Методы борьбы с оползнями и обвалами

План

С опасными геологическими процессами

Лекция № 10. Современные методы борьбы

Тема. Современные методы борьбы с опасными геологическими процессами.

Учебная цель: рассмотреть методы по предотвращению опасных геологических процессов, изучить комплекс противооползневых мероприятий.

1. Методы борьбы с оползнями и обвалами.

2. Создание берегоукрепительных сооружений - борьба с абразией.

3. Предотвращение просадок грунта.

4. Способы борьбы с плывунными песками.

5. Прогноз землетрясений.

Литература

1. Добровольский В.В. Геология. – М.: Владос, 2001.

2. Болтрамович С.Ф. Геоморфология. – М.: ИЦА, 2005.

3. Стольберг Ф.В. Экология города: Глава «Геологическая среда». – К.: Либра, 2001.

Оползни, обвалы, осыпи, относят к наиболее распространенным опасным склоновым процессам, представляющим собой смещение масс горных пород на склоне под действием собственного веса и различных воздействий (гидродинамического, вибрационного, сейсмического и др.).

Оползни возникают из-за нарушения устойчивости склона в результате природных факторов и антропогенной деятельности человека. Часто оползни провоцируют возникновение обвалов.

Обвал – это процесс отрыва от основной массы горных пород крупных глыб и последующего их перемещения вниз по склону. Образованию оползня предшествует возникновение трещин, по которым и происходит обрыв и обрушение. Обвалы в горах приводят к образованию озер, при перегораживании речных долин.

Обвал небольших масс породы, состоящей из обломков размером не более 1 м³, называется камнепадом.

Для выявления оползнеопасных склонов исключительно важное значение имеет изучение морфологии склонов. Диагностическими признаками развития оползневых процессов служат: появление бугристости, наличие свежих стенок срыва, террасовидных площадок. Часто крупные оползневые тела могут быть приняты за речные, озерные или морские террасы – это псевдотеррасы.

Склоны, сложенные скальными породами считаются устойчивыми при углах наклона 45^о, сыпучие и сухие лессы – до 30^о. Грунты, содержащие 15 % глины, уже могут образовать оползень, поэтому за ними необходим контроль в период дождей, когда глина начинает размокать. Попадание на грунт нефтепродуктов при авариях и разливах нефтепродуктов на авто- и железных дорогах, их просачивание резко снижает коэффициент трения горных пород и приводит к авариям на тех склонах, где их раньше не было.

На территории Украины оползни проявляются по берегам рек, искусственных водоемов, Азово-Черноморском побережье, угрожают многим регионам Крыма. Только в Севастополе зафиксировано 90 оползней. Активизация оползневых процессов делает невозможным эксплуатацию рекреационных территорий, которыми являются береговые зоны, сокращает и уничтожает площадь пляжей, приносит значительный экономический ущерб бюджету рекреационных городов Крыма.

В настоящее время наблюдения за состоянием склонов ведутся службой инженерной защиты территорий с помощью геофизических методов – сейсмо-, грави-, магниторазведочных работ в комплексе с геодезическими. Определяют плотность, пористость, влажность грунтов. Производят установку датчиков по склону для фиксации смещения грунтов по склону.

К мероприятиям, которые могут предотвратить появление оползней, относят:

- отвод поверхностных вод и подземный дренаж грунта;

- введение в грунт укрепляющих растворов (геотекстиль, силикатизация);

- введение анкеров;

- крепление свай и опорных стенок (габионов).

При изучении оползней всегда рассматривается несколько факторов:

- гидрогеологические;

- климатические;

- геолого-тектонические.

Склоновые процессы в Крыму, например, активизируются, в основном, в весеннее время и связаны, в первую очередь, с работой текучих талых вод, т.е. делювиальным процессом.

С инфильтрацией атмосферных осадков непосредственно связана влажность грунтов - основной показатель их вязкопластического состояния, приводящего к оползнеобразованию, т.к. глины могут повышать влажность до 30…38 %. Проблему усугубляют повышенные, имеющие четкую сезонную направленность (весенне-летний период) нагрузки, связанные со стихийной рекреацией.

Также, на процессы оползнеобразования оказывает влияние и волноприбойная деятельность. В результате подтачивания морем нижнего поддерживающего уступа оползневый склон теряет подпорку, равновесие его нарушается, он падает и скользит в сторону моря. Движущиеся земляные массы наползают на берег, меняют его конфигурацию, сокращают и уничтожают площадь пляжей, делают невозможным их рекреационное использование.

Еще одной причиной оползнеобразования является сейсмичность. Действительно, например, территория Южного берега Крыма подвержена довольно частым, хотя и небольшим землетрясениям интенсивностью 2 - 4 балла (изредка бывают и сильные землетрясения, сила которых достигает 8 баллов). Подземные толчки способствуют разрушению горных пород, образованию новых трещин, нарушению плотности массивов грунта. В результате землетрясений происходит вибрационное "разжижение" даже совершенно сухого грунта - тиксотропия. Твердые частицы при динамическом воздействии отделяются друг от друга и как бы "всплывают". Если такая разжиженная масса наклонена, она начинает течь, а по ней скользят лежащие выше слои горных пород. Это явление известно как «понтический феномен».

Проектирование комплекса противооползневых мероприятий должно основываться на точном анализе причин, вызывающих оползни, на основе изучения природной обстановки. Вместе с тем, в каждом конкретном случае для выбора очередности противооползневых мероприятий необходимо знать, какой фактор влияет на развитие оползней, в первую очередь, а какой проявит себя позже. От этого зависит, нужно ли, например, срочно организовать отвод поверхностных и подземных вод с оползнеопасного склона или же начать с укрепления береговой зоны.

Для изучения причин активизации оползневого процесса возможно проведение маршрутного наблюдения (съемки)на территории всего исследуемого оползнеопасного склона и прилегающих зон.

В задачу маршрутных наблюдений входит:

- описание состояния поверхности склона и его характерных особенностей на отдельных оползневых и обвальных участках;

- выявление визуальных проявлений оползневых процессов на поверхности склона;

- выявление проявлений свежей эрозионной или абразионной подсечки склонов;

- установление пространственных закономерностей оползневых деформаций на склоне (границ участка активного оползня);

- установление характера хозяйственного использования территории, техногенных воздействий, преобразований рельефа, почв и растительности;

- обследование имеющихся деформаций зданий и сооружений и оценка состояния и эффективности сооружений инженерной защиты;

- установление размеров оползня, амплитуд оползневого смещения, виды оползневых трещин на поверхности склона.

В процессе рекогносцировочного обследования устанавливают морфологические и морфометрические характеристики оползня и выявляют причины возникновения обвалов и активизации оползневого процесса.

К наиболее эффективным мероприятиям по предотвращению оползней относят.

1. Перехват и отвод дождевых и грунтовых вод с оползнеопасного склона, что достигается устройством открытого или закрытого дренажа. Организованное отведение дождевых и талых вод осуществляется устройством сложной разветвленной системы канав и лотков - дождевых стоков. Они перехватывают воду, не дают ей попадать на участки оползня, размывать почву и, главное, насыщать грунты оползневого склона. По специально уложенным в земле трубам-коллекторам дождевая вода может отводиться в море.

Такую же роль играет и дренаж, перехватывающий подземные воды. В простейшем случае дрены устраиваются в виде канав-прорезей. Они заполняются хорошо фильтрующим местным материалом: крупным песком, гравием, щебнем, битым камнем. Наиболее эффективное устройство - трубчатый дренаж. В заранее вырытые траншеи укладывают гончарные, асбестоцементные трубы, которые сверху обсыпают песком или гравием, образующим обратный фильтр - переход от пор мелкозернистого дренируемого грунта к водоприемным отверстиям дрен.

По расположению и назначению противооползневые дренажи разделяются на перехватывающие, систематические и присклоновые. Первые устраиваются на подходе к оползню и служат для перехвата потока подземных вод, обводняющих грунты. Систематические дренажи представляют собой равномерно расположенные по оползневой территории дренажные сооружения.

В обоих случаях удобно применять в качестве дренажей линейные заградительные или расставленные в плане по прямоугольной сетке (например, в шахматном порядке) водопонизительные буровые скважины. Преимущество такого дренажа в том, что водопонизительные скважины могут доводиться до самой плоскости скольжения и поэтому наиболее полно захватывают водоносный слой, но в то же время вертикальный дренаж имеет и крупный недостаток: если по горизонтальным дренам отобранная из грунта вода сама стекает к водосборникам, то из скважин ее приходится откачивать насосами.

Одним из действенных дренажных мероприятий, значительно повышающих устойчивость оползневого массива, является устройство присклонового дренажа, ликвидирующего обводнение самой опасной - нижней части склона.

2. Большое значение в закреплении и осушении оползневых склонов имеют лесопосадки. Для данного оползнеопасного склона, еще не смещенного, можно рекомендовать посадку кустарников – дрока красильного, розмарина, тамарикса, обладающего исключительной живучестью и мощной корневой системой, лоха серебристого, который быстро разрастается и дает много придаточных корней, является хорошей мелиоративной породой, образует колючие, труднопроходимые заросли, а также фисташку туполистную Pistacia mutica (терпентинное дерево) – реликтовое растение, которое на территории Украины встречается только в Крыму. Фисташка выкачивает корнями из земли 15…20 т воды за летний сезон, имеет огромное противоэрозионное значение.

Корневая система Pistacia mutica очень развитая, горизонтальные корни в несколько ярусов уходят в стороны на 30…40м, а вертикальные углубляются на 12…15м. Смыть фисташку со склона не просто, во время ливней сносит верхний слой почвы и обнажается первый, а иногда и второй ярус горизонтальных корней, но фисташка крепко держится на склоне глубинными корнями.

Также можно высаживать айлант, очень быстро размножающееся и распространяющееся по оползнеопасным склонам дерево, дающее обилие корневых побегов (семенное деревце айланта может вырасти на 2…3 м за год), миндаль, который растет в крайне неблагоприятных условиях на эродированных склонах, крутых откосах, софору, отличающуюся малой требовательностью к почвам, их засолению и акацию белую - привычный компонент многих рукотворных ландшафтов, выживающую в таких условиях, в которых все остальные деревья гибнут. Корневая система акации белой такова, что корни уходят в глубину на 20…25м.

3. Необходимо проводить и такое мероприятие, как перераспределение грунтовых масс на оползневом склоне, т.е. уположивание склона срезкой грунта в активной части оползня и пригрузкой его пассивной части. При этом равновесие и устойчивость склона намного повысится.

4. В настоящее время с большим успехом в борьбе с оползнями используются берегоукрепительные сооружения, создающие упор в основании берегового склона и защищающие его от обрушения. Это не только бетонные сооружения, но и подпорные стенки в виде металлических объемных сетчатых конструкций - габионов, ограждающих оползнеопасный склон, с наполнением из камней (бута).

Сетчатые конструкции представляют собой коробчатую конструкцию в форме параллелепипеда, выполненную из металлической сетки с цинковым или полимерным покрытием двойного кручения с шестигранными звеньями. Внутри конструкция может быть разделены на ячейки, что служит для ее упрочнения и облегчения работы по заполнению ее камнями. Длина таких коробов может быть от 1,5…4 м, ширина - от 0,5…2 м, высота от 0,17…1 м (рис. 24).

Рис. 24. Сетчатые конструкции габионов коробчатого типа

Габион (gabion) – это каркас из металлической крученой сетки, заполненный камнем, щебнем или галькой. Применяется в гидротехнических сооружениях, причалах, в качестве берегоукрепляющей конструкции для защиты русел рек и берегов водоемов от размывания, укрепления склонов и армирования грунта, стабилизации почвенной эрозии и консервации грунта, облицовки каналов и дамб (рис. 25, 26).

Рис. 25. Укрепление габионами берега реки (причал)

Рис. 26. Укрепление габионами берегов канала

Габионы аккумулируют в себе частицы грунта, способствуя росту растительности, и со временем приобретают еще большую прочность, становясь частью природного ландшафта, украшают его, исключая возникновение гидростатических нагрузок. При строительстве сооружений из габионов, в окружающую среду попадает менее 5 % искусственных материалов.

Экологичность габионных конструкций объясняется тем, что строительство сооружений осуществляется преимущественно вручную, без применения тяжелой техники и не наносит серьезного вреда природе. Процесс консолидации габионных конструкций и примыкающей к ним грунтовой толщи способствует с течением времени усилению их прочности и устойчивости. Эта методика укрепления склона в несколько раз дешевле приема его бетонирования и при условии правильного проектного решения срок службы габионов практически неограничен.

Для укрепления слабых грунтовых оснований, камнепадоопасных склонов применяют геосетку - рулонный сетчатый материал из полимерных или синтетических нитей, с одинаковыми отверстиями размером от 2,5…40 мм (рис. 27).

Рис. 27. Геосетка

Дата добавления: 2014-01-07