Селдік процестер 1 страница

Сурет

Суффозиялық процестерде қарсы әрекеттер ретінде карьерлер мен қазаншұңқырлар айналасында әр түрлі дренаждық жүйелер құру керек.

7.4. Эрозиялық процестер

Атмосфералық жауын-шашын суларының және жер бетіндегі ағын сулардың атқаратын геологиялық қызметі орасан зор және алуан түрлі. Олар эрозиялық және аккумулятивтік әрекеттер нәтижесінде жер бедерін өзгертіп отырады. Эрозиялық процестер тау беткейінде шоғырланып жиналған делювийлік шөгінділердің түзілуі, жыралардың пайда болуы, өзен арнасы мен өзен жағалауының бұзылып-шайылуы және селді тасқындардың зиянды әрекеттері түрінде байқалады.

Арналық эрозия

Әр түрлі құрылыс нысандарын тұрғызу және оны пайдалану барысында эрозиялық процестердің зиянды әсерін дұрыс бағалай білу және ол үшін оның өзіндік ерекшеліктерін зерттеп білу қажет.

Өзен суларының атқаратын геологиялық қызметі тау жыныстарын бұзып-шаю, үгілу заттарын басқа орындарға тасымалдап, көшіру әрекеттерімен сипатталады. Мұндай әрекеттер эрозиялық процестер деп аталады. Өзен арнасының тереңдігі және өзен жағалауының шайылып, жарқабақтардын пайда болуы да өзен суларының бұзушылық әрекетін көрсетеді. Сонымен қатар, өзен сулары тау жыныстарын әр түрлі дәрежеде азды-көпті ерітеді.

Ал атмосфералық жауын-шашын суларының бұзушылық әрекеті делювийлік процесс (латынша «делюо» шаю деген мағынада) деп аталады. Мұндай әрекеттердің нәтижесінде үгілу өнімдері ірілі-ұсақты тау жыныстарының кесек бөлшектері түрінде тау беткейлерінде шоғырланып жиналады.

Эрозия өзен арнасының еңістік көрсеткішіне қарай анықталады. Су бетінің еңістігі аз болса, өзен жағасының бұзылып-шайылуы жиі байқалады. Аллювийлік шөгінділер каллоидты ерітінділер (25-30 %) және ірілі-ұсақты кесек бөлшектер түрінде су түбінде көшіп отырады. Ағысы қатты тау өзендерінде диаметрі бірнеше метрлік өте ірі дөңбектастар домалап көшіп жүреді. Өзең аңғарларының құрылымдық ерекшеліктері геологиялық және гидрогеологиялық себептерге тығыз байланысты.

66- сурет. Кіші Алматы өзеніндегі арналық эрозия (фото автор)

Таулы аймақтарда өзен аңғарлары аса терең, бірақ ені тар болып келеді. Мұндай аңғарларды каньондар деп атайды. Өзенніңбасталған жері бастау, ал оның теңізге барып құяр жерісағасы деп аталады. Өзен сағасында байқалатын теңіз су деңгейіосы өзеннің эрозия базисі деп аталады.

Сарқырамалар мен табандықтар әдетте өзен аңғарының көлденең террасалары ретінде қарастырылады. Террасалардың пайда болуы эрозия базисінің немесе су шығымының жиі-жиі өзгеруімен байланысты. Өзен аңғарлары симметриялы және ассиметриялы болып кездеседі. Өзеннің бір жаға-лауындатерраса болмаса немесе болған күнде оның өзі қарама-қарсы жағадағы террасамен салыстырғанда өзгеше болса, мұндай аңғарлар ассиметриялы деп аталады. Ассиметриялы аңғарлар жердің өз бетінен айналу жылдамдығына байланысты және меридиандық бағыттарда ағатын өзендерге тән келеді.

Белгілі бір геологиялық уақыт аралығында өзен аңғарында байқалатынэрозиялық процестердің қарқындылығы геоморфологиялықсебептер негізінде әр мезгілде қалыптасқан террасалардыңкеңдігіне қарай анықталады.

Аңғардың өзен суы астындағы тұрақты бөлігі арна деп, ал жиі-жиі уақытша тасыған су астында қалып қоятын ең төменгі (қазіргі) терраса жайылма деп аталады. Аласа жайылмаларды өзен тасыған сайын жылда су басады, ал биік жайылмаларды өзен суы шамадан тыс тасып, арнасынан шығып кеткен жағдайларда ғана, 10-15 жылда бір рет су басады. Жайылмалардан жоғары қарай бірнеше террасалар орналасады, олар төменнен жоғарғы қарай бағытта реттелік, белгіленеді. Жайылмадан жоғары орналасқан террасалар, бір кездерде осы өзеннің жайылмаларыы болған. Өзен аңғары неғүрлым тереңдеген сайын, жайылмадан жоғары орналасқан террасалар біртіндеп биікте қала береді. Жазықта орналасқан өзендердің террасалар саны 4-6, ал тау өзендерінде одан да көп болады. Мысалы, Дон өзенінің аңғарында терраса саны 5-ке дейін, ал Кубан өзені аңғарында 14-ке дейін жетеді. Террасалардың биіктігі бірнеше метрден ондаған метрге, ені ондаған метрден километрге дейін жетеді.

Террасалар кейде борпылдақ шөгінді жыныстардан (үгінді жы-ныстардан), ал кейде түбірлі қатты жыныстардан құралады. Кей жағдайларда үгінді жыныстармен бірге, түбірлі жыныстар қатар байқалады. Құрамына қарай террасалар эрозиялық, цокольдік (түбірлі жыныстар), аккумулятивтік (аллювийлік) болып ажыратылады.

Таулық өзен аңғарларының эрозиялық террасасы тек түбірлі жыныстардан тұрады. Аллювийлік жұқа қабаттармен жабылған, эрозиялық террасалар цокольдік деп аталады. Аккумулятивтік террасалар толығымен аллювийлік шөгінділерден құралады және олар жазықтағы өзен аңғарларына тән болып келеді. Аллювийлік шөгінділер қалыңдығы бірнеше метрден оңдаған метрге дейін жетеді. Аккумулявтік террасалар еселенген және үстемеленген болып екіге бөлінеді. Еселенген террасалар аллювийлік үгінділердің үздіксіз әрекеттеріне байланысты біртіндеп қалыптасады. Бұл жағдайда өзен өзінің шайылуы нәтижесінде біртіндеп тереңдей келе түбірлі жыныстарға дейін жетеді. Одан кейін өзінің аңғарын бұрынырақ шайылған үгінді жыныстар есесінен қайтадан аллювийлік жыныстармен толтырады. Үстемеленген террасалардың еселенген террасалардан айырмашылығы, өзеннің шайылуы кезінде түбірлі жыныстарға жетпейтіндігі болып саналады.

Жыралардың пайда болуы. Тау беткейлерінде жиі кездесетін әр түрлі ой-шұңқырларға атмосфералық су қалындықтары жинала келе асып төгіліп, төмен қарай солардың әрекеттеріне ұшырайды.

Соның нәтижесінде жыралар пайда болады. Жыралардың пайда болуы бірнеше сатыға бөлінеді: 1) тау беткейінде ой-шұңқырлар пайда болып, оларда жиналған атмосфералық жаңбыр мен қар сулары беткейлік жыныстарды бұза бастайды; 2) шың құздардың немесе жарқабақтардың пайда болуы — регрессиялық эрозия деп аталатын зандылық бойынша, алғашқы жыра беткейді бойлай, жоғарылап өсе береді. Жыраның көлденең қимасы тәрізді болып келеді; 3) жыра біртіндеп төмендей түседі. Оның сағасы аңғардың денгейіне дейін жетеді. Жыраның бұл деңгейі эрозия базисі деп аталады. Жыра эрозия базисінен төмен қарай тереңдей алмайды. Соған байланысты оның түбінің көлденең қимасы тегістеліп, біртіндеп кеңейе келе, U тәрізді болып қалыптасады; 4) жыраның беткейлері біртіндеп құлай бастайды және шөп басады, ал кейінірек шөгінді жыныстарға тола келе, ең соңында, сайға айналады. Жыраның түбі жерасты суларының деңгейіне жеткен жағдайда, үздіксіз ағып жататын жылға пайда болады. Бұл жағдай жыраның одан әрі төмендей түсуіне себепші болып,ақырында жыра өзен аңғарына айналады. Жыралар мен сайлардың ұзындығы оңдаған метрден бірнеше километрге, тереңдігі — 1-2 метрден 30-40 метрге дейін жетеді. Олар көбінесе лесс түрлес жыныстардан тұратын өңірлерде кеңінен таралған. Жыралардың пайда болуына қарсы алдын ала күрес жүргізуге болады. Тау беткейлерін жыртпау керек. Беткейлерде өсіп тұратын ағаштарды, бұталарды кесуге, шөптерін тақырлап шабуға, шым кесектерді оюға болмайды. Беткейлерді бойлай және жыраларды айнала көп жылдық шөптер мен өсімдіктер және ағаштар мен бұталар отырғызу, сол секілді бау-бақшаларды көбейту арқылы жыралардың ұлғайып-дамуына қарсы тосқауыл жасауға болады.

Солифлюкция деп коллоидты ерітінділермен қаныққан саз-балшықты жыныстардың салмағы ауырлап, өз салмақ күштері әсерінен тау беткейімен төмен қарай жылжу әрекеттерін айтады. Бұл процессте қатаю мен жібу әрекеттері ерімей, тоң болып қатып жатқан жазықтық беті арқылы кезектесе жүріп жатады. Жылжу жылдамдығы жылына бірнеше сантиметрден бірнеше метрге дейін, ал кейде (апатты жағдайларда) сағатына жүздеген метрге жетеді.

Солифлюкция көпшілік жағдайда полярлық аймақтарда (солтүстік және полярлық Орал, Шығыс Сібір, Қырғызстан, Чукот, Аляска, Шпицберген жерлері) және қоңыржай белдеулік биік таулы аударында кең тараған. Солифлюкция 2-3 ендіктен басталып, 8-15° жеткенде қарқынды түрде дамиды.Бұл әрекеттердің нәтижесінде террасалар, белестер, шлеф баспалдақтары секілді микрорельеф пішіндері қалыптасады.

7.5. Сырғыма процестері

Беткейлердің табиғи жағдайларда пайда болуы көптеген
факторлар әсерінен, соның ішінде ауырлық күші
әсерінен жыныстардың ығысуы арқылы болады, бұлай еңістердің пайда
болу процестерін гравитациялық процесс деп атайды.Платформалы аудан үшін негізінен сазды немесе құрамында сазды қабаттары болатын жыныстардағы сырғымалар тән. Таулы қатпарлы аймақтарға жартасты жыныстардан құралған гравитациялық процестер тән және көбінесе әр түрлі болып келеді, бұларға сырғыма-опырылмалар жатады. Табиғи беткейлер мен жасанды еңістердің тұрақтылығын зерттеу құрылыстың айтарлықтай барлық түрлері үшін инженерлік-геологиялық ізденістердің ең басты міндеттері болып табылады.

Экзогендік геологиялық процестер арасында аса апатты болып саналатындары – сырғымалар мен селдер. Осы процестердің жүруінен адамдардың жаппай шығынына әкелген бірнеше оқиғалар белгілі.

1911 жылы Памирде қатты жер сілкінісі кезінде Мургаб өзенін ығыстырған 2,2 км ³ көлеміндегі сырғыма болған. Сырғыма астында Усой ауылының 54 адамы қалып қойған.

1980 жылы Әулие Елена (Сент-Хеленс, АҚШ) жанартауы атқылауы нәтижесінде көлемі 2,8 км ³ тау беткейі бөлігінің бөлініп, сырғуы болған, кейін ол үлкен жылдамдықпен қозғалып сел ағындарын туғызған топырақты көшкін түрінде опырылмаға айналды. 22 км созылған көшкін батысқа қарай өтіп, 60 км ² ауданда Норт Тууте өзені аңғарын көміп тастаған. 1920 жылы Қытайдағы Консу провинциясындағы жер сілкінуден болған сырғымалық процестер қарқындылығы салдарынан оннан аса ауылдар қирап 100 мыңға жуық адамдар апат болған. Перуде соңғы 20 жылда 3 апаттық сырғыма кезінде 100 мыңнан астам адам құрбан болды, көптеген ауылдар, құрылыстар мен жолдар қираған.

Аса ірі апат 1963 жылы Солтүстік Италиядағы Войонт су қоймасындағы сырғыма нәтижесінде пайда болған судың көтерілуі болып табылады. Суқоймалардан зор көлемдегі судың көтерілуі нәтижесінде тасқын пайда болып, ірі апатты жағдайға душар етті. Тасқын кезінде 3 мыңға жуық адам қайтыс болды.

Сырғымалар мен селдердің жаппай қарқындылығы көп мөлшердегі атмосфералық жауын-шашындардың түсуі кезіндегі қауіпті метеорологиялық жағдайларда байқалады. Мұндай селдік және сырғымалық процестерге мысал ретінде 1969 жылы АҚШ-тың Виргиния штатында Камилла боранынан (қатты желден), қысқы-көктемгі уақыттағы атмосфералық жауын-шашындардың аномальды көп мөлшерінен Тәжікстанда, сонымен қатар, 1970 жылы Молдавияда қысқы және көктемгі жауын-шашындардың әсерінен болған сырғымалардың қарқындылығын атап өтуге болады.

Тәжікстанда (Тянь-Шань) 1949 жылы тіркелген жағдай ең ірі апатты жағдай болып табылады. 9 балл күшпен болған жер сілкінуі кезінде сырғымалар және селдік ағындар түрінде лессті саздақтармен біріккен беткейлердің жаппай құлауы болған. 1964 жылы Зеравшан мен Фандарья өзендерінің қиылысуы жеріндегі жолдың қирауы нәтижесінде шамамен 20 млн.м³ көлеміндегі эллювий-деллювийлі құмтасты түзілімдерде сырғыма пайда болған. Иркутск су қоймасының Ангара өзенінің сол жақ беткейінде теміржол бойымен ұзындығы 120 м, ені 2-3 м, көлемі 800 м³ сырғыма пайда болған. Өзендер жағалары мен жыралар бойындағы сырғымалар барлық жерлерге таралғандықтан кез-келген құрылыстары жобалау мен құрылысты жүргізу кезінде олардың жүру мүмкінділігін ескеру керек.

Классикалық мысал келтірейік: гидротехникалық құрылысқа байланысты Вахш өзені аңғарындағы жартасты жыныстардың сырғымалық массасына инженерлік-геологиялық зертгеу жүргізілген, ол келесі нәтижелерге жеткізді. Қатты жартасты жыныстар (R_с=70МПа) құмтастар, алевролиттер, әктастар қиылысатын үш жүйелі тектоникалық жарықшақтармен бөлінген, беткейлердің тік болуынан мұнда жартасты жыныстардағы сырғымалар болады. Ол сырғу бұрышынан үлкен болатын, эрозиялық бұрыш бағытында құлайтын тектоникалық жарықшақтардың жүйесі бойынша анықталады. Бұл сырғымалардың көлемі V=15 млн.м ³. Массалардың ығысуы массивтерде болатын тектоникалық жарықшақтар мен жаңа жарықшақтардың пайда болуынан күрделі құрылған бет бойынша жүреді. Ығысудың сырғымалық бетінде сырғымалық жік, уатылу зоналары болады. Сырғымалық жік осындай амплитудалы тектоникалық жіктерге қарағанда сынықтары 30 см -ге жететін, қалың, тығыз сазды болады.

Жыныстардың жартасты сырғымаларындағы ығысу зоналарында қауіпті жарықшақты жыныстар болады. Жартасты жыныстардың уатылу зоналарының қалыңдығы 20 м-ге дейін жетеді. Ығысқан денеде массивтің тұрақтылығы төмен болып келеді. Сырғымалық денелердегі түпкілікті жыныстармен салыстырғанда жыныстардың блоктығы 1,5-2 есеге дейін азаяды, түпкілікті массивте жарықшақтық коэффициенті 0,5 %, сырғымалық денелерде — 2-3%. Сырғымалық денелерде серпімді толқындар жылдамдығы 1,0-1,5 км/с. Құрылымдық байланыстар бұзылған.

Сыргымалар дамуының негізгі заңдылықтары

Табиғи беткейлердің пайда болуы гравитациялық күштердің әсерінен жыныстардың ығысуы процестерінің қатысуымен жүреді. Жазық жерлерде сазды жыныстармен біріктірілген учаскелерге тән сырғымалар аса көп тараған. Жартасты жыныстар таралған жерлерде таулы-қатпарлы облыстарда опырылмалар, сырғымалар, дөңбектасты көшкіндер дамиды. Тау жыныстарының созылуы мен жылжуына кедергі күштерінен гравитациялық күштері артық болса ғана беткейлердің тұрақтылығының бұзылуы орын алады.

С ырғыма деп беткейлердің ығысатын және жылжымайтын бөліктері арасындағы байланысты жоғалтпай, сырғымалы қозғалыс түрінде жүретін тау жыныстарының ығысуын айтады. Жыныстардың механикалық бұзылуы немесе пластикалық ағуы ығысудың себептері бола алады. Барлық дерлік өзендер, теңіздер мен көлдердің жағалары бойынша сырғымалар кең таралған. Еділ, Кама, Дом, Днепр, Кура, Ертіс және басқа да өзендер су тараптарының жобаларын негіздеу үшін жүргізілген зерттеулер кезінде негізгі құрылыстар учаскелері және суқоймалардың жағаларындағы беткейлердің тұрақтылығын анықтау үшін үлкен көлемді инженерлік-геологиялық зерттеулер жүргізілген.

Сырғымалық массалар әдетте бұзылмаған жыныстарға қарағанда физика-механикалық қасиеттерінің төмендігімен сипатталады және бұдан олар гидротехникалық құрылыстарға негіз бола алмайды. Сондай-ақ сырғымалық жиналымдар суға қаныққаннандықтан және суқоймалары жағалауларының шайылуы кезінде оңай деформацияланады. Сырғымаларға қарсы тұрудың қиындығына байланысты гидротехникалық құрылыстарды әдетте сырғы-малардың беткейлерінде түрғызбайды.

Сырғымалық беткейлердің морфологиялық элементтеріне көбінесе ажырау қабырғасы, сырғанау беті, сырғыманың табаны немесе сырғу базисі, сырғыма циркі, сырғымалық дене және сырғымалық жиналымдар (67- сурет). Тән.

Ажырау қабырғасы деп жыныстар массивінен бөлінген сырғыма бойының жалаңаштанған бетін айтады. Сырғанау беті (немесе қимадағы сырғанау қисығы) — бұл жыныстар массивіндегі сырғыма массаларының ығысуы жүретін бет. Біртекті саздарда сырғанаудың қисығы әдетте дөңгелектің доғасына жақын. Сырғымалардың қат-қабаттану жазықтығы, тектоникалық немесе басқа жарықшақтар бойынша ығысуы кезінде сырғанау қисығы күрделі пішінде — түзу, сынықты немесе ирек сызықтары болуы мүмкін. Әдетте сырғу кезінде жыныстардың ығысуы анық көрсетілген жазық бойынша емес, ол жыныстар зонасын қамтиды немесе жоғарғы қалыңдықты қат-қабаттағы пластикалық деформация түрінде болады. Сырғанау зонасында жыныстар, әдетте, бұзылған немесе мүжілген және ылғалдылығы жоғары болады.

Сырғыма табаны деп сырғанау беті мен беткейдің қиылысу сызығын айтады. Беткейдің бір учаскесінде әр түрлі деңгейлерде орналасқан бірнеше сырғымалар болуы мүмкін. Мұндай сырғымаларды көп ярусты деп атайды. Бұл кезде топырақтық массалардың ығысуы кезектесіп жүруі мүмкін, бұдан сатылы сырғыма пайда болады. Сырғымалық кемер көбінесе жиі беткей жаққа лақтырылады, бұл кезде пайда болған ағыссыз ойыстарда әдетте су толып қалады немесе сырғыманың массалардың жоғары ылғалдылығы байқалады.

Сырғыған жыныстардың массивін сырғыма денесі депатайды. Оның басы — сырғыманың жоғарғы бөлігі және тілі төменгі бөлігі болады. Сырғыма тереңдігі беткей бетіне перпендикуляр өлшенетін сырғымалық массалардың қалыңдығы. Сырғымалық цирк беткейде пайда болатын ойыс, ал сырғыма қабығы немесе жұлынды сызығы дегеніміз беткей жазығының сырғымалық циркпен шектелетін доға тәрізді сызық.

Сырғымалардың пайда болу жағдайлары. Сырғымалардың пайда болу жағдайларының 3 тобы бар: 1) беткейдің пішіні мен биіктігінің өзгеруі; 2) беткейді құрайтын жыныстардың құрылымы мен қасиетерінің өзгеруі; 3) беткейге түсетін қосымша күш. Бірінші топтың себептеріне

67-сурет. Сырғымалардың морфологиялық элементтері (А-В) және сырғымалық жарықшақтардың түрлері (Г) (М.К. Рзаева бойынша, 1969) 1 - сырғымалық цирк, 2 — жұлынды бровкасы, 3-жұлындықабырғасы, 4 — сырғыма басы, 5 - сырғыма тілі, 6-сырғымалықблок, 7 — сырғымалық саты, 8 — сырғымалық ойыс,9-сырғымалықтөмпешік, 10 — сырғымалық жарықшақтар, 11-сырғымалықығысудың беті немесе зонасы, 12 — сырғыма денесі,13- сырғанау айнасы, 14 — итермелі жота, 15 — сырғыма базисі, 16 - топырақтын қабат, 17- су (көзі) шығуы, 18 -беткей бетініңбастапқы жағдайы, 19 — ығыспаған төрттік түзілімдер, I - жоғарғы жарықшақтар немесе созылған жарықшақтар, II - бүйірлік немесе үйкеліс жарықшақтар (с-қозғалысы, d — қысылуы, е — сырғанау, f — тұнбаға түсу), ІІІ-орталықжарықшақтар немесе қысылу арықшақтары

(g - мүжілген, һ — ашылған), ІV-төменгі жарықтары немесе қозғалысжарықшақтары (і — шеттік ұзынша).

беткейдің толқындар мен ағынды сулармен шайылуы, сонымен қатар жасанды қиықтар жатады. Екінші топқа жыныстардың физика-механикалық қасиеттерін нашарлататын процесстер – үгілу, жербетінің жерасты суларымен ылғалдануы, еріген түздардың сілтіленуі жөне сүзгіш сулармен жыныстың ұсақ түйірлерінің шығарылуы(суффозия). Бұдан басқа (3-ші топ) сырғымалардың пайда болуы беткейге гидродинамикалық және гидростатикалық қысымның, түрақты және уақытша техногендік әсерлердің сонымен қатар жерсілкінулердің әсерінен болуы мүмкін. Топырақтық массалардың қозғалысы әдетте бірнеше жағдайларға байланысты болады. Ол ауырлық күші және басқа да күштер әсерінен жүреді және жыныс тұрақтылығынан жылжымалы ауырлық күшінің жоғары болуы кезінде немесе бар потенциалды беттермен босау зонасы, тұрақтылығы — тау жыныстары массасының тепе-теңдігі бұзылған жағдайда болуы мүмкін, яғни

Мұндағы: ∑Т — беткей мен еңіс бойынша таужыныныстардың массаларының төмен қарай ығысуы бағытталған Р ауырлық күшінің қосындысы,, ∑N — тау жыныстары массаларының тепе-тендік қалыпта сақталуға ұмтылған бар немесе блоктанатын сырғанау бетіне перпендикуляр ауырлық күшінің Р қосындысы; f-жыныстардың бет бойынша немесе босау зонасын І-І бойынша ішкі үйкеліс коэффиценті; С бет бойынша немесе босау зонасында жыныстардың ілініс күші -І-І; L-бар немесе болжанатын сырғанау бетінің ұзындығы.

Мұндай тепе-теңдік бұзылған жағдайда тау жыныстары массасының тез арада немесе ақырын ығысуы. Бұл жағдайда олардың тұрақтылығының коэффициенті бірден аз болады, яғни

Мұндағы — тұрақтылық коэффиценті.

67-суретте келтірілген сызба мен теңдеуде әрбір беткей немесе еңістің шегінде міндетті түрде сырғытатын күштер болады. Алайда мұндай жағдайларда сырғыманың жүрмеуі де мүмкін, өйткені тау жыныстары массасының тепе-тендігі бұзылғандығының белгілі себебі және сырғытатын күштердің таралу әсерлері болуы керек.

Сырғыма процестерінің жіктелуі

Сырғымалық процестердің пайда болу сипаты беткейдің геологиялық құрылымы мен құрамына,жатыс жағдайларына, жыныстардың қасиеттері мен қабаттануына байланысты болады.

Дата добавления: 2015-08-31