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 [14]: 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.

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 “ C ” (угол внутреннего трения глин j» 0).

Энергетический баланс массы ” m ”, смещающейся вниз по склону под углом b, рис. 23, может быть представлен в виде

, (3.13)

где mg - вес оползня;

D H - его вертикальное смещение;

L - площадь контакта оползня;

CL - сила сцепления;

- смещение по склону;

v – скорость оползня.

Принимая ширину оползня, равной единице измерения, его можно представить в виде , где d - средняя толщина (мощность) оползня, r - плотность материала. Тогда

(3.14)

Видно, что при b = const возникающий оползень продолжает смещаться с нарастающей скоростью (при изменении величины DH от 0

до Н).

Рис. 23. Схема оползня.

Во втором случае сопротивление движению оползня определяется не сцеплением, а коэффициентом сухого трения f. Энергетический баланс массы оползня, смещающейся по склону, запишется в виде

, (3.15)

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

Принимая, что f» tg j, где j - угол внутреннего трения материала оползня (близкий к углу естественного откоса), можно получить

(3.16)

Видно, что образовавшийся оползень смещается вниз по склону также с нарастающей скоростью. Кроме того, смещение из неподвижного состояния произойдёт только при условии или j < b. Оползень прекращает движение на равнине у подножия склона, рис. 23.

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 D c. Находят зависимость амплитуды обратимых колебаний коэффициента устойчивости от негативных воздействий и вычисляют среднюю величину амплитуды его отрицательного отклонения D c _ср и максимальную её величину D c maxза период времени T.

Определяют возможность оползня в конце периода Т по соотношению

(3.17)

где c - коэффициент устойчивости склона в конце периода Т;

c 0- начальное значение коэффициента устойчивости.

Если , то оползень маловероятен;

если , то оползень возможен;

если , то вероятность оползня велика.

Вероятное время возникновения оползня Т*оценивают по соотношению

(3.18)

Пример: Определить вероятное время возникновения оползня. Начальное значение коэффициента устойчивости склона . Среднее годовое уменьшение коэффициента устойчивости вследствие равномерного подмыва подошвы склона . Среднее годовое отрицательное отклонение коэффициента устойчивости в результате колебаний водонасыщенности склона составляет ; максимальное отрицательное отклонение коэффициента устойчивости за 50 лет .

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

,

то есть через 34…48 лет.

Дата добавления: 2015-08-05