Мир Знаний

Экзогенные геологические процессы

Содержание.


1. Понятиепроцесса3

2. Географическоеположение илитерриториальная

приуроченность9

3. Условия ипричины ЭГП9

4. Методыинженерно-геологическихисследованийи

методы прогнозаЭГП11

5.Меры борьбыс ЭГП15


1. Понятиепроцесса


Каменныеосыпи и обвалыобразуютсяв горах в результатеразрушенияскальных массивови чаще всегов условияхсурового климата.Каменные осыпи(курумы, каменныепотоки, каменныереки) – скоплениякамней на склонах,занимающиеплощадь нередков несколькоквадратныхкилометрови гектаров(КоломенскийН.Б.). Они медленноспускаютсявниз, осложняястроительствокак на склонах,так и подножья.Каменные обвалыпредставляютсобой обрушениесо склоновкаменных масс(КоломенскийН.Б.). Они разнообразныпо размерам,составу, частоте,повторяемости.Обвалы возникаюткак на естественных,так и на искусственныхсклонах (в выемках).

На участкерасположениякаждой осыпивыделяютсяследующиехарактерныеэлементы (Рис.1): области питания,транспортировкии отложенияосыпи.


Рис.1.

Продольныйразрез каменнойосыпи.

На рисункеизображено:

а) кореннаяпорода б) осыпьпереходящаявнизу в россыпь

  1. областьпитания 2) областьтранспортировки3) область накопления.


В областипитания обычнонаходятсяразрушающиесятрещиноватыеутесы, от которыхвремя от времениотделяютсяобломки различныхразмеров. Чемкруче склони менее трещиноватмассив, темкрупнее обломки.От петрографическогосостава породы,пространственногосоотношениясистем трещини плоскостейнапластованиязависит формаобломков. Гранитыи другие массивныепороды даюткубовидные,матрацевидные глыбы с размерамиот несколькихметров до десятковсантиметров.Эффузивы, сланцы,мелкослоистыепороды даютплитчатую осыпьс размерамиобломков вдесятки сантиметров.Разрушающиесяутесы располагаютсячаще всего ввершине склона,но нередко ипо всему склону.Часты случаи,когда в областипитания разрушаютсяне отдельныеутесы, а весьсклон в целом.

Наблюдаютсяследующие формыдвижения осыпи:

  1. перекатываниеотдельныхобломков совершаетсяна сравнительнонебольшиерасстояния– не болеенесколькихметров, таккак даже движениеобломков,скатывающихсяиз областипитания, быстрозамедляетсяпри достиженииими поверхностиосыпи;

  2. соскальзываниегруппы обломковна площади внесколькоквадратныхметров с быстрымпродвижениемих вниз по склонуна несколькометров;

  3. постепенноескольжениевниз по склонувсей массыосыпи;

  4. смешанное(комбинированное),послойноедвижение;

  5. быстроесоскальзываниемассива осыпи(осов, иногдаобвал).

В плане осыпиимеют одну изследующих форм:(Рис. 2)

  1. узкая, слегкарасширяющаясяк низу «река»(поток, курум),изгибающаяся,ветвящаяся,сливающаясяс соседними.Она спускаетсяот отдельногоутеса, частопо желобу. Ширинаее от десятковдо сотен метров.В поперечномразрезе осыпьслегка выпуклая;

  2. быстрорасширяющийсякнизу треугольникс сильно выпуклойконическойповерхностью.Вершина приуроченаобычно к желобуна склоне; внизусоседние осыписливаются.Ширина и протяженностьконусов – десяткии сотни метров;

  3. широкийшлейф, равномернопокрывающийровный склон;

  4. округлоеили неправильнойформы пятнона склоне, неимеющее заметнойобласти питания.


Рис. 2.

Форма осыпейв плане.

а) узкаярасширяющаясякнизу «река»б) быстро расширяющаясякнизу «треугольник»в) широкий шлейфг) округлоепятно д) вершинасклона е) подножьесклона


По своемумеханическомусоставу и сложениюосыпи разнообразны,выделяютсяследующиеосновные типы:

  1. Крупноглыбовыеосыпи со свободнымипромежутками;размер обломковот несколькихметров до десятковсантиметров;величина скважностиэтих образованийдостигает30-40% (Рис. 3).


Рис. 3.

Каменнаяосыпь с крупнымикубовиднымиглыбами


  1. Крупноглыбовыеосыпи с мелкозернистымзаполнениемпромежутков.По сравнениюс первым типомони более устойчивына склонах всухом состояниии менее – вовлажном.

  2. Плитчатыесо свободнымипромежутками.

  3. Плитчатыес мелкоземистымзаполнителем.Влияние степениих увлажнениятакое же, каки во второмтипе.

  4. Щебнисто-хрящевые.Глинистыечастицы в хрящевомзаполнителепочти отсутствуют,что придаетосыпи известнуюустойчивость.

  5. Слоистые.В подвешенномслое они имеютмелкоземистыйзаполнитель,близ дневнойповерхности– свободныепромежутки.Эта особенностьих сложенияобусловливаеткомбинированнуюпослойнуюформу движения.Этот тип осыпейимеет наибольшеераспространение.В тех случаях,когда нижнийгоризонт такихосыпей скованвечной мерзлотой,он плотно скрепленс подстилающейпородой и натаких осыпяхнаблюдаетсялишь перекатываниеотдельныхобломков.

  6. Скрепленныеизвестковистымтравертином;отличаютсявысокой степеньюустойчивостина склонах(например,масандровскиеотложенияЮжного берегаКрыма).

  7. Рассеянныеосыпи. Глыбыне соприкасаютсядруг с другом;они залегаютне только наобнаженныхсклонах, но ина задернованных,где частичнопогружены вмелкоземистыйделювий.

Механическийсостав осыпейнеравномеренне только ввертикальномразрезе, но ипо площади.Книзу склонаувеличиваетсякрупностьобломков (чтосвязано с большейдальностьюперекатывания наиболее крупныхиз них); в нижнейи боковой частяхосыпи в первуюочередь начинаетсянакоплениемелкозема.Заметим, чтозаполнениеосыпи мелкоземомболее всегозависит отпетрографическогосостава породобломков, ихвыветриваемостии крутизнысклона.

Мощностьосыпей разнообразна.Она зависитот их положенияв рельефе, открутизны склонаи других причин.Обычно на склонахона составляетнесколькометров и увеличиваетсяк подножью.Осыпи, накопившиесяу подножий ввиде крупныхконусов, имеютмощности додесятков метров.

Обваламиназывают иобрушениенесколькихнебольшихкамней с откосажелезнодорожнойвыемки, и гигантскиеприродныекатастрофы,меняющие ликокружающихучастков земнойкоры. Крупныегорные обвалыредки, но следыих сохраняютсядолго.

Более частоповторяютсясравнительномелкие обвалы,происходящиена естественныхсклонах иискусственныхоткосах выемокгорных железнодорожныхмагистралейСНГ.

Источникомматериала дляобвала могутбыть: трещиноватыеи выветрелыеутесы, останцы;породы, слагающиесравнительноровные, но крутыесклоны; каменныеосыпи, залегающиена чрезмернокрутых, а вособенностивыпуклых склонах;древние мореныгорных ледников(валунники),отмытые отмелкозема иоказавшиесяв результатеразвития склонана чрезмернокрутых иливыпуклых егоучастках.

Высоты, скоторых падаютобвалы, разнообразны.На естественныхсклонах онисоставляютобычно несколькодесятков и дажесотен метров,на искусственныхоткосах – 25-30метров.

Наблюдаютсяследующие формыдвижения обвалов:движение сравнительнобольшой и компактноймассы обломков,которая тоскользит посклону, то совершает«прыжки», постепеннотеряя своюкомпактность;скачкообразноепадение отдельныхкамней, прикотором величинаскачков и скоростьполет книзу,как правило,увеличивается;прямое падениеобломков (наблюдаетсяочень редко).


2. Географическоеположение илитерриториальнаяприуроченность


Осыпи известныв СНГ во всехгорных районах.В Крыму и Карпатахих размеры ипричиняемыйими вред невелики.В высокогорныхрайонах Кавказаосыпи затрудняютстроительствои эксплуатациюавтодорог,вызывают разрушениевыемок и насыпей,требуют созданиядорогостоящихподпорныхстенок. Осыпиосложняютпромышленноестроительствов ряде районовКольскогополуостроваи СеверногоУрала. Гигантскиепо площадикаменные осыпи– препятствиедля транспортногостроительстваво многих районахПрибайкальяи Забайкалья.Осыпи широкораспространеныв Тянь-Шане,Алтае, Саянах,горах Якутиии Приморья.

Обвалы образуютсяпрактическиво всех горныхстранах, особенноже частые икрупные обрушенияпроисходятв областяхмолодых тектоническихвосходящихдвижений. Образуютсяобвалы на участкахраспространениялюбых скальных,а также наиболеепрочных полускальныхпород. Лишьлегко размокающиепороды обычноне дают обвалов.


3. Условияи причины ЭГП


Для оценкихарактера осыпинеобходим учетформы склона.На ровных склонахнаправлениедвижения обломкови форма осыпив плане зависятот характераобласти питания,а подвижностьосыпи – от общейкрутизны склона;осыпь можетнакапливатьсянепосредственнона склоне. Выпуклыесклоны способствуютнакоплениювверху массыготовых обрушитьсяобломков и ихбыстромусоскальзыванию;осыпь накапливаетсятолько у подножья.

На вогнутыхсклонах осыпьпополняетсяпостояннопадающимиотдельнымиобломками,накапливаетсяона и на склонеи у его подножья.

Следуетотметить, чтона склонах,осложненныхступенями изападинами,осыпь можетнакапливатьсяпри общей крутизнесклона на 5-7Обольше, чем приотсутствииэтих элементовмикрорельефа.

Подвижностьосыпей весьманеравномернав многолетнеми годовом разрезе;наибольшаяподвижностьотносится кпериодам дождейи снеготаяния.Бывают годы,когда активныеосыпи не совершаютподвижек.

Перемещениеосыпей вызываютсилы тяжести,известнаякрутизна склонов,восходящиетектоническиедвижения инекоторыедругие причины.Непосредственнымиповодами кподвижке осыпиили отдельныхее частей могутбыть: сильноеувлажнениеподошвы; толчкипри паденииновых обломков;увеличениеобщего весаосыпи за счетпополнения;порывы ветра;подрезка нижнейчасти осыпи;толчки приземлетрясениях;сотрясенияпри строительныхработах илиработе механизмов.

Причиныобразованияобвалов наестественныхсклонах очевидны– наличие силытяжести и разрушенныхпород, большаякрутизна склона.

Непосредственнымиповодами квозникновениюобвалов наестественныхсклонах и ввыемках могутпослужить:

  1. постепенноеисчезновениесцеплениямежду глыбойи массивомпороды в результатевыветривания,растрескиванияпороды, смачиванияглинистойпримазки, имеющейсяв трещинахмассивныхпород;

  2. расклинивающеевоздействиекорней, льда,мелких падающихобломочков;

  3. сейсмическиетолчки;

  4. сильныепорывы ветра;

  5. толчки отпадающих обломков;

  6. гидростатическоевоздействиеводы;

  7. сотрясениепри строительныхработах.


4. Методыинженерно-геологическихисследованийи методы прогнозаЭГП


Образованиеосыпей и обвалов– естественныйпроцесс формированиясклонов в горах,сложенныхскальнымипородами. Всовременнуюэпоху нам нередкоприходитсянаблюдатьосыпи, возникшиев сравнительноотдаленноевремя. Установлениеих возрастаимеет важноепрактическоезначение, позволяяоценить степеньустойчивостиосыпи за длительныйсрок. Наиболееобоснованныеданные в этомотношенииполучают благодарягеоморфологическомуанализу.

К числу наглядновидимых признаковподвижностиосыпи относятсяследующие:

  1. Наличие средизамшелых ивыветрелыхобломков болеесвежих глыб.

  2. Наличиескоплений глыбу деревьев снагорной стороны,а также наличиеподмятых поваленныхосыпью деревьеви кустов. (Рис.4.).


Рис. 4.

Каменнаяосыпь свалившаяпри своем движениикрупное дерево.


  1. Саблевиднаяформа деревьевна осыпи.

  2. наличие наповерхностиосыпи расселинпараллельныхподошве.

  3. Слабая степеньзалесённостиили отсутствиедеревьев наосыпи.

Достаточноустойчивы насклоне осыпи,не имеющиевидимых областейпитания. В этихслучаях важнооценить срок,прошедший современи отложенияосыпи.

При изучениирайона в целомперед инженером-геологомставятся следующиеосновные задачи:отображениена карте контуровосыпей с указаниемвозможногонаправленияих движения;установлениезакономерностейв распространенииосыпей в связис особенностямигеологическихусловий отдельныхучастков, в томчисле выявлениевзаимногорасположенияосыпей разныхтипов и разныхстадий развития;сбор общихданных о современнойстадии развитияосыпей в районе;выяснениенепосредственныхповодов подвижкиосыпей; сборданных о взаимодействииосыпей и инженерныхсооружений;общая характеристикаспособов борьбыс осыпями,применяемыхв районе; определениецелесообразностиосвоения длястроительстватех или иныхучастков, трасси т.п. и в случаенеобходимостивыработкипрограммыдальнейшихисследованийосыпей.

Основныеметоды работына данной стадии:комплекснаяинженерно-геологическаясъемка (масштаба1:200000 и крупнее)на базе использованияаэрофотоматериалов;обследованиесуществующихсооруженийи строительств;опросы населения;сбор данныхпо климату,сейсмичности;неоднократныеповторныеосмотры отдельных,наиболее характерныхосыпей; составлениеподолинныхведомостейосыпей по наиболееперспективнымв отношениистроительстваучасткам. Такиеведомостипозволяютпроводитьстатистическуюобработкуданных и обосноватьвыбор площадоки трасс, наименееподверженныхвредному воздействиюосыпей.

Осыпи должныбыть отображенына следующихкартах: геологической,четвертичныхотложений,геоморфологической,физико-геологическихпроцессов иинженерно-геологической.

В тех случаях,когда местоположениестроительнойплощадки илитрассы ужеопределено,а вблизи нееимеются осыпи,для проектированиязащитных сооруженийнеобходимоисследовать:геологическоестроение участка,состояниекоренных пород,образованиеглыб осыпи изаполнителя;геоморфологиюучастка, крутизну,микрорельефсклона; геологическийвозраст осыпи,стадию ее развития;механическийсостав, сложение,мощность осыпи;условия залеганияосыпи на склоне;степень подвижностиосыпи; причиныи формы движения;взаимодействиеосыпи с инженернымисооружениями.

Признакивозможногообвала утеса,участка крутогосклона: зияниепараллельныхсклону трещини падение мелкихобломков,расклинивающихтрещины; глухойшум, треск, исходящийиз массивапороды; проседаниеповерхностикрутого скальногооткоса; происходящиесейсмическиесотрясения.

Признакивозможногообвала осыпиили отдельногообломка: залеганиеосыпи или обломкавверху выпуклогокрутого склона,происходящаяподрезка склона;наличие в телеосыпи трещин разрыва; переходмелкозема впластичноеили текучеесостояние;происходящиесейсмическиесотрясения.

При изученииобвалов выделяютсядве стадии: а)выявлениеобвалоопасныхучастков иучастков, которымобвалы не угрожают;б) исследованиеотдельныхучастков будущегостроительства,а если требуется,то и обвалоопасныхучастков.

На первойстадии проведенияработ передгеологом ставятсязадачи:

  1. Выявлениеи картированиенеобвалоопасныхи обвалоопасныхв разной степении по разнымпричинам участков,а также соответствующихгеолого-географическихзакономерностей.

  2. Установлениевозможныхнаправленийдвижения иожидаемыхобъемов, скоростейи дальностипадения обвалов,составлениеведомостейобвалоопасныхучастков.

  3. Сбор натурныхи архивныхданных, а такжеопрос населенияо происходившихв районе обвалах.

  4. Анализ случаевразрушительногодействия обваловна сооруженияв районе, мерборьбы, оценкавозможныхубытков.

  5. Выработказадач дальнейшихисследований.

Основные виды работ наэтой стадии:комплекснаяинженерно-геологическаясъемка, в некоторыхслучаях опытноеобрушениенеустойчивыхкаменных масс;опросы.

На второйстадии работперед геологомставятся следующиезадачи:

  1. Рельеф,микрорельеф,и геологическоестроение склона,состояниесклона.

  2. Состояниеутесов, участковили каменныхскоплений,угрожающихобвалом

  3. Оценка возможногообъема обвала,направленияи дальностипадения.

  4. Оценка причини поводов обвалов.

  5. Признакиимевших местообвалов, дальностьпадения массиваи отдельныхкамней.

  6. Обводнениесклона за счетподземных води стекающихатмосферныхвод.


5. Мерыборьбы с ЭГП


Меры борьбыс осыпями вкаждом отдельномслучае должныбыть намеченытаким образом,чтобы каждойдействующейпричине, поводуподвижек былопротивопоставленоопределенноезащитное мероприятие.Поэтому классификациюосыпей длякакого-либорайона следуетстроить по темпризнакам,которые являютсяведущими привыборе защитныхмероприятий.Также следуетвыбирать градациивсех изучаемыхпоказателей,относящихсяк осыпям.

В современнойстроительнойпрактике противосыпей применяютследующиезащитные меры:

  1. Уборка частиосыпи, располагающейсявыше сооруженияпо склону;применяетсяпри большойподвижностиосыпи, при особойзначимостисооруженияс учетом техническойвозможности.

  2. Созданиев нижней частиосыпи контрфорсапутем искусственногоперемещениятуда частиматериалаосыпи, еслиосыпь подрезанавнизу склона.

  3. Упорядочениеповерхностиосыпи, уборканаиболеенеустойчивыхглыб, регулярнаяповторнаяуборка тогда,когда общиймассив осыпималоподвижен.

  4. Осушениеподошвы осыпи(перехват вод),проводимоев первую очередьв тех случаях,когда имеютсяручьи или родники,стекающие восыпь.

  5. Созданиеулавливающихстенок, берм,подпорныхстенок. Способпригоден восновном дляулавливанияотдельныхперекатывающихсякамней.

  6. Постройказащитных козырьковнад дорогамиили деривационнымиканалами. Возможнана сравнительнокрутых склонахдля защиты ототдельныхперекатывающихсяобломков.

  7. Сооружениекаменных галерейили тоннелейдля дорог.Необходимодля пропускаосыпей наддорогой, когданевозможнозадержатьмедленноесоскальзываниемассива значительнойпо толщинеосыпи.



Рисункипришлось положитьотдельно, таккак файл вместес ними превышалобъем разрешенныйдля отправкичерез сайт. 


Всеместа для рисунковподписаны.

Нумерацияв тексте соответствуетназваниямфайлов с рисунками!!!


Успешнойсдачи!


ГригорьевДмитрий

03.04.1999