ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ГРАВИТАЦИОННЫХ СИЛ Гравитация объединяет процессы механического перемещения горных пород под действием силы тяжести на склонах - оползни - - обвалы - осыпи - оплывание 1
Оползни 2
Оползни 3
Оползни 4
Оползни 5
Обвально-осыпные явления 6
Обвально-осыпные явления 7
Оползни 8
Оплывины на откосах дорожной выемки Автомобильная дорога Пермь-Чусовой, 2012 г. 9
ОПОЛЗНЕВОЙ ПРОЦЕСС Оползень – это смещение на более низкий уровень части горных пород, слагающих склон, в виде скользящего движения в основном без потери контакта между движущимися и неподвижными породами, под влиянием различных гравитационных сил (веса пород, давления воды, сейсмического воздействия, техногенной нагрузки) 10
Сведения об оползнях известны с древнейших времен. Полагают, что самым крупным в мире по количеству оползневого материала (масса 50 млрд. т, объем около 20 км 3) был оползень, произошедший в начале н. э. в долине реки Саидмаррех на юге Ирана. Оползневая масса обрушилась с высоты 900 м (гора Кабир-Бух), пересекла долину реки шириной 8 км, перевалила через хребет высотой 450 м и остановилась в 17 км от места возникновения. При этом за счет перекрытия реки образовалось озеро длиной 65 км и глубиной 180 м. Наиболее разрушительными из когда-либо зарегистрированных были оползни, произошедшие в 1920 г. в Китае в провинции Ганьсу на обжитых лессовых террасах, что привело к гибели 100 тыс. человек 11
Оползни – вторичные экзогенные геологические процессы, т. е. процессы, условия которых подготовлены первичными экзогенными геологическими процессами (выветривание, подмыв берега и др. ) или эндогенными процессами (землетрясения) 12
Признаки проявления оползневого процесса 1) оползневые трещины, которые в начальной стадии формирования оползня едва заметны, но по мере развития процесса постепенно расширяются, удлиняются и, соединяясь друг с другом, создают сплошную линию отчленения оползневого тела 13
Признаки проявления оползневого процесса 2) оползневые цирки, представляющие собой выемки, образующиеся в склоне в результате оползания части грунтового массива 3) плоскости срыва, формирующиеся при отрыве массы оползающих пород 14
Плоскости срыва Оползневой цирк 15
Признаки проявления оползневого процесса 4) валы, образующиеся у подножия склона в результате клиновидного выпора пород, расположенных у подножия склона 16
Признаки проявления оползневого процесса 5) оползневые уступы – площадки, наклоненные обычно в сторону склона и образующиеся в результате скольжения оползневого тела по криволинейной поверхности 6) заболоченные участки с развитием болотной растительности в тыловой части уступа оползня 17
Признаки проявления оползневого процесса 7) «пьяный лес» – искривленные деревья, произрастающие на оползневом склоне и принимающие наклонное положение в результате оползневых подвижек 18
Признаки проявления оползневого процесса 8) бугры на теле оползня, образованные сглаживанием поверхности оползневых уступов эрозионными процессами 9) несовпадение высот залегания пластов одних пород и изменение наклона пластов. В массиве склона может быть горизонтальное залегание пластов пород, а в теле оползня – с наклоном в сторону коренного склона 19
Признаки проявления оползневого процесса 10) нарушение нормального состояния различных сооружений, находящихся на оползневом теле, образование трещин, разломов, смещений в конструкциях, разрушение труб и т. п. 20
Природа оползневых смещений Смещение масс на склоне происходит тогда, когда нарушается устойчивость этого склона – т. е. нарушается равновесие масс горных пород на склоне 21
Условия, способствующие развитию оползневого процесса - климатические условия – наличие периодов дождей, таяния снега; районы, которым свойственны длительные моросящие дожди, способствующие значительному и глубокому промачиванию и насыщению водой горных пород на склонах - гидрологические условия – наличие многоводных и маловодных периодов; на реках с резкими и значительными подъемами уровня воды во время паводков - геоморфологические условия – крутые высокие склоны, резко пересеченный рельеф 22
Геоморфологические условия Влияние угла наклона склона α Коэффициент устойчивости = f (α), h – const 23
Геоморфологические условия Влияние высоты склона h Коэффициент устойчивости = f (h), α = 30° 24
Условия, способствующие развитию оползневого процесса - геологические условия – наличие глинистых пород, тектонических нарушений (разломы, трещины), слоистости, сланцеватости, выветрелых пород, поверхностей скольжения с падением к основанию склона - тектонические условия – районы, испытывающие поднятия, районы с высокой сейсмической активностью - гидрогеологические условия – склоны, сложенные обводненными горными породами с водонасыщенными комплексами, с зонами постоянного или временного увлажнения 25
Условия, способствующие развитию оползневого процесса - геологические процессы и явления – сопутствующие процессы выветривания, подмыва и разрушения склонов, суффозионные процессы и др. облегчают действие сдвигающих усилий - физико-механические свойства горных пород – определяют прочность горных пород – сопротивление сдвигу и скалыванию 26
Факторы развития оползневого процесса вспомогательные процессы, воздействие которых на геологическую среду приводит к развитию и проявлению оползня - природные - техногенные По характеру воздействия выделяются факторы: - изменяющие состав, состояние и свойства горных пород, слагающих склон или откос, а в итоге влияющие на их прочность и деформируемость - изменяющие напряженное состояние приоткосного массива горных пород 27
Факторы развития оползневых процессов 28
Факторы развития оползневых процессов Ослабление прочности пород вследствие изменения их физического состояния при увлажнении, набухании, разуплотнении, выветривании, нарушении естественного сложения. Все это снижает структурную прочность пород, следовательно, снижает величины сцепления и трения, которые противопоставляются сдвигающим усилиям. 29
Факторы развития оползневых процессов 30
Факторы развития оползневых процессов Увеличение крутизны склона или откоса при их подрезке, подработке, размыве. Природные склоны всегда стремятся к крутизне, соответствующей углу естественного откоса слагающих их пород, т. е. к той крутизне, при которой они находятся в устойчивом состоянии. Увеличение крутизны склона под влиянием естественных или искусственных факторов приводит к нарушению устойчивости пород склона и оползанию их. Примерами факторов могут служить эрозионный и абразионный подмыв, строительство дорог, карьеров и т. п. 31
Факторы развития оползневых процессов Действие гидродинамических сил подземных вод на породы, вызывающих развитие фильтрационных деформаций (суффозию, выпор, переход в плывунное состояние и др. ), что приводит к формированию опасных зон. Если во время паводка уровень воды резко повысится и затопит часть склона, а затем резко снизится, то в водопроницаемых породах склона возникнет гидродинамическое давление, большее в слабоводопроницаемых породах, направленное вниз по склону, которое увеличивает сдвигающую составляющую силы тяжести и нарушает равновесие склона. 32
Факторы развития оползневых процессов Изменение напряженного состояния горных пород происходит в зоне формирования склона и строительства откоса. Как известно, у поверхности земли происходит разгрузка напряжений горных пород, их разуплотнение, часто образуются трещины разгрузки, ориентированные параллельно склону и зоны ослабления, по которым происходит смещение пород. 33
Факторы развития оползневых процессов Процессы, создающие дополнительное давление на породы склона – загрузка склона, откоса или участков, прилегающих к их бровкам при строительстве зданий и сооружений на склонах, складировании материалов, длительных или кратковременных силовых воздействиях (взрывы, транспорт – колебания, нарушающие структурные связи и снижающие прочность пород) 34
Стадии развития оползневого процесса 1) Подготовительная стадия 2) Стадия возникновения оползня 3) Стадия стабилизации 35
Специфика развития оползней во времени зависит от природных условий, в которых происходит процесс, и большого разнообразия природных и техногенных факторов. Трудно установить общие закономерности динамики процесса, так каждый объект имеет свои особенности. Основные особенности развития оползня во времени можно охарактеризовать следующими принципиальными положениями: 1) Оползневой процесс является нестационарным, в нем можно выделить определенные фазы и стадии развития; 2) Оползень возникает при коэффициенте устойчивости склона равном единице; 3) Смещение оползня в каждом цикле является законченным; 4) Повторение процесса возможно после достижения нового неустойчивого равновесия при некотором воздействии старого или нового фактора; 5) Оползневой процесс является необратимым. 36
Стадии развития оползневого процесса и их характерные признаки 1) Подготовительная стадия Начало или активизация воздействия природных или техногенных факторов, уменьшающих степень устойчивости склона или откоса Продолжительность стадии: от нескольких месяцев до нескольких десятилетий Появление трещин за верхней бровкой склона и вала выпирания Неравномерное увеличение скорости 37
Стадии развития оползневого процесса и их характерные признаки 2) Стадия появления оползня Движение пород вниз по склону с большой скоростью в твердых породах и небольшой в глинистых отложениях. Уменьшение угла наклона оползневого склона, оформление нового профиля склона Скорость движения оползня – от 1 мм/ч до 1 м/ч, при катастрофических процессах – до 1 м/с Возможен циклический ход процесса – с остановками и резкими подвижками Оформление тела оползня, его поверхности(ей) скольжения 38
Стадии развития оползневого процесса и их характерные признаки 3) Стадия затухания оползневого процесса Быстрое затухание движения оползневых масс скальных пород. Время стабилизации – несколько часов Медленное затухание процесса в глинистых породах и при глинистой зоне скольжения. Время затухания – несколько суток (при отсутствии повторов); от нескольких месяцев до нескольких лет (при развитии склоновых процессов в оползневых массах) Активизация оползня при проведении строительных и горных работ по ликвидации последствий оползня 39
Особенности изучения оползней Задачи изучения: - выявление структуры и геологического строения тела оползня и окружающего горного массива; - изучение гидрогеологических условий, как в теле оползня, так и в окружающем массиве; - оценка динамики (скорости движения) оползня, изменение напряженного состояния и определение ожидаемого времени подвижек 40
Количественная оценка интенсивности проявления оползневых процессов Коэффициент площадной пораженности Коп – это отношение площади, пораженной оползнями Sоп, ко всей площади участка S Коп = Sоп / S Под коэффициентом частоты оползней К оп понимается отношение числа оползней n на данном участке к площади этого участка S К оп = n / S 41
Количественная характеристика формы оползней в плане и в продольном и поперечном сечениях Индекс удлиненности Iдл, равный отношению длины оползня (измеренной по направлению смещения) L к его максимальной ширине – Вmax: Iдл = L / Вmax Индекс глубины захвата Iгл, равный отношению максимальной мощности оползня hmax к его длине – L: Iгл = hmax / L Индекс уплощенности Iпл, равный отношению максимальной в каком-либо поперечном сечении мощности оползня hi к его ширине в этом же сечении Вi: Iпл = hi / Вi 42
Определение скорости оползневых смещений а) линейная скорость: L / T, где L – длина пути, T – время; б) объемная скорость – Vo / T, где Vo – объем оползня; в) скорость по массе – Vm / T, где Vm – масса оползня 43
Мероприятия по защите Наиболее действенной защитой от оползней является их предупреждение. Чтобы избежать сползания, нельзя допускать: 1) перегрузки верхней части склона (оползня); 2) подрезания основания (рекой, водохранилищем, инженерными мероприятиями); 3) дополнительного увлажнения всего косогора. Известно, что вода часто является инициатором оползания. Поэтому первым этапом охранительных работ должно явиться собирание и отведение поверхностных вод. 44
Мероприятия по защите Комплекс технических мероприятий - анкерное крепление склонов, - инъекция укрепляющих растворов, - фиксация склонов с помощью свай, - строительство подпорных стенок 45
Мероприятия по инженерной защите территории Устройство подпорной стенки Укрепление оползня сваями Устройство контрбанкетов 46
Мероприятия по инженерной защите территории 47
Мероприятия по инженерной защите территории 48
Мероприятия по инженерной защите территории 49
Мероприятия по инженерной защите территории 50
Мероприятия по инженерной защите территории 51
Противооползневые мероприятия Подпорная стенка, построенная для обеспечения устойчивости склона в предположении наличия только одной поверхности скольжения (1) На полускальных слоистых склонах сваи, анкеры и шпоны должны пройти нижним концом через слабый контактный слой и войти на глубину не менее 1 м в устойчивые породы 52
Мероприятия по инженерной защите территории 53
Мероприятия по инженерной защите территории 54
55
Мероприятия по инженерной защите территории Противокамнепадная галлерея (Швейцария) 56
Мероприятия по инженерной защите территории противокамнепадные барьеры 57
Мероприятия по инженерной защите территории Укрепление склонов и откосов стальной проволокой Противокамнепадная завеса 58
Мероприятия по инженерной защите территории 59
Мероприятия по инженерной защите территории 60
Скачать презентацию ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ГРАВИТАЦИОННЫХ СИЛ Гравитация объединяет
ИГ-6-СклоновыеПроцессы.ppt