Оползни течения

В оползне течения обломочный материал обильно насыщен водой, а ясная плоскость скольжения отсутствует. Разжижение пород может произойти по различным причинам. Одна из более нередких обстоятельств — нарушение «чувствительных» глин, примером чего служит трагедия в городке Николе в Канаде. Николе— маленький городок, расположенный на южной стороне равнины реки Святого Лаврентия в Квебеке. Он находится на низкой террасе, примыкающей к реке Николе — притоку реки Святого Лаврентия. Терраса некогда была сложена тонкодисперсными песками, имевшими мощность 2,5 м и залегавшими на сплошной толще сероватых слоистых глин, относящихся к формации Леда. Незадолго до пополудни 12 ноября 1955 г. большой блок террасы сполз в реку и образовалась воронка размером 100 X 200 м и глубиной 5—10 м. Движение длилось всего пару минут, но за этот период времени были уничтожены школа, к счастью, пустая, и несколько домов. Погибло три человека.

Оползневый обломочный материал вел себя практически как жидкость. Это был традиционный оползень течения, а предпосылкой его послужила «чувствительная» глина формации Леда. Чувствительность глины — это понижение прочности, вызванное разрыхлением либо нарушением структуры породы. Чувствительность таких материалов, как глины Леда, которые могут быть названы «высокочувствительными» либо плывучими, составляет около 90 %. Этого полностью довольно, чтоб при нарушении глина вела себя как жидкость и могла течь. Эталоны глин Леда выдерживали испытание на однобокое сжатие 100 кПа, и все таки эту глину можно выливать как жидкость после обычного помешивания, не добавляя ни капли воды. Чувствительность глин Леда, может быть, обоснована их осаждением в обстановке размеренного мелководного моря поблизости края ледника, образовавшегося во время последнего обледенения. Вследствие этого в глине более 50 % некоагулированных зернышек имеет размер наименее 2 мкм, к тому же 50 % массы всего материала составляет вода.

В таком состоянии сцепление зернышек обеспечивается присутствием в воде соли. Послеледниковое поднятие этой толщи привело к тому, что через глины стала проникать дождевая вода, равномерно удаляя соль из вод, заполнявших поры. Уменьшение содержания соли приблизительно на одну десятую по сопоставлению с начальным значением сопровождалось потерей связи меж зернами. В таком выщелоченном состоянии «чувствительные» глины могут поменять свою структуру и стать текучими под воздействием фактически хоть какого наружного фактора. Вообщем говоря, вопрос о причинах чувствительности глин очень сложен, и вымывание солей — только одно из вероятных разъяснений этого явления. В числе других обстоятельств’можно именовать добавление диспергирующих агентов, к примеру’соединений дерна из залегающего выше торфа, также разрушение неуравновешенного гидроокисного цемента. По-видимому, на этот процесс могут сразу оказывать влияние несколько причин.

Основная причина оползня в городке Николе заключалась в том, что нижележащая глина становилась равномерно все более рыхловатой и в конце концов перевоплотился в «чувствительную». Конкретным стимулом оползня могло быть или повышение давления воды вследствие повреждений канализации, или вибрации при движении транспорта и при ремонте канализационной сети. К огорчению, в то время, когда строили город Николе, еще ничего не было понятно о свойствах «чувствительных» глин. В текущее время такие глины распознаются по их геологической истории, гранулометрическому составу и содержанию воды. Их полностью можно найти в лабораторных критериях. Потому сейчас никому не придет в голову строить строения на участках, подстилаемых «чувствительной» глиной, как это было при строительстве городка Николе.

«Чувствительные» плейстоценовые глины морского происхождения обширно всераспространены на приподнятых участках низменностей на востоке Канады и в Скандинавии. За последнее столетие в этих районах было записанно более 40 больших оползней. Самый разрушительный из их произошел в Норвегии в 1893 г., когда 70 млн. м3 глины сползло в равнину Вер даль рядом с Тронхеймсфьордом. Этот оползень течения разрушил 22 фермы и унес 111 человечьих жизней. Разжиженная глина двигалась как волна — поначалу очень стремительно, а потом все медлительнее и медлительнее, но она успела за 45 мин продвинуться на 8 км вниз по равнине, где тормознула и равномерно затвердела. Эта водянистая грязевая волна причинила значимый вред, хотя были и казусы: одной семье удалось «проехать верхом» на грязевом потоке более 6 км, сидя на крыше дома. Но у большинства людей не было никакой надежды на спасение, когда их фермы, расположенные в равнине, были затоплены этой грязевой волной.

В качестве предпосылки, провоцирующей движения таких грунтов, часто выступает сам человек, поточнее, его деяния. Так, в 1950 г. в Сурте (равнина Гота, Швеция) в одном из населенных районов шло строительство. Вибрации грунта при забивании свай вызвали оползень «чувствительной» глины. За 3 мин грунт переместился на 130 м, при всем этом был уничтожен 31 дом и разрушены значимые участки шоссейной и стальной дорог. К счастью, обошлось практически без человечьих жертв — умер только один человек. В декабре 1977 г. оползень течения произошел в районе, который числился неопасным тут. В Туре, пригороде Гётеборга, поток снес 67 домов и погибло 8 человек.

Город Сен-Жан-Вьянней в Квебеке размещен в защищенной ложбине, окруженной террасами, но под ним залегает пользующаяся сейчас дурной славой глина Леда. Незадолго до описываемых событий было установлено, что эта ложбина представляет собой верхний конец огромного оползня течения, который произошел тут в XV либо XVI веке. 4 мая 1971 г. часть оползня снова начала двигаться. Первыми в 7 ч вечера эти подвижки ощутили животные: их нереально было загнать на некие пастбища. А 3 ч спустя эти пастбища были уничтожены оползнем. Оползневый процесс стремительно разрастался. К огорчению, было уже мрачно и людей не смогли оповестить о надвигающейся угрозы. Тем временем самая подвижная часть оползня разрушила большой жилой массив. Один из оставшихся в живых свидетелей катастрофы лицезрел, как дороги, автобус, машины и 40 домов пропали в воронке глубиной 20 м и поболее 0,5 км в поперечнике. Эта самая воронка и была местом образования оползня. Обломочный материал в виде 15-метровой волны переместился вниз по маленькой равнине на расстояние 3 км и влился в реку Сагеней. Умер 31 человек. После катастрофы было эвакуировано все население городка, потому что укрепить неуравновешенную «чувствительную» глину даже под очень пологими склонами фактически нереально.

Чувствительные, либо плывучие, глины могут разжижаться при мельчайших наружных воздействиях или под воздействием медлен-! ных внутренних конфигураций, неприметно происходящих в породе.! Более очень сказываются на их природные нарушения,! возникающие вследствие вибраций при землетрясениях. В подоб-1 ных критериях перебежали в текучее состояние глины Бутлеггер-1 Коув-Клей в районе городка Анкоридж на Аляске. Установлено,! что в округах Сан-Франциско оползни течения происходят! приемущественно в отлично сортированных, насыщенных водой! песках, которые при вибрации очень стремительно разжижаются. В приведенных выше примерах разжижение было вызвано тем, что поры подвергшихся вибрации пород были насыщены водой. То же самое может произойти, если необъятные поры породы заполнены воздухом, что типично, к примеру, для таких материалов, как лёсс. Более разрушительными из когда-либо зарегистрированных в мире были трагические оползни течения в сухом лёссе, происшедшие во время землетрясения 1920 г. в провинции Ганьсу (Китай); при разрушении жилищ, построенных в лёссовых террасах, погибло около 100 000 человек.

Сотки оползней течения были отмечены в неуплотненных песках на побережье острова Зеландия, находящемся во владении Дании. Оползни тут наблюдаются в главном при полной ^оде и в прилив. Пески, сначало имеющие поверхностный наклон около 10°, обычно стабилизируются, когда наклон откосов добивается 3–4°. Завышенное содержание воды явилось также предпосылкой образования огромного количества обломочных и грязевых потоков в районе городка Санта-Моника на юге Калифорнии во время сопровождавшихся ливнями ураганов в январе 1969 г. Оползни развивались на крутых склонах гор, окружающих бессчетные деревни, расположенные в настолько симпатичном, но небезопасном для строительства жилых домов месте. Полностью обычным был оползень в каньоне Топанга. Он произошел в самый разгар бури, начался на склоне около 40°, совсем внезапно устремился вниз, и его грязевой поток поднялся выше крыш домов; при всем этом три человека погибли.

Оползень, который начинается как относительно безопасное перемещение блоков породы, может под воздействием рассмотренных выше причин в один момент стать быстрым и небезопасным. Разжижение осадков может произойти, если высшая часть оползневой массы сдавит подошву оползня так, что там подымется давление воды в порах пород. Малые размеры пор и действующие в их силы поверхностного натяжения будут при всем этом содействовать сохранению текучей смеси грунта. В 1938 г. это послужило основной предпосылкой чертовского обрушения плотины Форт-Пек, которая в то время возводилась через реку Миссури в штате Монтана. Это была намывная плотина, тело которой образовали маленький песок и алеврит, заполнившие место меж 2-мя стенками из более грубозернистого песка. Строительство уже было практически завершено, и вдруг плотина обвалилась. Развился большой оползень течения, и 10 млн. м3 материала, из которого была сооружена плотина, размылись по строительным площадкам. За 3 мин оползень переместился на несколько сотен метров и разжиженная масса впитала огромное количество разной техники, также 80 рабочих.

Позже утверждали, что оползневое обрушение сначала вышло в сланцах, которые являлись фундаментом плотины. Это вызвало смещение находящейся под фундаментом насыпи из грубозернистого песка, что в свою очередь сделало вероятным смещение и разжижение тонкодисперсных алевритов в ядре плотины. С учетом того что поочередно проявились скольжение в сланцах и разжижение песка, после катастрофы плотина была построена поновой, сейчас с более сильной наружной песочной оболочкой и уплотненной внутренней засыпкой.

Разрушительные оползни течения могут появиться и в накапливающихся на склонах вулканогенных образованиях. Стремительно отлагающийся вулканический пепел дает большие грязевые потоки, когда сложенные этим материалом склоны насыщаются дождевой водой. Самой известной и страшной по своим последствиям схожей катастрофой явилась смерть городка Геркуланум: в 79 г. н. э. со склонов Везувия сорвался пропитанный влагой пепел и обвалился на город в виде огромного грязевого потока. Город вкупе с популяцией был обречен.

Более жутки и разрушительны потоки хоть какого обломочного материала вулканического происхождения. Так, в 1953 г. на вулкане Руапеху в Новейшей Зеландии обломочный материал был подхвачен вешней паводковой водой. Образовался грязевой поток большой разрушительной силы. Этот поток промчался вниз по реке Уонгеху и смыл жд мост Танджива за две минутки до того, как по нему был должен пройти поезд. Поезд сорвался с разрушенного жд пути, и погибло 154 человека.

Практически такую же опасность таят внутри себя создаваемые человеком отвалы пород близ шахт и карьеров. Невзирая на то что эти отвалы обычно сооружаются под углом естественного откоса и на сухом основании, все таки обрушения в итоге смещения насыщенного водой и разжиженного обломочного материала происходят достаточно нередко. Обычно они малозначительны по своим масштабам и поэтому особенных бед не ^причиняют. Но оползни огромных отвалов в рудничных поселках время от времени приводили к большим катастрофам.

В 1966 г. обвалился террикон, расположенный над шахтерской деревушкой Аберфан в Уэльсе. Сейчас это заглавие понятно всему миру и упоминается в почти всех книжках по инженерной геологии. Эту катастрофу помнят так как она унесла 144 людские жизни. Посреди погибших было 109 малышей — учащихся деревенской исходной школы. Грустная известность этого действия частично связана также с продолжительными дебатами, которые по поводу того, что послужило предпосылкой оползня "и кто жен нести за него ответственность.

Аберфан размещен в Уэльсе на деньке равнины Тафф-Вейл, жягаей на 300 м ниже образованного карбоновыми песчаниками то Пеннант Тут выходят на поверхность промышленные каменноугольные пласты; действует много угольных шахт, и повсевременно появляется неувязка отгрузки пустой породы. Отвалы свободной шахты Мертир-Вейл были расположены на не защищенной S ветра высшей части равнины — как раз над деревней Аберфан я приблизительно на 100–200 м выше нее по склону, имеющему уклон 13° Эти склоны сложены мощным песчаником, относящимся к Аоомации Бритдир, которая является самым нижним литологи-ческим подразделением серии Пеннант. Песчаники пересечены обилием трещинок, обусловливающих высшую водопроницаемость породы. Песчаник падает под углом 5° на юго-восток и перекрывает непроизводительный угольный пласт Бритдир, залега-ющий в свою очередь на водонепроницаемых глинах. На высшей части склонов наблюдаются маломощные перигляциальные отложения, выставленные песчаниками и глинами, а вдоль нижней их части протягивается горизонт моренных глин, выполняющих также и дно равнины. Соответствующей особенностью местности яв-пяется богатство маленьких источников; многие из их сконцентрированы или вдоль выходящей на поверхность подошвы водопроницаемого песчаника Бритдир, или, если этот песчаник перекрывают водонепроницаемые моренные глины, — вдоль верхней границы глин.

Отвалы над деревней Аберфан появились еще в 1918 г., и пока росли отвалы под номерами 1, 2 и 3, никаких заморочек не появлялось В 1939 г. обвалился очень схожий на их отвал в поселке Силфинидд, расположенном в 8 км к югу. Образовавшийся оползень течения промчался 400 м вниз по склону, имевшему уклон 10°, со скоростью около 16 км/ч и покрыл дорогу Кардифф — Мертир 6-метровым слоем обломков (кстати, то же самое повторилось 27 лет спустя). К счастью, ни один человек не пострадал, и об этом случае скоро запамятовали. Меж тем отвалы породы в деревне Аберфан продолжали расти. Отгрузка породы на отвал 4 была начата в 1933 г. Этот отвал размещался на участке, где имелось несколько источников и мокнущих зон, питаемых из песчаников Бритдир. В 1944 г. отвал 4 также обвалился. При всем этом вышло смещение пород и появился оползень течения, но жертв, к счастью, не было.

Отвал 5 был расположен над открытой дренажной канавой. В 1956 г. в нижней части этого уже заброшенного отвала образовался угрожающий выступ, но оползня не вышло. Отвал 6 находился на сухом грунте в северной части участка и смотрелся полностью устойчивым, но его пополнение было прекращено после того, как основание отвала наползло на местность примыкающей фермы. В 1958 г. начали сформировывать новый отвал — 7. Для него было отведено, казалось бы, очень комфортное место — меж 2-мя другими терриконами, хотя и тут на дневную поверхность выходило несколько источников. В отличие от других отвалов, в отвал 7 не считая обломков пустой породы сгружали около 10 % материала так именуемых «хвостов» — мельчайшего шлама, представлявшего собой отходы обогатительной фабрики. Это существенно понижало общую водопроницаемость отвала.

Отвал 7 в первый раз обвалился в 1963 г. Сначала произошел маленький оползень течения. Но никто не направил внимания на это наизловещее предвестие, и пустую породу продолжали сгружать прямо в расселину, образовавшуюся вследствие оползня. Не было принято фактически никаких мер предосторожности против повторения этого явления, кроме одной: хвосты в отвал больше не сбрасывали. Весь «надзор» за этим районом сводился к тому, что его время от времени посещали ответственные за безопасность горных работ лица, которые из-за собственной недостаточной квалифицированности ограничивались поверхностным осмотром объектов.

Начиная с 1963 г. обеспокоенные обитатели деревни стали обращаться в Государственное управление угольной индустрии. В конечном итоге переписки управление признало, что в районе вправду существует возможная опасность оползания отвалов. Но занимавшиеся этим вопросом бюрократы решили, что хоть какое смещение пород должно происходить довольно медлительно и потому в случае угрозы население получится заранее предупредить об эвакуации. Никаких особых мер предпринято не было, и лица, ответственные за состояние отвалов, продолжали пребывать в полном незнании. Они не знали даже того, что было понятно местной ребятне, фермерам и рабочим, производившим разгрузку породы и издавна знавшим, что отвал 7 непреклонно расходится, перекрывая все новые и новые водные источники. Государственное управление угольной индустрии как будто запамятовало о том, что обычно происходит с такими насыщенными водой отвалами.

В течение всего 1966 г. склон отвала 7 не один раз оседал. В 7 ч утра 21 октября 1966 г. склон резко погрузился на 3 м. Разгрузку породы закончили, технику убрали, было послано предупреждение вниз — в шахту. Никто даже не подразумевал, какая угроза нависла над деревней. В 9 ч утра отвал опустился еще на 3 м, а 10 мин спустя в его основании появился оползень течения." Поначалу он двигался медлительно, но равномерно набрал скорость и понесся вниз по склону со скоростью 15–30 км/ч, грохоча, как скорый поезд, и направляясь как раз в сторону деревни. Промчавшись 600 м, оползневая масса разрушила два дома на ферме, потом пересекла канал и жд путь и погребла край деревни под 10-метровым слоем обломочного материала.

Оставшиеся в живых ведали, что на деревню надвигалась волна темной грязищи. Разжиженные осадки были в 2 раза плотнее воды. Наружные края потока состояли из практически сухого обломочного материала, но в главном поток представлял собой водянистую взвесь, довольно густую и томную, чтоб разрушать строения, и сразу довольно текучую, чтоб заполнять все пустоты места. Несколько человек убежали от потока, неким удалось спастись, укрывшись в защищенных местах, где они оставались до того времени, пока не были отрыты спасателями. Погибло 144 человека, в том числе ученики исходной школы Пантглас, на которую оползень обвалился со всей силой и залил ее практически одномоментно до самого фронтона. К несчастью, все детки были на утреннем собрании в этом здании, обреченном на смерть, и никому из их не удалось спастись.

Для зарождения традиционного оползня течения нужно совпадение целого ряда геологических и гидрогеологических особенностей. Конкретно это и случилось в районе отвала 7. Отвал был насыщен водой, в особенности в собственной нижней части, где размещались бессчетные источники, питавшиеся из водоносных песчаников Бритдир. Присутствие в отвале хвостов приметно уменьшило водопроницаемость самого отвала, что содействовало сохранению текучести оползневых пород. Поверхность происшедшего сначала обрушения пород (подобные движения нередко появляются на отвалах), по-видимому, совпала с той поверхностью, которая образовалась во время подвижек в 1963 г. Потом в итоге разуплотнения частиц в породе вышло ее разжижение и образовался оползень течения. Плотность сухого обломочного материала в отвале составляла 1,5 г/см3, а в материале, отложившемся после оползня, повысилась до 1,85 г/см3. Стало быть, начальный материал обладал способностью существенно изменять собственный объем, что показывает на его высшую чувствительность и потенциальную склонность к разжижению.

Не считая того, во время первого вращательного обрушения подстилавшая отвал валунная глина была удалена с коренной породы, вследствие чего погребенные грунтовые воды могли поступать из водоносного песчаника прямо в подошву отвала. Сток воды из песчаника усилился к тому же так как в итоге оседания поверхности над подземными горными выработками в этом районе образовались две зоны сжатия — к северу и к югу от комплекса отвалов. Существование этих зон также содействовало увеличению напора грунтовых вод. Существенное количество этих вод вышло на поверхность, и в средней части оползня появился грязевой поток.

Так как предпосылки оползня в Аберфане известны сейчас довольно отлично, встают вопросы, можно ли было предсказать и предупредить этот оползень и как избежать повторения схожей катастрофы в других местах.

Как выяснилось в процессе официального расследования, степень рыхлости грунтов в отвалах у Аберфана вообщем не учитывалась. Такие фразы, как «восемь лет безрассудства и халатности» и «абсурдные действия», произносившиеся при анализе катастрофы, были полностью справедливой критикой в адресок обладателя отвала — Муниципального управления угольной индустрии. Были нарушены фактически все главные правила техники безопасности. Отвал просто расположили на том участке, который был в то время свободен, при всем этом геологические и гидрогеологические условия полностью не учитывались. Не было обращено никакого внимания на богатство источников, невзирая на то что они были отлично приметны на поверхности, известны местным ребятишкам и фермерам и даже верно обозначены на всех размещенных картах.

Официальные лица, на которых была возложена ответственность за создание отвалов, оказывается, не знали о том, что отвалы можно располагать только на отлично дренированном грунте. На размещенную в 1927 г. статью, в какой говорилось о способности оползней в районах развития песчаников Бритдир и валунных глин, тоже не направили внимания. Не дали также никакого значения отчетам, изданным в 1939 и 1965 г., в каких отмечалось, что оползень течения в Силфинидде произошел практически в таких же геолого-гидрогеологических критериях, которые наблюдаются в Аберфане. Аэрофотоснимки, изготовленные в 1963 г., где отлично была видна начавшаяся деформация склонов, тоже не возбудили опасений. Много только говорилось о необходимости принять меры противооползневой защиты, но никаких действий в этом направлении не предпринималось. Власти не дали значения и предупреждениям, в каких сообщалось об уже имевших место обрушениях отвалов в районах Силфинидда и Аберфана.

Уроки Аберфана бесспорны и состоят в последующем. Сначала, нужно проводить неотклонимые подготовительные исследования для определения гидрогеологической обстановки на участках заложения отвалов. Следует также производить неизменный контроль за состоянием отвалов, оценивая при всем этом водопроницаемость материала, слагающего отвалы, и смещения грунтов. Нужен и неотклонимый лабораторный анализ чувствительности пород. Не может быть никаких оправданий, если аберфанская трагедия повторится. После 1966 г. было введено особое законодательство, предусматривающее все перечисленные меры. Но уже ничто не сумеет возвратить к жизни учеников Пантгласской исходной школы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,534 сек. | 36.96 МБ