ГРАВИТАЦИОННЫЕ СКЛОНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ 1. Классификация

ГРАВИТАЦИОННЫЕ СКЛОНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ 1. Классификация склоновых процессов 2. Обвалы и их изучение 3. Осыпи 4. Оползни

1. Классификация склоновых процессов (по Г. С. Золотарёву, 1983) Группы Подгруппы Типы и виды I. Обвальные Обвалы, вывалы, развалы, осыпи, каменные лавины Переходные Оползни-обвалы, осовы II. Оползневые Выдавливания Оползни-блоки (детрузивные) Консеквентные Оползни скольжения Вязко-пластичные Оползни-потоки, (деляпсивные) Сплывы и др. Сложные и переходные Смешанные, сейсмические и др. III. Десерпционно- Курумы, Льдокаменные глетчеры солифлюкционные Оплывины, солифлюкция IV. Специфические Изгибы торцов пластов, смешанные процессы

1. Классификации склоновых процессов Подразделение по возрасту: Древние (доголоценовые) Современные (голоценовые): Старые (не действующие) Приостановив- шиеся Активные (действующие)

2. Обвалы и их изучение Обвал – отделение (отрыв) от массива крупного блока пород на склоне, его обрушение и скатывание в виде глыбово- щебнистой массы

2. 1. Определения и механизм обвалов Подразделение обвалов: По объему: 1. Грандиозные (V=50 - 100 млн. м 3) 2. Крупные (1 -50) 3. Средние (0, 1 -1) 4. Мелкие (<0, 1) По характеру (механизму): 5. Обвалы 6. Оползни-обвалы 7. Осовы (ступенчатое смещение и оседание увлажненной осыпи) Ниши отрыва обвалов, США

2. 2. Факторы формирования обвалов Природные: 1. Литолого- петрографические 2. Климатические 3. Геоморфологические 4. Сейсмические 5. Геолого-структурные Техногенные: 6. Активизация выветривания 7. Подрезка склонов 8. Взрывы 9. С/х деятельность Обвальный склон, Крым, Форос

2. 3. Оценка и прогноз обвалов Обвал, заваливший горную дорогу, США, 2003 г.

2. 3. Оценка и прогноз обвалов Оценка обвальной опасности: 1. Наличие глыб в основаниях склонов 2. Анализ факторов обвалообразования Прогноз: 1. По данным мониторинга 2. Расчет по эмпирическим формулам 3. Моделирование Момент формирования обвала, Калифорния, США

2. 4. Меры борьбы с обвалами Профилактические: 1. Выравнивание склонов 2. Обрушение склонов 3. Уборка опасных глыб 4. Дренаж склонов Конструктивные: 5. Защитные стенки 6. Дамбы 7. Контрфорсы 8. Защитные галереи 9. Укрепление склонов

1. Определения и типизация 1. 1. Морфология оползня: Тело оползня Подошва Вал выпирания Оползневые террасы Бровка срыва Тыловая часть Поверхность скольжения

1. Определения и типизация 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)

2. Генетические типы оползней 1. Оползни детрузивные или выдавливания 2. Оползни скольжения 3. Оползни вязко- пластические или деляпсивные 4. Сложные оползни Оползень-блок скольжения

3. Факторы формирования 3. 1. Природные: Геологическое строение массива Литолого-петрографический состав пород Напряженное состояние массива Крупный оползень-поток Геоморфология Гидрогеологические условия Климатические условия Сейсмичность (неотектоника) 3. 2. Техногенные: Ослабление пород Изменение рельефа Изменение гидрогеол. условий Пригрузка склонов Мелкий оползень на дорогу

4. Методы оценки устойчивости оползневых склонов 4. 1. Показатели устойчивости: Коэф. устойчивости склона Ку = ΣFудерж/ ΣFсдвиг Если Ку = 1 – предельное равновесие Ку > 1 - устойчивое состояние Ку < 1 – неустойчивое состояние

4. Методы оценки устойчивости оползневых склонов 4. 3. Расчетный метод алгебраического суммирования сил по круглоцилиндри- ческой поверхности скольжения Куст = Mудерж/ Mсдвиг = fΣNi +CL/ ΣTi = 1 где M – вращательный момент; f – сила трения (f=tg ); Ni - нормальная составляющая блока (Ni = Pi. Cos ); С – уд. сцепление; L – длина дуги скольжения радиуса r; Рi – вес блока; Тi = Рi. Sin

3. Методы оценки устойчивости оползневых склонов 4. 4. Расчетный метод Тейлора Куст = Mудерж/ Mсдвиг = CLr/ Pa = 1 где С – уд. сцепление; L – длина дуги радиуса r Метод применяется для пород, у которых < 7 o

4. Методы оценки устойчивости оползневых склонов 4. 5. Учет гидродинами- ческих факторов Куст = Mудерж/ Mсдвиг = Σ(Ni-D) +CL/ ΣTi = 1 где D – силы гидродинамического давления и взвешивания

Оценка оползневой опасности по СНи. П 22 -01 -95 Показатели, используемые при оценке Категории опасности процессов степени опасности природного процесса чрезвычай весьма опасные умеренн но опасные о опасные (катастро- фические) Оползни Площадная пораженность Более 30 11 -30 1 -10 0, 1 -1 территории, % Площадь разового проявления на 1 - 2 1 - 0, 5 0, 01 - 0, 5 Менее одном участке, км 2 0, 01 Объем захваченных пород при 10 - 20 5 - 10 0, 001 - 5 До 0, 001 разовом проявлении, млн. м 3 Cкорость смещения До 5 м/c До 2 м/c 1 - 2 м/c 1 - 5 м/c (1 -10 м/c) (5 -10 м/мес)

6. Меры борьбы с оползнями 6. 1. Профилактические: · Планировка склонов (разгрузка) · Дренирование · Организация поверхностного стока · Фитомелиорация 6. 2. Конструктивные: · Подпорные стенки · Анкеры · Буронабивные сваи · Пригрузка оснований · Закрепление пород

6. Меры борьбы с оползнями 6. 3. Ликвидационные: Удаление оползней Рекультивация территории Комплексное закрепление оползневого склона (по Г. С. Золотареву, 1983)

1. Определения 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, Карстовая воронка, а также - характерного США рельефа местности

2. Типы карста По составу карстующихся пород: Карбонатный Галлоидный (соляной) Сульфатный Глиняный По возрасту: Древний Современный По положению в разрезе: Поверхностный Погребенный Блок-схема развития карста (глубокий)

2. Типы карста Схема развития карста в Крыму

3. Карстовые формы рельефа 3. 1. Поверхностные: Карстовые воронки (выщелачивания и провальные) Карры Карстовые ниши Карстовые долины Карстовые котловины Карстовые поля

3. Карстовые формы рельефа В карстовой пещере Вход в карстовую пещеру (Чатыр-Даг)

3. Карстовые формы рельефа 3. 2. Подземные: Карстовые колодцы Карстовые шахты Карстовые пропасти Карстовые трещины Карстовые пещеры Карстовые каналы Карстовая пещера на Чатыр- Даге, известковые сталактиты и сталагмиты

4. Распространение карста 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

6. Прогноз и оценка карста Количественные показатели закарстованности: Плотность карстовых воронок f = N/S, шт/км 2 Площадной коэффициент закарстованности Ks = Sk/S, % Среднее число провалов в год (по З. А. Макееву): p = N/St, шт/км 2 в год

6. Прогноз и оценка карста Количественные показатели закарстованности: 4. Объемный показатель карстовой пораженности массива (по Н. В. Родионову): Пкп =Vs/V, % 5. Показатель активности карста (по Н. В. Родионову): Пак = V 1000/V, % где V 1000– объем породы, выщелоченной из массива за 1000 лет 6. Коэффициент фильтрации (м/сут) и уд. водопоглощение (л/мин)

6. Прогноз и оценка карста Прогнозирование карстовой опасности: На базе анализа перечисленных факторов Методом аналогий Моделирование: Математическое (в т. ч. термодинамическое) Натурное

Оценка карстовой опасности по СНи. П 22 -01 -95 Показатели, используемые при оценке Категории опасности процессов степени опасности природного чрезвычай весьма опасные умеренно процесса (ОПП) но опасные (катастро- фические) Карст Площадная пораженность территории, - 5 - 100 5 - 80 До 5 % Частота провалов земной - 0, 1 и До 0, 1 До 0, 01 поверхности, число случаев в год более Средний диаметр провалов, м - 20 и До 20 более Общее оседание территории - От незна- Незначи- чительны тельно х до нескольки х мм в

7. Меры борьбы с карстовой опасностью Профилактические мероприятия: Организация поверхностного стока Дренаж и отвод агрессивных вод Тампонирование Организация мониторинга Конструктивные мероприятия: Закрепление массивов (тампонирование трещин, цементация и т. п. ) Закрепление поверхности массива (защитные экраны) Закрепление поверхности Особые формы фундаментов

7. Меры борьбы с карстовой опасностью Конструктивные мероприятия: Особые формы фундаментов

8. Суффозия и фильтрационный выпор Суффозия – процесс химического растворения и механического размыва пород внутри пласта с выносом частиц

Виды суффозии Классификация суффозии по характеру разрушения пород (Хоменко, 2002)

8. 1. Карстово-суффозионные провалы Разрушение здания, вызванное провалом, образовавшимся в результате фильтрационного выноса водонасыщенных пород в подземную горную выработку, Москва, 1998 г. (фото В. П. Хоменко)

8. 2. Суффозия Факторы суффозии Природные: Наличие слабых пород (лессы и т. п. ) Высокие Кфильтр Высокие градиенты напора (в т. ч. на границах пластов) Техногенные: Ослабление пород Повышение напоров и т. п.

Оценка суффозионной опасности (СНи. П 22 -01 -95) Показатели, используемые при оценке Категории опасности процессов степени опасности природного процесса (ОПП) чрезвычай весьма опасные умеренно опасные опасные (катастро- фические) Суффозия Площадная пораженность территории, - Более 20 10 -20 Менее 10 % Площадь проявления на одном - До 10 До 5 До 1 участке, км 2 Объем подверженных деформации - До 30 До 10 До 1 горных пород, тыс. м 3 Продолжительность проявления - До 3 0, 1 -30 Более 10 процесса, сут. Скорость развития процесса, сут. - Более 10 Более 0, 1 О, 01

8. 2. Суффозия Противосуффозионные мероприятия: Закрепление массива (тампонирование) Снижение водопроницаемости массива Снижение напоров, дренаж, пригрузка

Природные факторы засоления 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 СНи. П 2. 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%.

Природные факторы засоления 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 Солончаки - почвы, формирующиеся в условиях выпотного водного режима (соли поднимаются в верхние почвенные горизонты вследствие испарения с поверхности грунтовых Солончаки в пустыне Кызылкум в вод). Содержание юго-западном Казахстане (фото легкорастворимых Королева В. А. ) солей от 1— 3 до 10— 15%

Техногенное засоление и загрязнение Вторичное засоление почв Техногенное загрязнение грунтов: 1. Неорганические загрязнители: - тяжелые металлы; - минеральные соли и вещества (удобрения, цианиды, асбест и др. ); - неорганические кислоты (хромовые кислоты и др. ) - щелочи, фосфаты и др. 2. Органические загрязнители (кислоты, спирты, пестициды, ПАУ, ХОС, нефтепродукты, красители и т. п. ) 3. Радиоактивные загрязнители

Техногенное засоление и загрязнение Факторы миграции загрязнителей: 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.

Просадочные явления Просадочные явления, просадки - уплотнение грунта, находящегося под действием Схема деформации здания на внешней лессовых грунтах в результате нагрузки или просадки: 1 – здание; 2 – только лессовый грунт; Sпр – собственного величина просадки веса.

Просадочные явления Согласно СНи. П 2. 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

Техногенные факторы просадки 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.

Анализ и прогноз просадки Показатели: Коэффициент макропористости Коэффициент относительной просадочности Начальное просадочное давление Начальная просадочная влажность Просадка толщи: где εsl - относительная просадочность i-го слоя при соответствующих значениях давления в i-м слое; hi – мощность i-го слоя; ksl – нормативный коэффициент; n – число слоев в просадочной толще.

Оценка просадочной опасности Оценка опасности по СНи. П 22 -01 -95 Показатели, используемые при оценке Категории опасности процессов степени опасности природного процесса (ОПП) чрезвычай весьма опасные умеренно но опасные (катастро- фические) Просадочность лессовых пород Площадная пораженность территории, - 60 -70 50 -60 30 -40 % Площадь проявления на одном - > 2, 5 0, 25 - 2, 5 До 0, 25 участке, тыс. м 3 Объем подверженных деформации - До 100 До 50 До 25 горных пород , тыс. м 3 Продолжительность проявления - 2 -40 25 -400 Более процесса, сут. 100 Скорость развития процесса, сут. - 0, 5 -400 0, 1 -0, 5 Менее