Оползни — это смещение земельных масс вниз по склону под действием собственной силы тяжести, отрыв массы рыхлых пород, который может происходить скачками, постепенно, скольжение по наклонной плоскости отрыва, при этом часто сохраняя свою прочность и не опрокидываясь. Силе гравитации способствуют или препятствуют структурные особенности склонов: прочность горных пород, последовательность слоев различного состава и их уклон, а также грунтовые воды, которые ослабляют силой сцепления между компонентами горных пород [2].
На территории Воронежской области оползни в своём большинстве случаев являются результатом превышения касательных напряжений, которые возникают в поверхностных слоях земли, создавая береговые склоны и другие,искусственные или естественные элементы рельефа. Оползневые изменения проявляются в смещениях приповерхностных слоев земли на более низкий гипсометрический уровень, которые происходят с разной скоростью без потери контакта с основной горной массой земельного участка. Мощность сдвигающихся масс, характерных для Воронежской области, не превышает несколько десятков метров, а смещения являются как мгновенными, так и относительно постоянными во времени и пространстве.В зависимости от места расположения источника негативных воздействий, характерных для рассматриваемого региона, оползни чаще всего являются автохтонными (локальными) опасностями. Иногда встречаются так называемые оползни-потоки, перемещающиеся на расстояние более 100–200 м, например, в Каменском районе, и могут быть отнесены к аллохтонному типу [1].
Существует много причин, по которым может прoизойти оползень. Однако следует понимать, что оползень не образуется на ровном месте. Там должны быть подходящие условия для этого, чтобы это было возможным. Так, оползни часто образуются на различных склонах, берегах водоемов, дне морей. Хотя их можно наблюдать и в других местах. Более того, они могут формироваться сами по себе, а могут и находиться под внешним воздействием. Среди причин возникновения оползней можно выделить следующие:
- Увлажнение и эрозия горных пород дождевыми осадками является наиболее частой причиной оползней. В результате почва становится тяжелее и подвижнее,поэтому происходит смещение оползня под действием собственного веса.
- Размыв берегов водоемов может стать причиной возникновения оползней. Это особенно актуально для рек, так как водa в них движется с большой скоростью.
- Размыв пород возможен изнутри. Ведь зачастую геологические объекты состоят из чередующихся водоносных и водостойких пород. Из-за этого грунтовые воды могут оказывать очень сильное воздействие на грунт.
- Землетрясения — еще одна причина этого явления. Вызывая смещением слоя Земли, землетрясения способствуют появления оползней.
- Подобные сдвиги происходят на дне морей и океанов. Они обусловлены влиянием воды и различными процессами, происходящими в водоеме. Эти оползни самые крупные и сильные. Они могут вызвать цунами, что крайне опасно.
- Сильная нагрузка на оползневые склоны также может вызывать их движение. Зачастую это происходит в результате строительной и хозяйственной деятельности.
Оползни Воронежской области распространены, в основном, в долине реки Дон. Скорость их перемещения изменяется от нескольких сантиметров в год до огромного смещения, когда за несколько минут огромные массы пород оказываются перемещенными на значительное расстояние. Примером может служить оползень на правобережье р. Дон ус. Белогорье Павловского района Воронежской области, который в 1949 году за короткий промежуток времени наполовину перегородил русло реки [3].
Причинами, вызывающими оползни, могут быть природные процессы — подмыв склонов русловым потоком, переувлажнение склонов атмосферными осадками, а также хозяйственная деятельность человека, что вызывает переувлажнение почв и грунтов около железных и шоссейных дорог, в результате чего теряется устойчивость склонов.
Например, Шестаковская выемка, расположенная на 629 км автомобильной дороги Москва — Ростов-на-Дону. Здесь находится оползень фронтальной формы, возникший в левом борту выемки в результате подрезки балочного склона. Большой активностью этот оползень обладает в весенний и осенний период, когда оползневые массы, состоящие из песка, суглинка и глины, наползают на полотно дороги [4].
Строительные работы часто служат толчком для развития оползней в благоприятных природных условиях. Так, на противоположном, левом склоне этой же балки, устье которой открывается в пройму р. Битюг в районе Шестаковского кирпичного завода, оползни имеют классическую цирковидную форму, достигая 500–600 м в диаметре. Они занимают не только среднюю и верхнюю часть балочного склона, но и выходят далеко на водораздел [].
Весной и осенью, а иногда и летом после продолжительных дождей, участки склона над стеной провала в виде блоков вовлекаются в оползневой процесс. Заболачивание балок грунтовыми водами, выходы которых наблюдаются у основания провальной стенки, приводит к образованию здесь небольших озер, заросших по берегам влаголюбивой растительностью.
Оптимальный комплекс сооружений противооползневой защиты устанавливают в следующем порядке:
– анализируют изменение коэффициента устойчивости склонов;
– оценивают возможность использования сооружений противооползневого комплекса для выполнения функций отдельных конструкций объектов застройки.
– составляют схему расположения объектов на зоне оползня
– определяют характер их влияния на оползнеобразующие факторы в процессе строительных работ и эксплуатации проектируемых сооружений (изменение уровней грунтовых вод,повышение напряженного состояния пород склонов, уменьшение прочностных характеристик пород и др.);
– выбирают вид сооружений защиты от оползней и для каждого из них определяют степень повышения коэффициента устойчивости.
Активные причины, вызывающие оползни:
– Подземные воды;
– Атмосферные осадки (дождь, снег, град);
– Перепад давления глинистых пород (изменение напряженного состояния);
– Поверхностные воды;
– Совокупность ряда активных причин;
– Виды деятельности человека, техногенные вибрации, строительные и сельскохозяйственные работы;
– Выветривание.
Среди мер борьбы с оползневыми процессами можно выделить:
– Дренаж горизонтальный или вертикальный, сплошная прорезь, горизонтальные скважины — дрены дренажная галерея.
– Лотки, кюветы, каналы, дорожки.
– Расчистка земляных масс в верхней части откоса и перенос их к подножию для пригрузки в месте ожидаемого выпирания.
– Волноотбойники. Волноломы подвижные и подводные, завоз пляжного материала.
– Подпорные стены, свайные ряды. Шпунты. Подсушка и обжиг глинистых грунтов, электрохимическое закрепление грунтов.
– Сохранение склонов в устойчивом состоянии. Ограничение в производстве строительных работ. Строгий режим использования различных сооружений.
– Посадка древесных насаждений и травы, для скрепления почвы.
Практическая часть
В результате обследования 03.08.2017 установлено, что Участок «Каменка — 4» — 6 км, автодороги р. п. Каменка — с. Марки. В 10–15 м севернее обочины автодороги р. п. Каменка — с. Марки находится стенка срыва активного оползня. Оползень размером 300 х 100 м, по механизму смещения относится к оползням выдавливания. Стенка срыва оползня высотой около 8 м, субвертикальная, со следами свежих обвалов пород. В стенке срыва обнажаются коричневато-бурые моренныесуглинки. В основании стенки срыва отмечаются выходы подземных вод. Верхняя часть тела оползня поросла камышом и рогозом, наблюдаются застои воды. Тело оползня в средней части — поросшее отдельно стоящими деревьями и кустарником. Деревья наклонены в сторону склона. Язык оползня представляет собой мелкобугристый развал грунтов, поросший травянистой растительностью и кустарником.
Вышеописанные признаки указывают на то, что основным фактором возникновения данного оползня является переувлажнение пород подземными водами. Оползни выдавливания характеризуются тем, что при выпоре грунтов в средней и нижней части верхняя часть начинает проседать блоками. Так как оползень находится достаточно близко к дороге областного значения, можно допустить, что масса автомобиля, а также вибрации, создаваемые вo время движения, оказывают влияние на рассматриваемый оползневой процесс. Всё это указывает на то, что оползень активно развивается, что ведёт к разрушению плота автомобильной дороги, что несёт за собой социальные и экономические проблемы район, так как несколько сёл будут отрезаны от районного центра.
С помощью визуального осмотра мы определили структуру данного оползня (рис.1):
Рис. 1. Структура оползня
1-первоначальное положение склона; 2-поверхность скольжения;
3-надоползневый уступ; 4-подошва оползня.
Для того, чтобы не произошла критическая ситуация необходимо в кратчайшие сроки произвести инженерные мероприятия по борьбе с оползневыми явлениями. Так как основной причиной возникновения оползня и его активного смещения, являются подземные воды, необходимо ограничить их доступ с помощью дренирования подземных вод путём сооружения дренажных систем.Устройства для перехвата и понижения подземных вод и предотвращения оползневых процессов выбирают на основе технико-экономического сопоставления.
Так как крутизна данного склона достаточно большая идействует динамическая нагрузка от автодороги возможны следующие мероприятия:
– механическое удерживание земляных масс с помощью подпорных стенок, шпонок или свайных рядов;
– вертикальная планировка склона: уполаживание и террасирование, замена грунта в плоскости скольжения или пригрузка в нижней части;
– искусственные методы укрепления грунта: цементация, термическая или электрохимическая обработка;
– запрет проезда по данному участку дороги большегрузов.
Некоторые инженерные мероприятия уже были проведены, но в разрез со сводом правил. Среди плюсов можно выделить уполаживание склона и насыпь песка, который служит «обратным фильтром», то есть поверхностные воды будут попадать на песок, а не вглубь оползня. К минусам можно отнести попытку установить опору на языке оползня, но в результате строительные блоки оказались на поверхности скольжения склона, создавая дополнительную нагрузку на активный оползень. Это является грубой ошибкой, которую необходимо ликвидировать, переместив блоки вниз, для создания опоры, а не лишнего давления [5].
Оползневые явления хоть и являются локальным зонам, но результат из развития это сочетание определённых природных процессов, характерных не только для этих зон, но и для прилегающих к ним территорий. Дополнительные воздействия антропогенного характера, как правило, лишь усугубляют развитие оползневого процесса, вызванного природной обстановкой. Противооползневые сооружения поэтому могут изменить сложившееся природное равновесие не только в зоне развития процесса, но и на обширных прилегающих территориях. В частности, наиболее ощутимые изменения водного баланса, вызванные упорядочением поверхностного и подземного стоков, активным вмешательством в режим рек. Негативные последствия оползневых процессов учитывают при проведении инженерной подготовки. Таким образом, необходимо всестороннее изучение данных природных явлений для прогнозирования чрезвычайных ситуаций и определения методов борьбы с оползнями.
Литература:
- Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации / под общ.ред. С. К. Шойгу. М.: ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография», 2005. — 270 с.
- Карта опасности развития оползней на территории Российской Федерации /сост.: В. В. Кюнтцель, Н. С. Сергеева, И. О. Тихвинский. Масштаб 1:5000000. М.: ИГЦ РАН, 1991
- Овчинникова, Т. В. Условия возникновения чрезвычайных ситуаций природного характера в Воронежской области / Т. В. Овчинникова // Проблемы региональной экологии. — 2010. — № 2. -С. 108–112.
- Овчинникова Т. В. (2008). Оценка негативных воздействий хозяйственной деятельности человека на территории Воронежской области Проблемы региональной экологии, № 4, сс. 8–12.
- Смольянинов В. М., Овчинникова Т. В. (2010). Географические подходы при землеустроительном проектировании в регионах с интенсивным развитием природных и техногенных чрезвычайных ситуаций. Воронеж: Истоки, 230 с.
