Гравитационные процессы. Гидродинамические процессы (суффозионные, плывунные, эрозионные, абразионные)

упоров) для укрепления крутых неустойчивых откосов, выемок в полускальных грунтах;

- СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ – сооружений, обеспечивающих безопасность движения поездов и автотранспорта.

ОСЫПИ – рыхлые  скопления в нижней части склона продуктов осыпания и делювиального сноса горных пород (щебня, дресвы, песчано-глинистых масс). Поверхность ОСЫПИ имеет наклон, соответствующий углу естественного откоса продуктов сноса в сухом состоянии. По мере накопления продуктов осыпания и в случае его УВЛАЖНЕНИЯ или ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ осыпь может достаточно быстро переместиться вниз до наступления равновесия. Такое перемещение называют ОСОВАМИ. При этом поверхность ОСЫПИ ВЫПОЛАЖИВАЕТСЯ.

В горных районах у подножья гор ниже по склону могут образовываться крупные обломки в виде КАМЕННЫХ РОССЫПИЙ или КАМЕННЫХ ОСЫПЕЙ, которые называют КУРУМАМИ. Достаточно часто в подошве КУРУМ находится глинисто-щебенистая подстилка. Атмосферная вода, проходя через верхний слой курума, смачивает подошвенную подстилку и при достижении ПЛАСТИЧНОГО состояния подстилка способствует смещению по склону всей массы курума. При сильных увлажнениях масса КУРУМА начинает перемещаться наподобие ТЕКУЧЕПЛАСТИЧНОЙ массы, переходя в ОПЛЫВИНЫ.

Грунты, образованные в результате ОБВАЛОВ и ОСЫПЕЙ имеют геологический индекс «gr». Они имеют неоднородное строение, в основном состоят из горных пород крупных фракций перемешанных с более мелкими частицами.

ОПОЛЗНИ – это смещение части грунтов на склонах виде СКОЛЬЗЯЩЕГО движения без потерь контакта между смещающейся и неподвижной частями склона. Для оползня характерно отсутствие ВРАЩЕНИЯ и ОПРОКИДЫВАЕНИЯ смещающихся масс. Движение массы происходит по траектории близкой к очертанию поверхности скольжения. Оползни возникают на склонах долин рек, берегов морей и озер, бортах оврагов и искусственных выработок.

При изучении гравитационных процессов наибольшее внимание уделяют ОПОЛЗНЯМ, так как они наносят наибольший ущерб различным сооружениям.

Выделяют следующие элементы оползня:

- ТЕЛО ОПОЛЗНЯ (оползневой массив) - смещающаяся часть массива грунта;

- ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ – поверхность, по которой происходит смещение массы грунта;

- ОПОЛЗНЕВОЙ СРЫВ – часть поверхности скольжения, расположенной над телом оползня;

- ОПОЛЗНЕВЫЕ СТУПЕНИ – площадки, образовавшиеся в результате смещения части склона;

- ОПОЛЗНЕВОЙ ЦИРК или ОПОЛЗНЕВАЯ ЧАША – углубление в склоне, образовавшееся после смещения оползневого тела. Оползневые цирки наиболее хорошо выделяются в однородных породах, типа лессовидных суглинках;

- ВАЛ ВЫПУЧИВАНИЯ (выдавливания) -  бугристая поверхность в основании склона.

Оползневые ТЕРРАСОВИДНЫЕ УСТУПЫ  (ОПОЛЗНЕВЫЕ СТУПЕНИ) в отличии, например, от речных, наклонены в сторону, обратную падению склона.

Наличие перечисленных элементов оползня  (оползневые ступени и т.д.) являются признаком неустойчивого состояния склона, требующего проведения мероприятий по его укреплению.

СТЕПЕНЬ УСИТОЙЧИВОСТИ СКЛОНА определяется соотношением сил, действующих нас оползневой массив. Условия равновесия грунтов в откосе можно рассмотреть на упрощенной схеме.

1. Представим, что часть слагающих откос грунтов, ограниченная кривой АВС, находится в состоянии предельного равновесия.

2. Предположим, что отделение грунтов и их оползание происходит по круглоцилиндрической поверхности с радиусом R.

3. Сопротивляемость грунтов  сдвигу зависит только от величины сцепления τ  по поверхности скольжения.

Состояние предельного равновесия системы определяется равенством нулю суммы моментов действующих сил относительно т. О (центра круглоцилиндрической поверхности). Вертикаль ОВ делит тело оползня на две части. В правой части располагается соскальзывающая, активная часть оползня (АВД) массой Р, с центром тяжести в т. О₁, в левой части – выталкивающая, пассивная часть оползня (ВСД) массой Q, с центром тяжести в т. О₂.

По поверхности скольжения действует сцепление грунтов ∑τ, удерживающее склон от скольжения.

Моменты, действующие по часовой стрелке (сдвигающие), считаем положительными, против (препятствующие оползанию) – отрицательными.

При этих условиях уравнение предельного равновесия оползня примет вид: Р∙α - Q ∙b -∑τ ∙R = 0.

Если выражение больше 0, произойдет оползнание, меньше 0 – увеличивается устойчивость массива.

Как видноиз уравнения предельного равновесиясклона ПРИЧИНАМИ ОБРАЗОВАНИЯ ОПОЛЗНЕЙ являются:

- увеличение массы активной части оползня: постройка инженерных сооружений на бровке склона, отсыпка техногенных образований на склоне (строительного мусора, отвала снега и пр.);

- уменьшение массы пассивной части склона: подрезка склона при строительстве автодорог, котлованов зданий, отбор обломочных грунтов (галечников, песков) из пляжной части склона в качестве строительных материалов, подмыв береговых склонов реками и морскими прибоями;

- уменьшение сцепления грунтов в массиве: подземные воды насыщают грунты, увеличивая его влажность, могут ослаблять структурные связи, растворять и выносить частицы грунтов и т.д;

- в сейсмических районах оползни возникают в результате землетрясений, даже незначительной силы.

Скорость движения оползня различна, но в основном процесс смещения горных масс при оползне происходит МЕДЛЕННО.

ОПОЛЗНИ подразделяют на:

- СОСКАЛЬЗЫВАЮЩИЕ

- ПОСТЕПЕННО СПОЛЗАЮЩИЕ.

СОСКАЛЬЗЫВАЮЩИЕ оползни перемещаются в один прием в течение нескольких минут.

ПОСТЕПЕННО СПОЛЗАЮЩИЕ оползни смещаются постепенно с различной скоростью от долей миллиметра до нескольких десятков метров в сутки.

В зависимости от конфигурации и расположения поверхности СКОЛЬЖЕНИЯ оползни делят на две группы:

- ДЕЛЯПСИВНЫЕ /сползающие/;

- ДЕТРУЗИВНЫЕ /толкающие/.

ДЕЛЯПСИВНЫЕ начинаются с нижней части склона (например, вследствие подмыва склона рекой), а затем постепенно распространяется вверх по склону, вызывая последовательно соскальзывание новых его частей. Характерной особенностью этих оползней является расположение ПОДОШВЫ ОПОЛЗНЯ И ПОВЕРХНОСТИ СПОЛЗАНИЯ не ниже ПОДОШВЫ СКЛОНА.

ДЕТРУЗИВНЫЕ оползни первоначально возникают верхней части склона, например, вследствие увеличения давления или образования трещины откола. Оторвавшейся и движущейся вниз массив толкает вперед себя породы, расположенные ниже по склону. Для этих оползней характерно наличие ВАЛА ВЫПУЧИВАНИЯ у подошвы оползня и наличия  поверхности скольжения НИЖЕ ПОДОШВЫ СКЛОНА.

В отдельных случаях оползни могут быть совмещенного типа- ДЕЛЯПСИВНО-ДЕТРУЗИВНЫЕ – когда верхняя часть имеет ДЕПЛЯПСИВНЫЙ характер, а нижняя – ДЕТРУЗИВНЫЙ.

Важнейшей особенностью оползня является ПОЛОЖЕНИЕ его ПОВЕРХНОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ, которая во многом зависит от напластования грунтов слагающих склон.

Склоны могут быть:

В однородных, неслоистых склонах смещение масс происходит по криволинейной поверхности. При этом оползни в основном ДЕЛЯПСИВНЫЕ  и возникают вследствие изменения структурных связей и сил сцепления в грунте

В склонах с согласным падением слоев оползни всегда движутся по поверхности контакта между слоями. Эти оползни могут быть ДЕПЛЯПСИВНЫМИ и ДЕТРУЗИВНЫМИ.

В склонах с горизонтальным залеганием слоев и с несогласным падением слоев поверхность скольжения