Куpумы и солифлюкция. Инженерно-геологическое значение и методы борьбы.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 8Следующая ⇒

Солифлюкцией[solum — почва, грунт; fluxus — течь] называется медленное перемещение протаивающих переувлажненных почв и дисперсных грунтов на пологих склонах, возникающее под влиянием попеременного промерзания и протаивания почв и пород, действия силы тяжести, криогенных процессов (миграция влаги, смена фаз воды, пучение и усадка при промерзании и протаивании) и др.

Солифлюкционное течение грунтов происходит по мерзлой поверхности не оттаявшего основания, сцементированного льдом.

Солифлюкция широко развита в полярных областях и высокогорных странах умеренного пояса, в областях распространения многолетнемерзлых и сезонно мерзлых глубоко промерзающих пород.

Условия образования солифлюкции

Солифлюкция возможна при следующих условиях:

1) приходящие в движение породы должны быть представлены тонкодисперсными пылеватыми грунтами;

2) влажность грунтов должна достигать полной влагоемкости;

3) на участках развития солифлюкции должны быть уклоны, обеспечивающие медленное течение грунтов (3—10°).

Курумы

Курумами называются сформировавшиеся в суровых климатических условиях скопления крупнообломочного материала на склонах крутизной меньше угла естественного откоса обломков, перемещающиеся под определяющим воздействием криогенной и термогенной десерпции. [Тюрин, 1982].

Распространены в полярных областях и высокогорных районах, особенно в зоне 54—64°с.ш.

Действующим фактором, вызывающим перемещение курумов, является десерпция (от лат. deserptio - сползание, опускание).

Термогенная или температурная десерпция - движение, вызванное изменением объема материала в результате периодического изменения его температуры..

Криогенная десерпция заключается в том, что пучение пород при их промерзании на склоне происходит по нормали к последнему, а движение при оттаивании — под воздействием силы тяжести — по вертикали.

Условия формирования курумов

1) наличие многолетнемерзлых пород или глубокого сезонного промерзания;

2) суровый климат, благоприятствующий интенсивному криогенному выветриванию скальных пород и преобразованию рыхлых обломочных отложений;

3) наличие склонов с крутизной от 3—5° до угла естественного откоса грубообломочного материала и благоприятной экспозиции;

4) близкое к дневной поверхности залегание скальных пород, трещиноватых, но устойчивых к выветриванию. Мощность СТС (CMC) должна быть больше мощности чехла рыхлых отложений;

5) существенные колебания температур на поверхности грунта, приводящие к термогенной десерпции;

6) большое количество атмосферных осадков или геоморфологические предпосылки для концентрации поверхностного и подповерхностного стоков, способствующих интенсивным процессам суффозии мелкодисперсного материала;

7) сегрегационное льдообразование в СТС, приводящее к криогенной десерпции.

Меры борьбы с оползнями.

Противооползневые мероприятия

§ изменение рельефа (планировка) склона: срезка, террасирование, контрбанкеты;

§ регулирование стока поверхностных вод устройством системы поверхностного водоотвода и предотвращение инфильтрации воды в грунт;

§ защита от подмыва и размыва, борьба с эрозией дамбами, пляжами и др.;

§ искусственное понижение уровня подземных вод для устранения их разупрочняющего воздействия на грунты и снижения фильтрационного давления: водопонизительные скважины, различные дренажи;

§ агролесомелиорация: многолетние травы, деревья, кустарники для укрепления грунта корневой системой, осушения, предотвращения эрозии, уменьшения инфильтрации, снижения воздействия выветривания;

§ техническая мелиорация: цементация, смолизация, силикатизация, электрохимическое и термическое закрепление грунтов для обеспечения устойчивости склонов (откосов) в слабых и трещиноватых грунтах;

§ защитные покрытия из торкретбетона, набрызг-бетона и др., наносимые на укрепленную анкерами сетку: защита обнаженных склонов (откосов) от выветривания, образования вывалов и осыпей.

§ удерживающие сооружения: подпорные стены, свайные конструкции и столбы, анкерные крепления, поддерживающие стены и контрфорсы, облицовочные стены, покровные сетки в сочетании с анкерными креплениями;

§ профилактические мероприятия и стационарные режимные наблюдения.

Лавины, факторы, влияющие на возникновение лавин, изучение лавин и противолавинные мероприятия.

Лавина представляет собой быстро движущуюся под действием силы тяжести снежную массу и в зависимости от соотношения основных компонентов лавинного снега проявляет большее или меньшее сходство с другими явлениями гравитационного быстрого движения скальной, грунтовой, водогрунтовой, ледяной, водоснежной и снеговоздушной масс: оползнями, осыпями, селями. С последними лавины часто связывают одни и те же пути: нередко лавинные лотки являются лотками движения селей.

Причины возникновения лавин

Лавины образуются при достаточном снегонакоплении и на безлесных склонах крутизной от 15 до 50°. При крутизне более 50° снег просто осыпается, и условия к образованию снежной массы не возникают. Оптимальные ситуации для возникновения лавин складываются на заснеженных склонах крутизной от 30 до 40°. Там лавины сходят тогда, когда слой свежевыпавшего снега достигает 30 см, а для старого (лежалого) необходим покров толщиной 70 см. Считается, что ровный травянистый склон крутизной более 20° лавиноопасен, если высота снега на нем превышает 30 см. С увеличением крутизны склонов возрастает вероятность образования лавин. Кустарниковая растительность не является препятствием для схода. Наилучшим условием для начала движения снежной массы и набирания ею определенной скорости является длина открытого склона от 100 до 500м. Многое зависит и от интенсивности снегопада. Если за 2-3 дня выпадет 0, 5 м снега, то это обычно не вызывает опасения, но если это же количество выпадет за 10 - 12 ч, то сход вполне возможен. В большинстве случаев интенсивность снегопада 2-3 см/ч близка к критической.

Немалое значение имеет и ветер. Так, при сильном ветре достаточно прироста в 10 - 15 см, как уже может возникнуть лавина. Средняя критическая скорость ветра равна примерно 7-8 м/с.

Одним из важнейших факторов, влияющих на образование снежных лавин, является температура. Зимой при относительно теплой погоде, когда температура близка к нулю, неустойчивость снежного покрова сильно увеличивается, но быстро проходит (либо сходят лавины, либо снег оседает). По мере понижения температуры периоды лавинной опасности становятся более длительными. Весной с потеплением возрастает вероятность схода мокрых лавин. Поражающая способность различна. Лавина в 10 м ³ уже представляет опасность для человека и легкой техники. Крупные - в состоянии разрушить капитальные инженерные сооружения, образовать трудно- или непреодолимые завалы на транспортных трассах.

Скорость является одной из основных характеристик движущейся лавины. В отдельных случаях она может достигать 100 м/с. Дальность выброса важна для оценки возможности поражения объектов, расположенных в лавиноопасных зонах. Различают максимальную дальность выброса и наиболее вероятную, или среднемноголетнюю.

Наиболее вероятную дальность выброса определяют непосредственно на местности. Ее оценивают при необходимости размещения сооружений в зоне действия лавин на длительный период. Она совпадает с границей конуса выноса лавинного очага. Повторяемость схода лавин является важной временной характеристикой лавинной деятельности. Различают среднемноголетнюю и внутригодовую повторяемость схода. Первая определяется как частота образования лавин в среднем за многолетний период. Внутригодовая повторяемость - это частота схода за зимний и весенний периоды. В отдельных районах лавины могут сходить по 15 - 20 раз в год.

Плотность лавинного снега является одним из важнейших физических параметров, от которого зависит сила удара снежной массы, трудозатраты на ее расчистку или возможность движения по ней. Она составляет для лавин из сухого снега 200 - 400 кг/м³ для мокрого - 300 - 800 кг/м ³.

Важным параметром, особенно при организации и проведении аварийно-спасательных работ служит высота лавинного потока, чаще всего достигающего 10 - 15 м.

Потенциальный период лавинообразования - это интервал времени между сходами первых и последних лавин. Эта характеристика обязательно учитывается при планировании режима деятельности людей на опасной территории. лавина снежный разрушительный стихийный

Необходимо также знать количество и площадь лавинных очагов, сроки начала и окончания лавиноопасного периода. В каждом районе эти параметры различны. В России чаще всего такие стихийные бедствия случаются на Кольском полуострове, Урале, Северном Кавказе, на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке. Лавины на Сахалине имеют свои особенности. Там они охватывают все высотные зоны - от уровня моря до горных вершин. Сходя с высоты 100 - 800 м, вызывают частые перерывы в движении поездов на Южно-Сахалинской железной дороге. В подавляющем большинстве в горных районах лавины сходят ежегодно, а иногда и несколько раз в год. Как они классифицируются?

Для оценки вероятности схода лавин свежевыпавшего и метелевого снега используют 10 основных лавинообразующих факторов (Инженерная геология…, 2013).

1. Высота старого снега. Снег сначала заполняет неровности на склоне, и лишь после этого может возникнуть ровная гладкая поверхность, способствующая соскальзыванию новых слоев снежного покрова. Поэтому чем больше высота старого снега до начала снегопада, тем больше вероятность образования лавин.

2. Состояние старого снега и его поверхности. Характер поверхности снега влияет на сцепление сжевывавшего снега со старым. Гладкая поверхность ветровых снежных плит или ледяная корка благоприятствуют сходу лавин. Особенно предрасполагает к лавинообразованию наличие слоев и прослойков глубинной изморози. Шероховатая поверхность, ветровые заструги, ноздреватые корки от дождя, наоборот, уменьшают возможность лавинообразования.

3. Высота свежевыпавшего или отложенного метелью снега. Увеличение высоты снежного покрова- один из важнейших факторов лавинообразования. Количество выпавшего снега часто используется в качестве показателя потенциальной лавинной опасности.

4. Вид свежевыпавшего снега. Тип выпадающих твердых осадков влияет на механические свойства снежного покрова и его сцепление со старым снегом. Так, при выпадении призматических и иглообразных кристаллов или звездчатых кристаллов в морозную безветренную погоду образуются рыхлый снежный покров, характеризующийся малым сцеплением. Наибольшая вероятность образования лавин возникает при формировании покрова из свежевыпавшего пушистого и сухого мелкозернистого снега.

5. Плотность свежевыпавшего снега. Наибольшая вероятность образования лавин наблюдается при образовании снежного покрова малой плотности – менее 100 кг/ м3.Повышение плотности снега уменьшает вероятность возникновения лавин, но это правило не относится к снежным плитам, образующихся во время метелей.

6. Интенсивность снегопада (скорость отложения снега). При малой интенсивности снегопада уменьшение показателя устойчивости снежного покрова на склоне в результате увеличения сдвигающих усилий компенсируется увеличением устойчивости за счет повышения сцепления и коэффициента трения при уплотнении снега. По мере увеличения скорости отложения снега влияние увеличения его массы преобладает над влиянием его уплотнения, и создает условия для уменьшения устойчивости снежного покрова и образования лавин.

7. Количество и интенсивность выпадения осадков – фактор, характеризующий приращение массы снега на единицу площади горизонтальной проекции склона, в том числе с учетом жидких осадков и метелей.

8. Оседание снега. Процесс уплотнения и оседания выпадающего снега увеличивают его сцепление и коэффициент внутреннего трения и этим способствуют повышению устойчивости снежного покрова.

9. Ветер. Ветровой перенос приводит к перераспределению снежного покрова, образованию твердых корок, снежных плит и надувов. Ветер образует снежные карнизы и ниже их – скопления рыхлого снега. Сильный ветер создает подсос воздуха из снежной толщи, чем способствует миграции водяных паров и разрыхлению нижних слоев снега. В процессах лавинообразования ветер играет важную роль, особенно как фактор метелевого снегопереноса.

10. Температура. Влияние температуры на лавинообразование многостороннее. Температура воздуха влияет на вид выпадающих частиц твердых осадков, на формирование, уплотнение и температурный режим снежного покрова. Различие в температуре снежного покрова по глубине определяют и процессы температуроградиентного метаморфизма. Быстрое понижение температуры воздуха может приводить к образованию температурных трещин разрыва снежного пласта и возникновению лавин.

К активным методам противолавинной защиты относят мероприятия, направленные на инициирование схода лавин, чтобы последствия этого были минимальными. Для этих целей издавна применялась стрельба из артиллерийского орудия (причем как снарядом — в область нахождения опасной снежной массы, так и холостым выстрелом, с целью создания акустического воздействия, приводящего к преднамеренному сходу лавины). Издавна применяются методы простой «подрезки» снежных масс лыжами и обвала снежных козырьков, но эти способы требуют хороших навыков и очень опасны.Наиболее современный путь предотвращения негативных последствий лавин — активная динамическая противолавинная защита, представляющая собой устройства, размещающиеся в местах наибольшего лавинообразования и управляемые дистанционно, которые позволяют воздействовать на снежные массы с целью искусственного схода лавины, с помощью сжатого воздуха или взрывов газовоздушной смеси.

Пассивные меры противолавинной защиты направлены на удержание снега на склоне и недопущение схода лавин либо на направление сошедших лавин в безопасном направлении. К таким мерам относится возведение на склонах противолавинных барьеров, лотков, лавинорезов и дамб (Садаков, 2009). На линейных объектах, таких, как автомобильные или железные дороги, сооружают лавинозащитные галереи.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒