Оползни

Оползни - это смещение на более низкий уровень части горных пород, слагающих склон, в виде скользящего движения в основном без потери контакта между движущимися и неподвижными породами. Движение оползня начинается вследствие нарушения равновесия склона и продолжается до достижения нового состояния равновесия. Перемещение значительной массы породы, вызванное оползнем, может привести к тяжёлым последствиям. Оползни могут разрушить различные объекты, а в некоторых случаях и населённые пункты, погубить сельскохозяйственные угодья, повредить коммуникации, туннели, телефонные и электрические сети, угрожать водохозяйственным сооружениям (плотинам).

Основные причины образования оползней: чрезмерная крутизна склона (откоса); перегрузка верхней части склона инженерными сооружениями; нарушение целостности пород склона оврагами, траншеями; подрезка склона у его подошвы; увлажнение подошвы склона; смачивание плоскостей напластования (контактов) подземными водами в результате обильных дождевых осадков и бурного таяния снега [14].

Движение оползня начинается с момента, когда коэффициент устойчивости склона, определяемый согласно рекомендациям предыдущего параграфа, становится меньше единицы.

Для получения представления о последующем движении оползня рассмотрим два важных частных случая: когда его тело сложено из глинистых пород и из скальных пород.

В первом случае сопротивление движению оползня обычно определяют сцеплением С (угол внутреннего трения глин <р « 0).

Энергетический баланс массы т, смещающейся вниз по склону под углом [3 (рис. 22), может быть представлен в виде

1 / 2 Л ГТ

у т -mg-NH-CL--(3.13)

/ L sin р

где mg - вес оползня; АН - его вертикальное смещение; L - площадь контакта оползня; CL - сила сцепления; - смещение по склону; v - скорость sinP

оползня.

Принимая ширину оползня, равной единице измерения, его массу можно представить в виде т = pLS т, где 5 - средняя толщина (мощность) оползня, р - плотность материала. Тогда

V2 =2- g—А—- -Atf. (3.14)

ро sin р )

Видно, что при р = const возникающий оползень продолжает смещаться с нарастающей скоростью (при изменении величины АН от 0 до /7). Во втором случае сопротивление движению оползня определяется не сцеплением, а коэффициентом сухого трения /. Энергетический баланс массы оползня, смещающейся по склону, запишется в виде

mv2 = mg ? AH - mg ? fAH ? ctgP, (3.15)

где используются те же обозначения, что и в соотношениях (3.13) и (3.14).

Принимая, что f ® tgg>, где ср - угол внутреннего трения материала оползня (близкий к углу естественного откоса), можно получить

Схема оползня

Рис. 22. Схема оползня

Видно, что образовавшийся оползень смещается вниз по склону также с нарастающей скоростью. Кроме того, смещение из неподвижного состояния произойдёт только при условии

(3.16)

tg

С1

tgP

или a < р. Оползень прекращает движение на равнине у подножия склона (рис. 22).

Следует отметить, что коэффициент устойчивости склона со временем может меняться. Так при проведении специальных инженерных мероприятий он может увеличиться, но обычно в результате негативных природных явлений и ошибок хозяйственной деятельности человека он уменьшается. Учёт таких воздействий проводится введением в коэффициент устойчивости определённых поправок [14].

Для определения поправок рассчитывают среднее годовое уменьшение коэффициента устойчивости за год Дх- Находят зависимость амплитуды обратимых колебаний коэффициента устойчивости от негативных воздействий и вычисляют среднюю величину амплитуды его отрицательного отклонения А%Ср и максимальную её величину ДХтах за период времени Т.

Определяют возможность оползня в конце периода Т по соотношению

(3.17)

где % - коэффициент устойчивости склона в конце периода Г; хо - начальное значение коэффициента устойчивости. Если х _ ДХтах > 1, то оползень маловероятен; если х - ДХтах < 1, то оползень возможен; если х - ДХср < 1, то вероятность оползня велика.

Вероятное время возникновения оползня Г* оценивают по соотношению

(Хо ^Xmax О

Лх

(хо-Ахф-1)

АХ

(3.18)

Пример. Определить вероятное время возникновения оползня. Начальное значение коэффициента устойчивости склона хо = 1,27. Среднее годовое уменьшение коэффициента устойчивости вследствие равномерного подмыва подошвы склона Дх = 5-КУ3. Среднее годовое отрицательное отклонение коэффициента устойчивости в результате колебаний водонасыщенности склона составляет Дхср = 0,03; максимальное отрицательное отклонение коэффициента УСТОЙЧИВОСТИ За 50 Лет ДХтах = 0,1.

Решение. Время вероятного смещения оползня вычисляем по соотношению (3.18)

  • 1,27-0,1-1 1,27-0,03-1
  • 0,005 < 0,005

то есть через 34...48 лет.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >