ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
ТЕМА 5. ДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СКЛОНАХ.Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом состоянии. При определенных условиях и под влиянием силы тяжести они начинают смещаться вниз по склонам. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни. Осыпи и курумы Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физического выветривания. Породы растрескиваются, обломки скатываются и сползают вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. В состав осыпей входят обломки тех горных пород, которые слагают склоны. Характерной особенностью осыпей является их подвижность. По признаку подвижности их подразделяют на действующие, находящиеся в стадии интенсивного движения, затухающие и неподвижные. Действующие осыпи обнажены и лишены всякой растительности. Для затухающих осыпей свойственно развитие растительности (кустарники, слабый дерновый слой). Неподвижные осыпи полностью задернованы, покрыты кустарником и даже лесом. Осыпи значительно осложняют строительство. Обломочный материал засыпает сооружения, полезные площади. Для решения вопроса о защите сооружений от осыпей важно знать скорость их движения. С небольшими щебеночными осыпями борьба сводится к уборке той части обломочного материала, который расположен выше сооружения по склону. Из инженерных сооружений применяют улавливающие и подпорные стенки. В особо опасных местах, где развиты мощные медленно соскальзывающие осыпи, устраивают галереи и тоннели для дорог, организуют службу наблюдения. Курумы. В результате разрушения скальных пород у подошвы склонов скапливаются крупные обломки и глыбы. По своему местоположению обломки более всего тяготеют к пологим склонам. Так образуются каменные россыпи или курумы. Курумы распространены в тех же районах, что и осыпи. Характерной особенностью их является передвижение. Это обусловлено тем, что глыбы лежат на глинисто-суглинистом слое. В результате смачивания водой глинистой подстилки, глыбы получают возможность под действием собственного веса смещаться вниз по склонам. Курумы при своем движении разрушают сооружения, засыпают выемки и полезные площади. Наиболее часто в борьбе с курумами используют взрывные работы. Остановить курумы можно осушением их глинистой подстилки. Обвалы.
Обрушение более или менее крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением получило название обвала. Обвалы возникают на крутых склонах (более 45-50°) и обрывах естественных форм рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережье морей и т.д.), а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах. При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков устремляется вниз по склону, дробясь на более мелкие фракции и увлекая за собой попутный рыхлый материал. Образуется облако пыли, масса обломков падает в долины, разрушая здания дороги, запруживая реки. В большинстве случаев обвалы проявляются в периоды дождей, таяния снега, весенних оттепелей. Атмосферные и талые воды ослабляют связи в выветренных породах, утяжеляют массы грунта, оказывают давление на стенки трещин. По объему и характеру обрушения обвалы весьма различны. Это могут быть отдельные глыбы или масса пород в десятки кубических метров. В природных условиях нередко наблюдаются катастрофические обвалы, когда обрушиваются миллионы кубических метров пород. История знает много таких примеров. Гигантский обвал произошел в 1911 году на Памире. Обрушилось свыше 7 млрд. т пород. В результате запруживания реки образовалось Саредское озеро. Таким же путем возникло озеро Рица на Кавказе. Борьба с обвалами, особенно крупными, весьма затруднительна. Все мероприятия по борьбе с ними сводятся к предупреждению их возникновения и осуществлению защитных мероприятий. Оползни. Оползнем называется относительно медленное перемещение (скольжение) к базису эрозии земляных масс под влиянием силы тяжести в связи с изменением физических свойств грунтов при участии поверхностных и подземных вод, а также атмосферных агентов. Оползни явление частое и свойственно склонам долин, оврагов, балок, берегам морей, искусственным выемкам. Они приносят огромный вред, разрушая здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера. Так, 9 октября 1963 года на севере Италии оползень разрушил плотину Вайонт, высотой в 265,5 м. Погибло более 3000 человек, причинен огромный материальный ущерб. Горные массы, смещающиеся при оползании, называют телом оползня. Поверхность, по которой происходит смещение, называется поверхностью скольжения или поверхностью оползания. Рассматривая расположение оползня в целом по его движению сверху вниз, устанавливаются понятия правого и левого бортов оползня, а также его верхней и нижней границы. Часть поверхности скольжения расположена над телом оползня в виде уступа. Её хорошо видно после того, как произошло некоторое смещение. Этот видимый участок называют оползневым срывом или оползневым уступом. Верхняя грань оползневого срыва называется бровкой срыва. Площадка, образовавшаяся в результате смещения части склона, называется оползневой ступенью. Углубление в склоне, образованное после смещения оползневого тела, называют оползневым цирком или оползневой чашей (рис.5.1.). Рис. 5. 1. Схема общего строения и отдельных элементов оползня: 1 - деформация основания оползня; 2 - трещины вспучивания; 3 - зеркала скольжения; 4 - оползневые ступени; 5 - трещина разрыва; 6 - стенка срыва; 7 - бровка сброса. Причины образования оползней. Оползни вызываются совокупным действием ряда причин, указанных в таблице 5.1. Таблица 5.1.
Общие условия (пассивные причины) лишь способствуют образованию оползней, а активные причины непосредственно их вызывают. Геологическое строение может способствовать образованию оползней при наличии пород, обладающих способностью деформироваться и оползать в связи с минералогическим составом, структурой, характером цемента и родом материала. Примером служат меотические, майкопские, сарматские, юрские и другие глины. Оползни образуются там, где эти глины вскрываются оврагами и выемками. Новейшие, или молодые тектонические движения оказывают прямое влияние на развитие оползневых процессов на склонах. При подъеме какой-либо части территории увеличивается высота склонов, и тем самым, энергия всех денудационных процессов, в том числе и оползней. При опускании береговой полосы возрастает активность абразии и, как следствие, развиваются оползня. Условия рельефа, т.е. высота, крутизна склонов и расчлененность местности, очень часто благоприятствует развитию оползней. Чем выше и круче склон, при прочих равных условиях, тем больше возможностей для образования оползней. Изменение напряженного состояния глинистых пород проявляет себя главным образом путем перепада давления, когда давление у подножия крутого склона гораздо меньше, чем в массиве. Деятельность подземных вод, увлажняющих оползневые накопления и грунты несмещенной присклоновой зоны, является одной из важных причин, вызывающих оползни. Увлажнение подземными водами, выклинивающихся на склоне ранее оползших пород, всегда неравномерно и приводит к непрерывным смещениям отдельных частей оползня. Деятельность поверхностных вод состоит из работы рек (боковая эрозия) и волноприбоя моря (образия). Действие волноприбоя вдоль побережья моря является главным фактором, препятствующим выработке устойчивого профиля. Атмосферные осадки и выветривание оказывают большое влияние на ход денудационных процессов, в том числе на оползни. Землетрясения силой от 7 баллов и выше в результате толчков и сотрясений вызывают оползни. При землетрясениях силой менее 7 баллов ослабляется монолитность пород, и тем самым подготавливаются оползни. Деятельность человека по подсечке склонов, пригрузки их, увлажнению из различных искусственных источников, а также вырубка деревьев и кустарников, снятие дернового покрова, неправильная распашка, земляные работы и т.д. могут вызвать крупные оползни. Механическая устойчивость склона или степень устойчивости склона определяется соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону и сил, которые сопротивляются этому. Рис. 5.2. Схема сил, действующих на склоне: I - параллелограмм сил; II - при Куст. > I; III- при Куст. = I; IY - при Куст. < I.
Устойчивость земляных масс на склонах выражается уравнением:
Числитель отражает сумму сил, которые сопротивляются возникновению сползания, в знаменателе - сталкивающие силы. Сопротивление оползню оказывают сцепление и внутреннее трение пород. К сдвигающим силам относят вес массы породы, расположенных на них зданий и сооружений, гидростатическое и гидродинамическое давление подземных вод и т.д. При Куст. > I - склон находится в устойчивом состоянии; Куст. = I - это состояние называют предельным равновесием; при определенных условиях склон может стать оползневым; если Куст. < I - склон находится в неустойчивом положении, происходит оползень. Принципиально все оползни можно разделить на соскальзывающие и постепенно сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Большинство оползней смещается постепенно, хотя и с различной скоростью - от долей миллиметра в сутки до нескольких десятков метров в час. Классификация оползней предусматривает выделение: собственно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов и оползней - обвалов. Собственно оползни происходят только путем скольжения земляных масс по склону. Плоскость скольжения обычно располагается на значительных глубинах. Сплывы - смещения земляных масс на небольшой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до I м. Свойственным весеннему периоду времени года. Оползни - обвалы представляют собой смещение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала. Такие оползни ипичны для крутых склонов. Борьба с оползнями представляет сложную задачу. Это связано с многообразием причин, порождающих этот процесс. Противооползневые мероприятия назначают с учетом активности оползня. Различают оползни действующие и недействующие. Недействующие оползни движений не проявляют. Сползание произошло очень давно. Поверхность оползневого тела и следы смещения сглажены геологической деятельностью атмосферных вод. При подработке такие склоны могут приходить в движение. Действующие оползни требуют применения противооползневых мероприятий. Выбор того или иного мероприятия или комплекса мероприятий зависит от причины, которая порождает данный оползень. Все меры борьбы можно разделить на пассивные и активные. Пассивная борьба включает мероприятия профилактического порядка, запрещающие те или иные действия. Так запрещается: подрезать оползневые склоны; строить на склонах и около их бровок; производить взрывные и горные работы вблизи оползневой зоны; быстрое движение транспорта в оползневой зоне; уничтожение растительности на склонах; полив земельных участков и сброс на оползневые склоны поверхностных и подземных вод. Активные меры - это устройство инженерных сооружений и специаль-ные меры по закреплению пород оползневого склона или откоса выемки. Эти меры разделяют на 4 группы: I) борьба с процессами, вызывающими оползание; 2) удержание сползающих земляных масс; 3) увеличение сопротивления пород сдвигающему усилию; 4) съем оползневых масс до устойчивых пород. К первой группе относят следующие мероприятия: устройство регулируемого стока поверхностных вод, устройство дренажей. К мероприятиям второй группы относится устройство подпорных стенок, свай-шпонок и др. Основание подпорных стен должно быть заглублено ниже поверхности скольжения. За стенами устраивается дренаж для отвода подземных вод. К третьей группе мероприятий можно отнести сравнительно редко применяемые способы закрепления пород с целью увеличения сдвигающим усилиям. Сюда относят силикатизацию, цементацию и другие способы. Съем оползневых масс - эффективный способ, но дорогостоящий и трудоемкий. Его применяет в случаях небольших оползневых тел. При строительстве Мингичаурской ГЭС, например, был смыт гидромониторами оползень довольно крупных размеров. Суффозия. В процессе фильтрации вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок и т.д. Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией (от латинского - подкапывание). Различают два вида суффозии - механическую и химическую. При механической суффозии фильтрующая вода отрывает от породы и выносит во взвешенном состоянии целые частицы. При химической суффозии вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения. При одновременном действии этих двух видов суффозии иногда применяют термин - химико-механическая суффозия. Такая суффозия может быть в лессовых породах, где растворяется карбонатное, цементирующее вещество и одновременно выносятся глинистые частицы. Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления и превышения некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв частиц и вынос их во взвешенном состоянии. Суффозия наиболее свойственна неоднородным породам и может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли. В глубине массива перенос мелких частиц осуществляется водой из одних пластов в другие или в пределах одного пласта. Это приводит к изменению состава пород этих пластов, образованию подземных каналов. Как механическая, так и химическая суффозия активно проявляется также вблизи поверхности земли при естественном или искусственном изменении гидродинамических условий. Химическая суффозия может протекать длительное время и выщелачивать не только карбонаты и другие сравнительно легко растворимые вещества, но кремнезем. При значительном растворении пород химическая суффозия переходит в карстовый процесс. При исследовании пород, в которых наблюдается или возможна фильтрация воды, необходимо выявлять их способность к суффозии. Следует учитывать, что при малом гидродинамическом давлении в породах может происходить только фильтрация воды, при повышении давления начинается суффозия и при еще большем давлении – возникает плывун. Для выяснения этих свойств определяют критические градиенты и давление воды, при которых начинается процесс суффозии. Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчивости зданий и сооружений. С суффозией следует активно бороться. Основой всех мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями: регулированием поверхностного стока атмосферных вод и гидроизоляцией поверхности земли; перекрытием места выхода подземных вод тампонированием или присыпкой песка; устройством дренажей для осушения пород или уменьшением скорости фильтрации воды; упрочнением ослабленных суффозией пород методами силикатизации, цементации, глинизации и т.д.; применением особых видов фундаментов, например, свайных. Плывуны. Плывунами в строительной практике называют водонасыщенные, рыхлые породы, обычно пески, которые при вскрытии различными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости. Плывунные свойства, кроме песков, при определенных условиях могут проявлять пылеватые суглинки, супеси, гравийные отложения, т.е. породы, обладающие значительной пористостью. Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которое создается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод при вскрытии котлована (траншей и т.д.). В связи с обычно малой водопроницаемостью плывунных пород гидравлический градиент вызывает фильтрационное давление на частицы породы, обусловливая их движение по направлению градиента, или, иначе говоря, в сторону разгрузки в котлован. В плывунном состоянии породы утрачивают всякие структурные связи. Частицы переходят во взвешенное состояние. Интенсивность плывунных явлений в породах зависит от величины градиента, гранулометрического и минералогического состава, формы частиц, плотности породы и других факторов. Плывуны, находящиеся в покое, слабо отдают воду и мало водопроницаемы. А.Ф.Лебедев разделил плывуны на ложные (псевдоплывуны) и истинные. Ложные плывуны - породы, не имеющие структурных связей, различные пески и гравелистые отложения. Переход в плывунное состояние происходит под действием высокого гидродинамического потока подземных вод. Коэффициент фильтрации достигает 1-2 м/сут., и более. Частицы породы находятся во взвешенном состоянии. Трение между ними сводится к нулю. Пески этого вида плывуна очень легко оплывают. Объемная масса в безводном состоянии колеблется от 1,5 до 1,75 т/м3. Вода светлая или слабо мутная. Характерной особенностью ложных плывунов является довольно легкая отдача ими воды. При высыхании они образуют рыхлую или слабо сцементированную массу. Истинные плывуны - породы с коагуляционными или смешанными связями - глинистые пески, а также супеси, суглинки. Переход в плывунное состояние определяется невысоким гидродинамическим давлением и присутствием притягивающих к себе влагу (гидрофильных) коллоидных и глинистых частиц. Вокруг этих частиц формируются пленки связанной воды, что ослабляет структурное сопротивление и уменьшает водопроницаемость пород. Объемная масса истинных плывунов в безводном состоянии равна 1.8-2.2 т/м3. При высыхании истинные плывуны, вследствие склеивающего действия коллоидных частиц образуют довольно сильно сцементированные массы, обычно необратимые. Характерной особенностью истинных плывунов является слабая отдача воды. Они "плывут" в основном за счет физически связанной воды. Плывуны осложняют строительство. Они создают большие трудности в переходе строительных выработок, стремясь заполнить выработанное пространство. Так, в 1932 г. в одном из угольных карьеров в Германии катастрофический поток плывуна переместил 1,5 млн. т песка, засыпав разрабатываемый пласт угля слоем рыхлой породы мощностью 19 м. Этот поток за несколько минут затопил экскаватор и другие механизмы. При условии замкнутого пространства плывуны могут быть надежными основаниями, но создавать такой контур трудно. Возможно выпирание плывунов из-под фундаментов. Это вызывает оползни, провалы поверхности, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен появлением суффозии на окружающей территории. Опасна подрезка склона, дающая выход плывунам. Примером может служить случай со 100-метровым трамплином на Ленинских горах в Москве. После строительства трамплина строители начали подрезать грунт в нижней части склона, чтобы придать ему необходимую кривизну для безопасного приземления лыжников. Были вскрыты плывуны, которые стремительно заполнили выемку и затопили экскаватор, они вызвали оседание откоса. Плывуны крайне чувствительны к вибрации и динамическим ударам. Это вызывает повреждение сооружений, даже значительно удаленных от места возмущения. Все способы борьбы с плывунами можно разделить на следующие 3 группы: а) искусственное осушение плывучих пород в период строительства (открытая откачка из котлованов, иглофильтры и т.п.); б) крепление плывунов путем ограждения (шпунты); в) закрепление самих плывунов путем изменения их физических свойств (силикатизация, цементация, замораживание, электрохимические способы закрепления и т.д.).
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|