Геологические процессы, связанные с действием силы тяжести

К этим процессам относятся: оползни и оплывины; осыпи, обвалы, лавины, сели; крип; эрозия (см. разделы, посвященные деятель­ности поверхностных вод).

Оползни — медленное смещение вниз по склону крупных масс песчано-глинистых грунтов. Размеры оползней со­ставляют десятки, реже сотни метров вниз и в стороны по склону. Мощность вглубь составляет метры, реже несколько десятков метров. Обозначения на геологических картах — dpQ или grQ.

Причины оползания — наличие крутого склона, особенно его искусственная подрезка, дополнительное увлажнение, сотрясения склона. Величина подвижек — несколько сантиметров в год, воз­можно и значительно больше. Временно может наступать стабили­зация.

Схема защиты котлована от прорыва плывуна при помощи шпунтового ограждения

Редкий, но катастрофический случай — это срыв оползня, если он происходит в населенном пункте. Тогда случаются разрушения зданий и гибель людей. В европейской части России оползни часты на территории многих городов по берегам Волги, Днепра, Дона, в Крыму и на Кавказе.
Оползни доставляют множество неудобств, сложностей и даже аварий при строительстве и эксплуатации сооружений. С учетом высокой ценности земли оползневые участки должны использоваться для многих целей городского хозяйства, за исключением многоэтажного строительства. Здесь могут быть зоны отдыха, стоянки, мелкие сооружения.

Противооползневые мероприятия.

1. Выполнение инженерно-геологического картирования насе­ленных пунктов и выявление и отметка оползневых участков.
2. Выполнение отсыпки грунта в нижней (головной) части оползня, что позволяет добиться его полной стабилизации.
3. Организация поверхностного стока — прокладка канав, труб, лотков, колодцы и т.п.
4. Сохранение имеющейся растительности, высадка дополни­тельных деревьев, кустарников.

Схема стабилизации оползня за счет отсыпки грунта в нижней части склона

Попытки стабилизации оползней с помощью буронабивных свай очень сложны.

Оплывины — смещение вниз по склону небольших приповерх­ностных масс грунта.

Формирование оплывины

Внешне оплывины обычно проявляются в виде небольших буг­ров и трещин, протянувшихся поперек склона. Над свежей оплы- виной бывает хорошо видна поверхность отрыва. Оплывины имеют сравнительно небольшие размеры — от нескольких метров в длину и до нескольких десятков метров в ширину. Мощность оплывины обычно не превышает 1 м. Причины возникновения оплывин такие же, как и оползней, — воздействие силы тяжести на породу, слага­ющую склон, дополнительное увлажнение, нарушение почвенно­дернового покрова, подрезка и сотрясения склона. Нередко оплы­вины возникают при весеннем оттаивании грунтов на склонах юж­ной экспозиции. Сильно увлажненный оттаявший грунт сползает по границе с еще мерзлым грунтом, залегающим глубже. Отрица­тельным результатом оплывания грунтов является то, что оно мо­жет положить начало эрозионному процессу на склонах. Для пре­дупреждения оплывания рекомендуются укрепляющие склон меро­приятия — высадка растений, организация стока, соблюдение требуемых уклонов при закладке насыпей и выемок и т.п.

Осыпи — это процесс падения и постепенного накопления на склонах обломков скальных пород, образующихся при выветри­вании. Обозначения на картах — cQ, colQ, grQ.Раз­меры осыпей могут варьировать от нескольких метров в длину и ширину до многих сотен метров и даже нескольких километров сверху вниз по склону. Мощность осыпи может изменяться от де­сятков сантиметров до нескольких метров.

В зависимости от крутизны склона и состава разрушающихся пород осыпи могут быть крупно-, средне- и мелкощебнистыми, со­держать или не содержать песчано-глинистый заполнитель. Дви­жение осыпи может состоять в перекатывании отдельных обломков и в постепенном смещении вниз по склону всего массива. С по­верхности осыпь может быть свежей, задернованной и даже зале­сенной. Причины резкой подвижки осыпей те же, что и других склоновых процессов, — сила тяжести, дополнительное увлаж­нение, сотрясения и подрезка склона, нарушение растительности. Довольно распространенным является отрицательное воздействие осыпей на эксплуатируемые дороги. Оно проявляется в виде толка­ющего воздействия массива осыпи на сооружение и особенно часто в виде высыпания камней на дорожное полотно. В последнем случае с нагорной стороны дороги возводится и надстраивается улавливающая стенка, а служба эксплуатации регулярно убирает упавшие на дорогу камни.

Осыпь (улавливающая стенка)

Непосредственно на массиве осыпи строительство обычно не производится вследствие ее неустойчивости. При необходи­мости материал осыпи удаляется, и основание сооружения распо­лагается на коренных породах. Возможно использование щебня осыпи как местного строительного материала, но при этом камни могут быть трещиноватыми, выветрелыми, местами покрытыми мхом, содержать глинистый заполнитель. Запасы их незначи­тельны.

Обвал

Обвал — одновременное падение большого количества камен­ного материала. Главная причина обвалов — мощные сотрясения,

естественные и искусственные, такие, как землетрясения или взрывы. Прочие причины те же, что и других склоновых процессов. Обвалы могут случаться с частотой от нескольких лет до многих тысяч лет. Для правильного освоения территорий необходимо вы­явить обвалоопасные и безопасные участки. Опасные участки узна­ются по распространению на них свежих глыб горных пород, ко­ренное залегание которых находится выше по склону, по наличию утесов и останцов, по историческим данным и опросу местного на­селения.

Лавина

Лавина — обвал снега в горах. К весне снег уплотняется, пере- кристаллизовывается небольшими гранулами и становится тя­желым. Человек, заваленный таким снегом, самостоятельно вы­браться из-под него не может и быстро погибает от удушья. Наи­больший ущерб лавины наносят автодорогам, участки которых закрываются на опасный период. При необходимости с помощью обстрела производят искусственный сход лавин. Задача геологи­ческой и противолавинной службы — составить карты и определить периоды опасности лавин.

Сель

Сель — горный грязекаменный поток большой разрушительной силы. Периодичность — один раз в несколько десятков лет. На тер­ритории СНГ сели чаще случаются на Кавказе и в горах Средней Азии, редко — в горах с более холодным климатом. Материалом для селя служат скопившиеся на склонах продукты выветривания горных пород — песчано-глинистые и щебнисто-глыбовые накоп­ления.

Селевые потоки чаще всего проявляются в узких долинах и уще­льях гор, имеющих большое падение. Основными условиями раз­вития селей являются:

• крутое падение горной долины (в верховьях — около 0,35 и в ни­зовьях — 0,05—0,02);
• наличие в верховьях долины в пределах ее водосбора рыхлых продуктов выветривания;

• ливни, а в некоторых случаях интенсивное таяние снегов и льда, ведущее к внезапному образованию потоков воды.

В случае затяжной весны или долгого периода дождей мине­ральный материал увлажняется до текучего состояния, в какой-то момент срывается со склонов и устремляется вниз по долине бли­жайшей горной реки, образуя единый грязекаменный поток, сильно превышающий уровень самой реки. Мощный сель имеет большую скорость и разрушающую силу. Он сносит и полностью перекрывает жилые постройки, вырывает с корнем деревья, сдви­гает насыпи, приводит к гибели людей. В месте выхода горной реки на равнину селевой поток теряет силу, растекается по большой площади и откладывается в форме, сходной с пролювиальными от­ложениями .

Из истории известны случаи катастрофических селей, жертвами которых стали тысячи людей. После схода селя количество про­дуктов выветривания на склонах уменьшается и для их восстанов­ления требуется несколько десятков лет. Одной из причин возник­новения селевых потоков могут быть быстро двигающиеся (так называемые пульсирующие) ледники типа Медвежьего на Памире или Колка на Кавказе. Последний стал причиной прохождения селя в Кармадонском ущелье в 2002 г., который имел катастрофи­ческие последствия.

Противоселевые мероприятия

Противоселевые мероприятия состоят прежде всего из опреде­ления площадей питания, транзита и отложения селей. Для этого выполняются геолого-съемочные работы, а также изучаются исто­рические материалы. Вблизи населенных пунктов в случае необхо­димости возводятся специальные плотины, дамбы, селеуловители, селепропуски, проводится лесомелиорация склонов.

Крипом

Крипом принято называть смещение вниз по склону массы по­роды (осыпи, оплывины), вызванное периодическим изменением ее объема. При дневном нагревании солнцем склоновая масса чуть увеличивается в объеме, в том числе удлиняется, но растягивается только вниз. При ночном остывании происходит сжатие, при этом вниз подтягивается верхняя часть геологического тела. Возможно, по такой же схеме растут трещины и развивается физическое вы­ветривание в скальных породах.