Классификация склоновых процессов Обвалы и их изучение Осыпи Оползни
Группы Подгруппы Типы и виды I. Обвальные Обвалы, вывалы, развалы, осыпи, каменные лавины Переходные Оползни-обвалы, осовы II. Оползневые Выдавливания (детрузивные) Оползни-блоки Консеквентные Оползни скольжения Вязко-пластичные (деляпсивные) Оползни-потоки, Сплывы и др. Сложные и переходные Смешанные, сейсмические и др. III. Десерпционно-солифлюкционные Курумы, Льдокаменные глетчеры Оплывины, солифлюкция IV. Специфические Изгибы торцов пластов, смешанные процессы (по Г.С.Золотарёву, 1983)
Подразделение по возрасту: Древние (доголоценовые) Современные (голоценовые): Старые (не действующие) Приостановив-шиеся Активные (действующие)
Обвал – отделение (отрыв) от массива крупного блока пород на склоне, его обрушение и скатывание в виде глыбово-щебнистой массы
Подразделение обвалов: По объему: Грандиозные ( V =50-100 млн.м 3 ) Крупные (1-50) Средние (0,1-1) Мелкие ( < 0,1) По характеру (механизму): Обвалы Оползни-обвалы Осовы (ступенчатое смещение и оседание увлажненной осыпи) Ниши отрыва обвалов, США
Природные: Литолого-петрографические Климатические Геоморфологические Сейсмические Геолого-структурные Техногенные: Активизация выветривания Подрезка склонов Взрывы С / х деятельность Обвальный склон, Крым, Форос
2.3.Оценка и прогноз обвалов Обвал, заваливший горную дорогу, США, 2003 г.
Оценка обвальной опасности: Наличие глыб в основаниях склонов Анализ факторов обвалообразования Прогноз: По данным мониторинга Расчет по эмпирическим формулам Моделирование Момент формирования обвала, Калифорния, США
Профилактические: Выравнивание склонов Обрушение склонов Уборка опасных глыб Дренаж склонов Конструктивные: Защитные стенки Дамбы Контрфорсы Защитные галереи Укрепление склонов
1.1. Морфология оползня : Тело оползня Подошва Вал выпирания Оползневые террасы Бровка срыва Тыловая часть Поверхность скольжения
1.2.По положению поверхности скольжения: 1 – Асеквентные (в однородных неслоистых породах) 2 – Консеквентные (по напластованию) 3 – Инсеквентные (режет поверхность напластования ) 1.Определения и типизация
1.3.Распространение оползней Оползень в провинции Ла Кончита (Гондурас) 1.Определения и типизация
Оползни детрузивные или выдавливания Оползни скольжения Оползни вязко-пластические или деляпсивные Сложные оползни Оползень-блок скольжения
3.1. Природные: Геологическое строение массива Литолого-петрографический состав пород Напряженное состояние массива Геоморфология Гидрогеологические условия Климатические условия Сейсмичность (неотектоника) 3.2. Техногенные: Ослабление пород Изменение рельефа Изменение гидрогеол. условий Пригрузка склонов Крупный оползень-поток Мелкий оползень на дорогу
4.1.Показатели устойчивости: Коэф. устойчивости склона К у = ΣF удерж / ΣF сдвиг Если К у = 1 – предельное равновесие К у > 1 - устойчивое состояние К у < 1 – неустойчивое состояние
4.3. Расчетный метод алгебраического суммирования сил по круглоцилиндри-ческой поверхности скольжения К уст = M удерж / M сдвиг = f Σ N i +CL / Σ T i = 1 где M – вращательный момент; f – сила трения ( f=tg ); N i - нормальная составляющая блока (N i = P i Cos ) ; С – уд. сцепление; L – длина дуги скольжения радиуса r ; Р i – вес блока; Т i = Р i Sin
4.4.Расчетный метод Тейлора К уст = M удерж / M сдвиг = CLr / Pa = 1 где С – уд. сцепление; L – длина дуги радиуса r Метод применяется для пород, у которых < 7 o
4.5. Учет гидродинами-ческих факторов К уст = M удерж / M сдвиг = Σ( N i - D) +CL / Σ T i = 1 где D – силы гидродинамического давления и взвешивания
Показатели, используемые при оценке степени опасности природного процесса Категории опасности процессов чрезвычайно опасные (катастро-фические) весьма опасные опасные умеренно опасные Оползни Площадная пораженность территории, % Более 30 11-30 1-10 0,1-1 Площадь разового проявления на одном участке, км 2 1 - 2 1 - 0,5 0,01 - 0,5 Менее 0,01 Объем захваченных пород при разовом проявлении, млн. м 3 10 - 20 5 - 10 0,001 - 5 До 0,001 Cкорость смещения До 5 м/c До 2 м/c 1 - 2 м/c (1-10 м/c) 1 - 5 м/c (5-10 м/мес) Повторяемость, ед. в год 0,01 - 0,1 0,1-0,25 0,25-0,75 1 Оценка оползневой опасности по СНиП 22-01-95
6.1. Профилактические: · Планировка склонов (разгрузка) · Дренирование · Организация поверхностного стока · Фитомелиорация 6.2. Конструктивные: · Подпорные стенки · Анкеры · Буронабивные сваи · Пригрузка оснований · Закрепление пород
6. 3. Ликвидационны е: Удаление оползней Рекультивация территории Комплексное закрепление оползневого склона (по Г.С.Золотареву, 1983)
Карст – совокупность геол. явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных растворением и выщелачиванием горных пород и выраженных в: образовании пустот, в разрушении и изменении структуры и состояния пород, в создании особого характера режима подземных вод, а также - характерного рельефа местности Карстовая воронка, США
По составу карстующихся пород: Карбонатный Галлоидный (соляной) Сульфатный Глиняный По возрасту: Древний Современный По положению в разрезе: Поверхностный Погребенный (глубокий) Блок-схема развития карста
Схема развития карста в Крыму
3.1. Поверхностные: Карстовые воронки (выщелачивания и провальные) Карры Карстовые ниши Карстовые долины Карстовые котловины Карстовые поля
В карстовой пещере Вход в карстовую пещеру (Чатыр-Даг)
3.2. Подземные: Карстовые колодцы Карстовые шахты Карстовые пропасти Карстовые трещины Карстовые пещеры Карстовые каналы Карстовая пещера на Чатыр-Даге, известковые сталактиты и сталагмиты
Карбонатный: Центр. районы, Прибалтика, долина р.Печеры, Крым, Кавказ, С.Урал, Вост. Украина, Молдавия Соляной: Архангельская обл., долина р.Сев. Двины, Пермская обл. Сульфатный: Долина р.Оки (г.Дзержинск), р.Кама, Ср.Волга, Пермская обл. а – известняки, б – сульф.-карб., в – мел, г – карб.флиш, д – гипс, е – соль, ж – соляные купола
Количественные показатели закарстованности: Плотность карстовых воронок f = N/S, шт / км 2 Площадной коэффициент закарстованности K s = S k /S, % Среднее число провалов в год ( по З.А.Макееву): p = N/St, шт / км 2 в год
Количественные показатели закарстованности: 4. Объемный показатель карстовой пораженности массива (по Н.В.Родионову): П кп = V s /V, % 5. Показатель активности карста (по Н.В.Родионову): П ак = V 1000 /V, % где V 1000 – объем породы, выщелоченной из массива за 1000 лет 6. Коэффициент фильтрации (м / сут) и уд. водопоглощение (л / мин)
Прогнозирование карстовой опасности: На базе анализа перечисленных факторов Методом аналогий Моделирование: Математическое (в т.ч. термодинамическое) Натурное
Показатели, используемые при оценке степени опасности природного процесса (ОПП) Категории опасности процессов чрезвычайно опасные (катастро-фические) весьма опасные опасные умеренно опасные Карст Площадная пораженность территории, % - 5- 100 5 - 80 До 5 Частота провалов земной поверхности,число случаев в год - 0,1 и более До 0,1 До 0,01 Средний диаметр провалов, м - 20 и более До 20 До 20 Общее оседание территории - От незна-чительных до нескольких мм в год Незначи-тельно Незначи-тельно Оценка карстовой опасности по СНиП 22-01-95
Профилактические мероприятия: Организация поверхностного стока Дренаж и отвод агрессивных вод Организация мониторинга Конструктивные мероприятия: Закрепление массивов (тампонирование трещин, цементация и т.п.) Закрепление поверхности массива (защитные экраны) Особые формы фундаментов Тампонирование Закрепление поверхности
Конструктивные мероприятия: Особые формы фундаментов
Суффозия – процесс химического растворения и механического размыва пород внутри пласта с выносом частиц
Классификация суффозии по характеру разрушения пород (Хоменко, 2002)
Разрушение здания, вызванное провалом, образовавшимся в результате фильтрационного выноса водонасыщенных пород в подземную горную выработку, Москва, 1998 г. (фото В.П.Хоменко)
Факторы суффозии Природные: Наличие слабых пород (лессы и т.п.) Высокие К фильтр Высокие градиенты напора (в т.ч. на границах пластов) Техногенные: Ослабление пород Повышение напоров и т.п.
Показатели, используемые при оценке степени опасности природного процесса (ОПП) Категории опасности процессов чрезвычайно опасные (катастро-фические) весьма опасные опасные умеренно опасные Суффозия Площадная п ораженность территории, % - Более 20 10-20 Менее 10 Площадь проявления на одном участке, км 2 - До 10 До 5 До 1 Объем подверженных деформации горных пород, тыс. м 3 - До 30 До 10 До 1 Продолжительность проявления процесса,сут. - До 3 0,1-30 Более 10 Скорость развития процесса,сут. - Более 10 Более 0,1 Более О,01 Оценка суффозионной опасности (СНиП 22-01-95)
Противосуффозионные мероприятия: Закрепление массива (тампонирование) Снижение водопроницаемости массива Снижение напоров, дренаж, пригрузка
Засолением грунтов (включая почвы) называется процесс накопления в них легкорастворимых солей в количествах, превышающих некоторые нормы, происходящий в силу различных природных или техногенных причин. Засоленные почвы – при содержании солей > 0,25% (по массе) Засоленные грунты (по СНиП 2.02.01-83): крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем <40% или с пылевато-глинистым <30% и с солями в количестве более 2% (по массе); крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем >40% и с солями более 0,5% (по массе); крупнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем >30% и с солями в количестве более 5%; песчаные грунты с содержанием солей более 0,5%; пылевато-глинистые с содержанием солей более 5%.
Климатические условия – засушливость климата, превышение испарения над осадками, вымывающим соли; Гидрогеологические условия – гидрохимические особенности подземных вод, строение зоны аэрации и т.п.; Геологические условия – состав и строение грунтовой толщи, наличие первичных легкорастворимых минералов и солей и т.п. Природные факторы засоления
Природные факторы засоления Солончаки в пустыне Кызылкум в юго-западном Казахстане (фото Королева В.А.) Солончаки - почвы, формирующиеся в условиях выпотного водного режима (соли поднимаются в верхние почвенные горизонты вследствие испарения с поверхности грунтовых вод). Содержание легкорастворимых солей от 1—3 до 10—15%
Вторичное засоление почв Техногенное загрязнение грунтов: Неорганические загрязнители: - тяжелые металлы; - минеральные соли и вещества (удобрения, цианиды, асбест и др.); - неорганические кислоты (хромовые кислоты и др.) - щелочи, фосфаты и др. Органические загрязнители (кислоты, спирты, пестициды, ПАУ, ХОС, нефтепродукты, красители и т.п.) Радиоактивные загрязнители
1) положение очага загрязнений; 2) тип и состояние загрязнителя; 3) геологическое строение массива и его гидрогеологические особенности; 4) климатические и мерзлотные условия; 5) состав, структура и свойства пород, формирующих определенные геохимические барьеры, на которых концентрируются загрязнители. Техногенное засоление и загрязнение Факторы миграции загрязнителей:
Просадочные явления, просадки - уплотнение грунта, находящегося под действием внешней нагрузки или только собственного веса. Схема деформации здания на лессовых грунтах в результате просадки: 1 – здание; 2 – лессовый грунт; S пр – величина просадки
Согласно СНиП 2.02.01-83: к грунтовым условиям I типа относят такие, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см; к грунтовым условиям II типа относят такие, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки, возможна их просадка от собственного веса и величина ее превышает 5 см; Просадочные явления
Соотношение мощности просадочных и непросадоч-ных пород в лессовых толщах I и II типа: П – породы просадочные; Н – породы непросадоч-ные Просадочные явления
Техногенное подтопление территорий, сложенных лессами; Утечки воды из подземных коммуникаций; Утечки из каналов, оросительных сетей; Нарушение гидроизоляции поверхности земли вблизи зданий, отмосток и т.п. Увеличение пригрузки сооружений, сверх расчетных (предельных) значений просадочного давления и т.п.; Аварии гидросетей, вызывающие резкое обводнение массивов лессовых пород.
Показатели: Коэффициент макропористости Коэффициент относительной просадочности Начальное просадочное давление Начальная просадочная влажность Просадка толщи: где ε sl - относительная просадочность i - го слоя при соответствующих значениях давления в i - м слое; hi – мощность i - го слоя; k sl – нормативный коэффициент; n – число слоев в просадочной толще.
Показатели, используемые при оценке степени опасности природного процесса (ОПП) Категории опасности процессов чрезвычайно опасные (катастро-фические) весьма опасные опасные умеренно опасные Просадочность лессовых пород Площадная пораженность территории, % - 60-70 50-60 30-40 Площадь проявления на одном участке, тыс. м 3 - > 2,5 0,25- 2,5 До 0,25 Объем подверженных деформации горных пород, тыс. м 3 - До 100 До 50 До 25 Продолжительность проявления процесса, сут. - 2-40 25-400 Более 100 Скорость развития процесса, сут. - 0,5-400 0,1-0,5 Менее 0,1 Оценка опасности по СНиП 22-01-95
