Classification of factors affecting landslides UDC 622.011.4+622.023 Moldakunova N

UDC 622.011.4+622.023
Classification of factors affecting landslides
Moldakunova N1., Kurmanbekkyzy N.2
1
2
Issyk-Kul State University by K.Tynystanov. Karakol sity, Kyrgyzstan.
Kazakh State Women's Pedagogical University. Almaty, Kazakhstan. E-mail: [email protected]
Keywords: landslide, tectonic movement, terrain, geological structure.
Abstract. The question of sustainability of mountain slopes is relevant for regions with mining and sladchatym
relief structure. Landslides are common in those areas where erosion is actively manifest slopes. They occur in the case
when the mass of rocks that form the mountain slopes lose support vrezultate disequilibrium rocks caused by water
washing away, weakening the strength of rocks by weathering and wetting precipitation and groundwater due to seismic
effects, as well as construction and economic activities carried out without taking into account the geological conditions.
Large landslides occur most often as a result of a combination of several of these factors: for example, on the slopes,
composed of alternating waterproof (clay) and water-bearing rocks, especially if these layers are tilted in one direction or
crossed cracks directed the slope. Almost the same risk of landslides pose a created man dumps rocks near the mines and
quarries. Since many towns in Kyrgyzstan and Kazakhstan are located in mountainous areas, the manifestation of
landslides and prevention requires a careful study of this process for these regions. This article provides a complete
analysis of the factors influencing the manifestation of landslide processes.
УДК 622.011.4+622.023
Классификация факторов влияющих на образование оползней
Молдакунова Н1., Курманбеккызы Н2
Иссыккульский государственный университет им.К.Тыныстанова. г.Каракол, Кыргызстан.
Казахский государственный женский педагогический институт. г.Алматы, Казахстан.
[email protected]
1
2
E-mail:
Ключевые слова: оползень, тектонические движения, рельеф, геологическое строение.
Аннотация. Вопрос устойчивости горных склонов является актуальным для регионов с горно-сладчатым
строением рельефа. Оползни обычное явление в тех местностях, где активно проявляются процессы эрозии
склонов. Они происходят в том случае, когда массы породы, слагающие склоны гор, теряют опору в результате
нарушения равновесия пород, вызванного подмывом водой, ослабления прочности пород при выветривании и
переувлажнении осадками и подземными водами, вследствие сейсмических воздействий, а также строительной и
хозяйственной деятельности, проводимой без учета геологических условий. Крупные оползни возникают чаще
всего в результате сочетания нескольких таких факторов: например, на склонах гор, сложенных чередующимися
водоупорными (глинистыми) и водоносными породами, особенно если эти пласты наклонены в одну сторону или
пересечены трещинами, направленными по склону. Почти такую же опасность возникновения оползней таят в
себе создаваемые человеком отвалы пород вблизи шахт и карьеров. Так как многие населенные пункты и
Кыргызстана, и Казахстана расположены в горных местностях, проявление оползней и их предупреждение
требует тщательного исследования этого процесса для этих регионов. В данной статье дан полный анализ
факторов влияющих на проявление оползневых процессов.
Горно-складчатые страны, к которым относится Кыргызстан весьма уязвимы и крайне
чувствительны к изменениям природной среды системы Земли в связи с их геодинамическими
движениями, высокой сейсмической активности и высотной климатической поясности,
благоприятствующих развитию многоступенчатых стихийных бедствий и катастроф.
Кыргызская Республика расположена в зоне интенсивного столкновения двух
гигантских литосферных плит планетарного масштаба: Евро-Азиатской с севера и ИндоАвстралийской с юга, которые ответственны за развитие горнообразовательных процессов и,
соответственно, целого спектра природных стихийных бедствий и катастроф.
Горная система с позиций подверженности чрезвычайным ситуациям природного,
техногенного, экологического и социально-биологического характера представляется особо
уязвимой. Высокогорность страны создает благоприянные условия для сейсмотектонических
движений обуславливающих развитие оползней, обвалов, камнепадов, селей, и паводков,
лавин, землетрясений, подтоплений, прорывоопасных озер, геокрилогических и иных
опасностей.
По данным МЧС КР на территории республики в настоящее время не менее 5000
оползней, от древнего до более молодого и современного возрастов получили развитие
преимущественно в низко- и среднегорных ярусах рельефа, редко в высокогорной зоне, число
которых ежегодно возрастает в связи с активизацией взаимодействующих современных
геодинамических движении, сейсмичности, подъемом уровня подземных вод, аномальным
количеством выпавших атмосферных осадков, а также инженерно-хозяйственной
деятельностью человека, нарушающей баланс устойчивости склона в горных зонах.
Оползневые, как и другие склоновые процессы, представляют собой продолжительные
по времени последовательные события, начиная от их возникновения и кончая результатами.
Некоторые оползни происходят в особых условиях и продолжаются несколько секунд, ущерб
при этом легко восстановить. Чаще, однако, оползни образуются под влиянием геологических,
топографических и климатических факторов, которые характерны для больших территорий. В
этом случае необходимо понять причины, чтобы избежать аналогичных оползней и взять их
под контроль.
Оползни природных склонов вызываются совокупным действием ряда причин. Нет
единой универсальной причины, которая во всех случаях вызывала бы оползни. Только
совместное, иногда длительное действие ряда факторов может вызвать различные по типу
смещения земляных масс. [1]
Следует различать общие условия, которые только способствуют образованию
оползней (геологическое строение, тектонические движения, условия рельефа) и активные
причины, непосредственно их вызывающие: изменение напряженного состояния глинистых
пород, подземные и поверхностные воды, выветривание, атмосферные осадки, землетрясение,
некоторые виды деятельности человека.
Геологическое строение. Если какой-либо склон сложен, например, песками, то нет
оснований ожидать развития на таком склоне оползней. Наоборот, наличие глинистых пород
или их чередование с другими породами (песчаными или скальными) определяет возможность
образования оползней. Имеются глины обладающие способностью сравнительно быстро
деформироваться и оползать, что зависит от их минералогического состава (наличие главным
образом монтмориллонита), структуры и рода цемента [2]. К таким глинам следует отнести:
бурые, пестрые, скифские, мэотические, майкопские, сарматские, юрские и др. Там, где эти
глины вскрываются оврагами, выемками или выходят на склонах к реке или морю, обычно
образуются крупные оползни.
Тектонические движения. Оползни могут развиваться в породах скальных, если они
трещиноваты и подверглись выветриванию с образованием глинистых продуктов, а так же в
сланцевых породах при определенном падении пластов и складчатости [3] .
Существенным фактором развития оползней на склоне является угол падения
напластований различного происхождения относительно откосов выработок на склоне.
Падение напластований под углом в сторону откоса более 350, как правило, приводит к потере
устойчивости, а менее 20-250 – склон можно считать устойчивым. [4]
Новейшие, или молодые, тектонические движения оказывают известное влияние на
образование оползней. При подъеме какой-либо части территории увеличивается высота
склонов и глубина эрозионного вреза, а значит, и энергия денудационных процессов, в том
числе и оползней.
При опускании береговой полосы возрастает активность абразии и, как следствие
развиваются оползни.
Условия рельефа, т.е. высота, крутизна склона и расчлененность местности, в известной
мере определяют возможность образования оползней. Чем выше и круче склон, тем реальнее
опасность смещения земляных масс.
Переходя к характеристике активных причин, вызывающих оползни, следует отметить,
что, как правило, оползневые явления возникают вследствие деформаций толщи (или пластов)
глинистых пород, в особенности, если эти породы залегают в основании склона.
Если глинистых пластов, слагающих склон, несколько, то будут образовываться
многоярусные оползни. В этом случае породы, залегающие над глинами, следует
рассматривать как нагрузку, а глины как зону деформаций.
Изменение напряженного состояния глинистых пород, залегающих в присклоновой
зоне, является основной причиной деформации глин, влекущих за собой смещение земляных
масс.
Глина в отдалении от откосов находится в состоянии гидростатистического обжатия,
т.е. главные вертикальные σ1 и горизонтальные σ2 , σ3 напряжения равны [рис.1] . Однако в
присклоновой зоне главное горизонтальное напряжение снимается, что приводит к разности
напряжений σ1- σ3 и, как следствие образуется течение глин [1] .
Разность напряжений может образоваться не только в результате уменьшения σ3, но так
же и увеличения σ1. Течение будет зависеть не только от разности главных напряжений, но и
от перепада давления.
σ1
σ2
σ3
σ3
σ2
σ1
Рис. 1.
Течение глин может возникнуть также из-за ползучести, способности к малым, но
непрерывным деформациям при неизменной нагрузке. Таким образом, при любом изменении
конфигурации склона происходит нарушение существующего соотношения главных
вертикальных и горизонтальных напряжений. Чем больше разность между вертикальными и
горизонтальными напряжениями, тем большие деформации возникают в толще глин. Если,
например, увеличится высота склона (путем подсыпки) или его крутизна (подрезкой), то
разность главных напряжений становится столь значительной, что выдавливание основания
станет неизбежным.
Деятельность подземных вод, изменяющая устойчивость склонов, проявляется поразному в несмещенном массиве пород, слагающих присклоновую зону, в толще оползневых
накоплений [5] .
В несмещенной присклоновой зоне деятельность потока подземных вод может вызвать
суффозию. Вынос частиц грунта (обычно песчаных и реже пылеватых) приводит к
образованию трещин отрыва, оседанию отколовшегося массива и его дальнейшему смещению
по склону (суффозионные оползни). В результате попеременного увлажнения и высыхания
грунтов (особенно суглинков и глин) также образовывается разветвленная система трещин и
затем наблюдаются струйчатые потоки подземных вод. Такая толща в последующем легко
оплывает.
Известное влияние на прочность грунтов и их устойчивость оказывают подземные
воды при взвешивающем и гидродинамическом действии, а также фильтрационное. После
того как в присклоновой зоне образуются трещины, подземные воды, проникая в зону
деформаций, ускоряют их развитие.
Частые смещения оползневых накоплений в результате их увлажнения
выклинивающимися подземными водами обусловливают образование крутых склонов. При
этом обнажаются несмещенные глинистые породы, что приводит к перепаду давления, т.е.
деформациям, связанным с изменением напряженного состояния глинистых пород.
Деятельность поверхностных вод состоит из боковой эрозии (работа рек) и абразии
(волноприбой моря).
Волноприбой самостоятельно вызывает оползни или способствует их активизации.
Необходимо различать действие абразии на надводный склон (пляж или уступ над ним) и его
подводную часть. Сила волноприбоя столь значительна, что крупные скалы поддаются
систематическому дроблению и разрушению. Еще большему разрушению подвергаются
склоны, сложенные глинистыми породами.
Воздействие абразии на подводную часть склона очень опасно, особенно, когда базис
оползня ниже уровня моря. Волны (при высоте от 0,5 м и выше) удаляют наносы и отмывают
глинистые грунты, слагающие прибрежную часть морского дна. Непрерывный процесс смыва
и удаления пород, слагающих язык оползня, приводит к активизации оползней и смещениям
новых участков коренного массива.
Участие рек в образовании оползней проявляется главным образом в виде размыва
берегов и увлажнения оползневых накоплений во время паводков. Систематически размывая и
снося оползневые накопления, увлажняя их во время паводка и размывая грунты, слагающие
язык оползня, река тем самым способствует активизации оползней.
Выветривание оказывает большое влияние на ход денудационных процессов, в том
числе и на оползни. Интенсивное выветривание приводит к полной потере сцепления
глинистых пород, равно как усыхание и увлажнение, действующие попеременно.
Атмосферные осадки в области, где расположен несмещенный массив, обычно
оказывают незначительное влияние на образование оползней. Лишь после появления
оползневых трещин инфильтрация является важным фактором в подготовке деформаций.
Наоборот, атмосферные осадки, выпавшие в пределах тела оползня, оказывают большое
влияние на смещение земляных масс в зоне изменений.
Деятельность человека по подрезке склонов, их пригрузке, строительству
автомобильных дорог и железнодорожных путей на склонах, созданию отвалов руды или
горных пород, устройство хвостохранилищ, проведению взрывных работ, увлажнению
грунтов, а также вырубка деревьев и кустарников, снятие дернового покрова, неправильная
распашка, земляные работы и т.д. могут вызвать оползни.
Использование энергии взрывов малых зарядов для проведения земляных работ на
склонах обычно допускается, так как их сейсмическое воздействие считается безопасным.
Однако при взрывах значительной силы, как правило, нарушается плотность скальных пород
(в особенности в аргиллитах), которые в последующем в откосах деформируются и оползают.
Землетрясения, т.е. связанные с этим сейсмические толчки и удары, значительно
снижают устойчивость земляных масс на склоне. Землетрясения различной балльности
спровоцировали большое количество, как небольших оползней, так и очень крупных,
разрушительных. Сейсмическое воздействие является сложным: оно увеличивает сдвиговые
напряжения (горизонтальные ускорения могут сильно изменить напряженное состояние
пород, слагающих склон) и в некоторых случаях уменьшает сопротивление сдвигу [6, 7].
Все оползни происходят с разрушением пород под действием сдвиговых напряжений.
Возникновение движения можно рассматривать с учетом факторов, увеличивающих
сдвиговые напряжения и снижающих сопротивление сдвигу. Так, рассмотренные выше
факторы формирования оползней на склонах можно разделить на две основные группы, как
показано на схеме 1. Схема составлена нами по данным Шустера Р. [6].
ЛИТЕРАТУРА
[1] Дранников А.М., Стрельц Г.В. Оползни на автомобильных дорогах. –М.: Транспорт, 1964, стр. 15-21.
[2] Денисов Н.Я. О природе деформации глинистых пород. Издательство Министерства речного флота СССР, 1951, стр. 4549.
[3] Семенов М.П. Деформации оползневого типа в скальных горных породах. // «Гидротехническое строительство», №6,
1954, стр. 25-31
[4] Кожогулов К.Ч., Никольская О.В. и др. Методические рекомендации по оценке оползневой опасности на горных участках
автомобильных дорог. Бишкек, 2007, стр. 81-95.
[5]
Дранников А.М. Оползни. Типы, причины образования, меры борьбы. –Киев, 1956, стр. 23-41.
[6] Оползни. Исследование и укрепление. Под ред. Р.Шустера и Р.Кризека. Перевод с английского под ред. Г.С.Золотарева.
Москва “Мир” 1981. стр.61-67.
[7]
Айтматов И.Т., Кожогулов К.Ч., Никольская О.В. Прогноз техногенных катастроф при освоении горных территорий. В
сб.Горный журнал, №10, 2001, 17-20 стр.
REFERENCES
[1] Drannikov A.M, Strelc G.W. Landslides on the roads. -M .: Transport, 1964, pp. 15-21. (in Russ.).
[2] Denisov N.Y. On the nature of the deformation of argillaceous rocks. Publisher Ministry of the River Fleet of the USSR, 1951,
pp. 45-49. (in Russ.).
[3] Semenov M.R. Landslide type deformation in rock rocks. “Hydraulic Engineering”, №6, 1954, pp. 25-31. (in Russ.).
[4] Kozhogulov K.Ch., St. Nicolskaya O.V. and all. Guidelines on the assessment of landslide hazard areas on mountain roads.
Bishkek, 2007, pp. 81-95. (in Russ.).
[5] Drannikov A.M. Landslides. Types causes of control measures. - Kiev, 1956, pp. 23-41. (in Russ.).
[6] Landslides. Research and strengthening. Ed. R.Schuster and R.Krizeka. Translation from English ed. G.S.Zolotarev. Moscow
"World" 1981. str.61-67. (in Russ.).
[7] Aitmatov I.T., Kozhogulov K.Ch., Nicolskaya O.V. Forecast man-made disasters in developing mountain areas. In sb. Mining
Journal, №10, 2001, pp 17-20. (in Russ.).
УДК 622.011.4+622.023
Тау көшкінінің пайда болуына әсер ететін факторларды классификациялау
Молдакунова Н1., Курманбеккызы Н2
1
2
К.Тыныстанов атындағы Ыстықкөл мемлекеттік университеті. Каракол қаласы, Қырғызстан.
Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университеті. Алматы қаласы, Қазақстан.E-mail: [email protected]
Кілттік сөздер: тау көшкіні, тектоникалық қозғалыстар, рельеф, геологиялық құрылым.
Аңдатпа. Таулы рельефті аймақтар үшін тау бөктерінің орнықтылығын зерттеу өзекті мәселе болып
саналады. Тау көшкіні үдерісі әдетте тау бөктері эрозияға шалдыққан аумақтарда жиі орын алады. Олардың
жүзеге асыуы әр түрлі жағдайларға байланысты, сумен шайып кету, қатты желден және жамғыр мен жерасты
сулардың әсерінен беріктілігінің төмендеу, сейсмикалық әсерлердің салдарынан, геологиялық шарттарды
ескермей жүргізілген құрылыс және шаруашылық жұмыстар ұйымдастыру салдарынан тау бөктерінің беткі
қабаттарындағы топырақ массасы негізінен айырылған жағдайларды атап айтуға болады. Үлкен көлемді тау
көшкіндері аталған факторлардың бірнешеуінің бірден орын алған кездерінде пайда болады, мысалы, кезектесіп
суға төзімді және су сіңіргіш қабаттардан құралған тау бөктері, әсіресе егер бұл қабаттар бір бағытта орналасса
немесе тау бөктері бағытындағы жарықтар мен қиылып өтсе. Дәл осы сияқты қауіпті жағдайлар адамдар қазған
шахталар мен карьерлердің бөктерінде орын алуы мүмкін. Қырғызстанның да, Қазақстанның да көптеген елді
мекендері таулы аймақтарда орналасқандықтан тау көшкінін зерттеу және алдын алу сурақтары осы елдерде
егжей тегжейлі жүргізілуі тиіс. Бұл мақалада тау көшкіні үдерісінің пайда болуына ықпал ететін факторларға
толық талдау жасалған.
Moldakunova N., Senior Lecturer, Department of Applied Mathematics of Issyk-Kul State University by K.Tynystanov.
Karakol sity, Kyrgyzstan.
Kurmanbekkyzy N., Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of
Computer Science and Applied Mathematics of Kazakh State Women's Pedagogical University. Almaty, Kazakhstan.