Основы геодинамики (Гравитационные процессы. Гидродинамические процессы)

Лекция № 6.                  ОСНОВЫ ГЕОДИНАМИКИ /ПРОДОЛЖЕНИЕ/

2.2.Гравитационные процессы

Под воздействием различных геологических процессов /тектонических, действием поверхностных вод и пр./ образуются склоны. Продукты выветривания, расположенные на склонах /элювий, делювий, пролювий/, обладают способностью при определенных условиях перемещаться к подножью склонов.

ПРОЦЕСС СМЕЩЕНИЯГОРНЫХПОРОД, ОБУСЛОВЛЕННЫЙ СИЛОЙ ТЯЖЕСТИ / силой земного притяжения/ НАЗЫВАЮТ ГРАВИТАЦИОННЫМИ.

Различают три основных вида смещений:

ОБВАЛЫ, ОСЫПИ, ОПОЛЗНИ.

ОБВАЛЫ возникают на сравнительно крутых склонах, с уклоном к горизонту более 25-30, как правило в горных местностях. Обвалы обычно происходят под действием каких-либо ДИНАМИЧЕСКИХ воздействий/землетрясения, толчка, вызванного атмосферными явлениями и др./ Характерной особенностью обвалов является ВРАЩЕНИЕ и ОПРОКИДЫВАНИЕ перемещающихся масс. В результате обвала происходит отделение от склона и смещение вниз горных пород различной крупности.

ОСЫПИ – это скопление 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 КАМЕННЫЕРОССЫПИ или КАМЕННЫЕ ОСЫПИ, которые называют КУРУМАМИ, состоящие из обломков различных размеров.

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 на подобии ТЕКУЧЕПЛАПЛАСТИЧНОЙ массы, переходя в ОПЛЫВИНЫ.

Горные породы, образованные в результате ОБВЫЛОВ и ОСЫПЕЙ имеют геологический индекс «gr».

Гравитационные горные породы /«gr»/ имеют неоднородное строение, в основном состоят из горных пород крупных фракций перемешанных с более мелкими частицами.

Меры борьбы с обвалами и осыпями в основном профилактические/предупреждающие/, но иногда возводят и инженерные сооружения – ШПУНТОВЫЕ и ПОДПОРНЫЕ СТЕНКИ, а иногда склоны просто закрепляют различными вещества и – цементом и т.д.

          ОПОЛЗНИ – это смещение части горных пород 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.

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

Выделяют следующие элементы оползня:

- ТЕЛО ОПОЛЗНЯ- смещающаяся часть массива горных пород;

- ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ- поверхность по которой происходит смещение массы горных пород;

- 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.

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

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 течении нескольких минут.

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

Причинами нарушения устойчивости склонов являются:

- ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ – нарушение структуры склона, состоящих из скальных пород, виде трещин.

- ДЕНУДАЦИЯ - /от лат. «denudoyio» - обнажение, совокупность процессов сноса и переноса продуктов разрушения/. Процессы ВЫВЕТРИВАНИЯ превращают скальные породы, слагающие склоны, в нескальные, нарушают структурные связи.

- ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД. Воды морей, озер, рек подмывают подножья склонов. Подземные воды насыщают горные породы, увеличивая его влажность, могут растворять и выносить частицы пород и т.д.

- ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА. Разработка выемок, карьеров и т.д. у подножья склонов.

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

- ДЕЛЯПСИВНЫЕ /сползающие/;

- ДЕТРУЗИВНЫЕ /толкающие/.

ДЕЛЯПСИВНЫЕ начинаются с нижней части склона /например, в следствии подмыва склона рекой/, а затем постепенно распространяется вверх по склону, вызывая последовательно соскальзывание новые его частей. Характерной особенностью этих оползней является расположение ПОДОШВЫОПОЛЗНЯ И ПОВЕРХНОСТИ СПОЛЗАНИЯ не ниже ПОДОШВЫ СКЛОНА.

ДЕТРУЗИВНЫЕ оползни первоначально возникают верхней части склона, например, в следствии увеличения давления или образования трещины откола. Оторвавшейся и движущейся вниз массив толкает вперед себя породы, расположенные ниже по склону. Для этих оползней характерно наличие ВАЛАВЫПУЧИВАНИЯ и ПОДОШВЫОПОЛЗНЯ и НИЖНЯЯ ЧАСТЬ поверхности скольжения ПРОХОДИТ 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 напластывая горных пород слагающих склон.

Склоны могут быть:

В зависимости от вида склона и соответственному положению поверхности скольжения выделяют ТРИ типа оползня:

- АСЕКВЕНТНЫЕ;

- КОНСЕКВЕНТНЫЕ;

- ИНСЕКВЕНТНЫЕ.

АСЕКВЕНТНЫЕ – в однородных, неслоистых склонах. Смещение масс происходит по криволинейной поверхности. Асеквентные оползни в основном ДЕЛЯПСИВНЫЕ  и возникают в следствии изменения структурных связей и сил сцепления в породе.

КОНСЕВЕНТНЫЕ – характерны для склонов с согласным склону падением слоев. Оползни всегда движутся по поверхности контакта между слоями. Эти оползни могут быть ДЕПЛЯПСИВНЫМИ и ДЕТРУЗИВНЫМИ.

ИНСЕКВЕНТНЫЕ – поверхность скольжения как бы режет поверхность напластования пород, они в основном проявляются на склонах с горизонтальным залеганием слоев и с несогласным падением слоев. Эти оползни в основном ДЕТРУЗИВНЫЕ.

В зависимости от степени развития оползня выделяют ТРИ стадии состояния оползня:

- СТАДИЯ РАВНОВЕСИЯ – оползень находится в предельном состоянии;

- СТАДИЯ ДВИЖЕНИЯ – происходит смещение оползня;

- СТАДИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ или ЗАТУХАНИЯ – движение оползня прекратилось

Как видно из выше приведенного, причин, вызывающих нарушение устойчивости склонов, достаточно много, но конечном итоге движение горных масс происходит ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ. Геологический индекс оползней «dr».

ОПОЛЗНИ не благоприятно влияют на воздействие и эксплуатацию различных сооружений. Поэтому, при проведении инженерно-геологических изысканий необходимо выявлять участки, где могут быть оползни.