагнетают в скважины жаркий воздух, что в первый раз было использовано в Калифорнии в 1932 г. Отлично известен также способ стабилизации оползня замораживанием. Но замораживание »увлажненных осадков приемлемо только на маленький период, его комфортно использовать, к примеру, для сотворения временных выработок при строительстве. В мире для борьбы с оползнями более обширно и удачно используются сравнимо легкие способы, дренирования. Оползень отвала в городе Пентре (равнина реки Рондда, Уэльс) в 1916 г. был остановлен с помощью поверхностной и подземной систем дренажа, удалявших раз в секунду около 0,056 м3 воды.

В районе Сиез-Пойнт на севере Калифорнии в 1950 г. вышло несколько оползней в неуплотненных осадках вдоль дорожной выемки протяженностью 450 м. Оползни удалось стабилизировать при помощи пробуренной дренажной сети длиной около 2 км, также методом искусственного уменьшения наклона выемки. Канавы, скважины и штольни дренировали оползни в Гандлове (Чехословакия), по этому их движение через два месяца было остановлено. Все эти оползни были, по счастью, маленькими. Более большие оползни, к огорчению, держать под контролем сложнее, и инженерам-строителям практически беспрестанно приходится с ними биться.

К востоку от Фолкстона на юго-восточном побережье Великобритании под высочайшими меловыми утесами протягивается пересеченная местность, популярная под заглавием Уоррен. Оползни на этом участке начались несколько тыщ годов назад и длятся до сего времени. Оползневый участок Уоррен представляет собой зону шириной около 360 м и высотой над уровнем моря от 15 до 45 м, которая выслеживается на расстояние более 3 км вдоль побережья. Нижней границей этой воны является низкий береговой обрыв, а другой край обращен в сторону системы Хай- Клифф — сложенных белоснежным мелом утесов, возвышающихся на 100–120 м.

Геология района Фолкстон — Уоррен очень ординарна. Мощность мела в утесах Хай-Клифф составляет более 150 м. Подстилает эту толщу гольт — прочные переуплотненные сероватые глины мощностью от 40 до 50 м, залегающие в свою очередь на водопроницаемых песчаниках. В разрезе встречаются также тонкие, время от времени водоносные, прослои мергелей и песчаников, но они не оказывают никакого воздействия на оползни в зоне Уоррен. Вся толща падает под углом около Г на северо-восток. В западной части зоны крутой меловой откос обращен в сторону континента, а в восточной части контакт мела и гольта размещается ниже уровня моря и, находясь в критериях неизменной влажности, не оказывает воздействия на устойчивость пород.

В 1765 и 1800 г. в зоне Уоррен были зарегистрированы большие оползни, но они не причинили вреда. Об угрозы скоро запамятовали и не учли ее при сооружении жд полосы Фолкстон — Дувр, которая была проложена вдоль зоны Уоррен. Движение поездов по этой полосы началось в 1844 г. Она может служить традиционным примером того, где не следует прокладывать металлическую дорогу. Проектировщики просто не понимали, как небезопасен избранный ими район, но частично их можно оправдать тем, что другого варианта у их не было: рельеф мела Дауне исключал всякую возможность строительства стальной дороги во внутриматериковых районах, а прокладывать 6-километровый туннель, чтоб обогнуть зону Уоррен, было бы очень длительно и недешево. К истинному времени удачные работы по борьбе с оползнями убрали необходимость постройки обходного туннеля. В 1934 г., когда появилась угроза оползня и люд пребывал в панике, распоряжение о строительстве туннеля было дано, но его проходка так и не была начата.

За два столетия в этом районе было записанно более 30 больших оползней, при этом те из их, которые произошли после 1844 г., изучались довольно детально. В 1877 г. случился большой оползень, вследствие чего обвалился туннель Мартелло. Поездов в туннеле, к счастью, не оказалось. Не настолько удачливы были пассажиры поезда, проследовавшего по этой дороге в декабре 1915 г., тогда тут произошел наисильнейший оползень, который скинул состав с жд пути. При всем этом практически вся зона Уоррен переместилась в виде 1-го громоздкого блока. Верхний уступ съехал практически вдоль всего основания системы Хай-Клифф. Жд путь сместился на 50 м в сторону моря, опустившись на 6 м. В итоге подвижки донных грунтов образовался мыс, который выдается в море на 400 м. Осколки пород, упавших с утесов Хай-Клифф, засыпали часть жд пути. В полотне дороги в один момент появился уступ высотой 5 м. При всем этом южным краем оползневой массы был настигнут поезд и вышло крушение. Движение на полосы было восстановлено только в 1919 г., что в известной мере вызывалось потребностями военного времени. Во время оползня 1937 г. в облицовке туннеля Мартелло образовались трещинкы, но ни этот оползень, ни следующий, произошедший в 1940 г., не привели к особенным разрушениям жд полотна.

Оползневое движение зарождается вдоль трещинок растяжения, практически параллельных фронту обрывов, где образуются изогнутые поверхности скольжения. Породы при собственном движении поначалу опрокидываются вспять, закрывают трещинку растяжения и временно сдавливают коренной массив, а потом, через некое время, соскальзывают.

Более обширно всераспространены в зоне Уоррен большие неоднократные вращательные оползни, развивающиеся в большей степени в гольтских глинах. Эти оползни зарождаются в зоне глин, обогащенной монтмориллонитом, для которой типично еще более низкое сопротивление сдвигу, чем это наблюдается в вышележащих богатых кальцитом слоях. Происхождение оползней подтверждается наличием в керне скважин штриховатых поверхностей скольжения, приуроченных к одному из горизонтов глин, тогда как за пределами района Уоррен на том же самом уровне зеркала скольжения в глинах отсутствуют. В 1915 г. произошел оползень конкретно такового типа.

К третьему типу относятся еще более маленькие оползни вращения, развивающиеся на наружном крае зоны Уоррен. Они вызвали смещение пород в 1937 и 1940 г. Этот тип оползней обоснован эрозией и подмывом береговых утесов. В третичное время гольтские глины были погружены на значительную глубину, где подвергались давлению до 4000 кПа. Да и в текущее время эффект снятия давления не наблюдается, так как эти породы перекрыты толщей мела. Гольтские глины, свободно перемещаясь по рыхловатому, богатому монтмориллонитом горизонту в сторону собственного эродированного на береговом обрыве края, порождают развитие горизонтальных плоскостей сдвига под зоной Уоррен. Движение глин также содействует раскрытию трещинок в меле, по которым наружные блоки породы откалываются от головного массива. Оползанию способствует временное повышение давления поровых вод в сместившихся массах. Все крутящиеся оползни, зарегистрированные после 1844 г., произошли в период с декабря по март — в сезон наивысших пьезометрических уровней, которые в другое время размещаются ниже поверхности земли — в сместившемся меле и глине. В свободно дренируемом меле схожей связи оползней с продолжительными переменами уровня воды не наблюдается. Не отмечается корреляции и с высотой поверхности воды в нижележащем песчанике, которая обычно близка к уровню моря.

Много полезной инфы о естественных поверхностях оползания и гидрологии в зоне Уоррен отдала всесторонняя и отлично спланированная программка буровых исследовательских работ, которая дозволила выполнить конструктивный подход к дилемме укрепления этого участка. Уже в 1896 г. было начато строительство защитных сооружений в море — бун и галечных молов. Целью этих мероприятий было свести к минимуму процессы эрозии, но особенным фуррором они не увенчались, так как не устраняли основную причину оползней. Непременно, очень принципиальным процессом явилось дренирование оползневых участков. Хотя дренирование начали сходу после оползня 1877 г., масштабы этих работ были недостаточны, и огромную часть дренажных сооружений разрушил оползень 1915 г. В предстоящем дренажная система была восстановлена, и число канав и штолен приметно возросло. В текущее время вдоль зоны Уоррен штольни заложены через каждые 200 м. Штольни начинаются приблизительно в 7 м над уровнем моря, некие из их заходят под зону Уоррен более чем на 240 м. Не считая того, после 1948 г. вдоль приливно-отливной полосы были построены большие бетонные укрепления.

Об успехе мероприятий по борьбе с оползнями можно судить по резкому сокращению числа подвижек в течение сегодняшнего века. Трагедия 1915 г. послужила примером того, что может произойти, если не заострять внимания на неблагоприятные геологические условия. Более же поздние действия в районе Фолкстон-Уоррен проявили, как детализированное исследование и познание геологии помогают удачно решать эту делему.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,242 сек. | 12.55 МБ