ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 6, с. 547-557
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 624.131
ОЦЕНКА ОПОЛЗНЕВОЙ ОПАСНОСТИ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ
© 2008 г. Г. П. Постоев, Б. К. Лапочкин, А. И. Казеев, А. С. Никульшин
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН Поступила в редакцию 03.09.2007 г.
Акцентируется внимание на экологических последствиях, обусловленных развитием оползневых процессов вблизи важных инженерных объектов. Дается понятие оползнеопасных территорий и формулируются основные проблемы их освоения. На конкретных примерах показаны методические подходы к оценке оползневой обстановки, в том числе на участках глубоких подвижек. Разработана многовариантная расчетная процедура исследования опасности деформирования склоновых массивов.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Острая нехватка территорий для возведения различных инженерных объектов в настоящее время на территориях крупных мегаполисов обусловила необходимость строительного освоения площадей, ранее считавшихся непривлекательными из-за развития и активизации в их пределах оползневых деформаций. Опасность этих деформаций, как правило, ощутимо возрастает в связи с воздействием оползающих грунтовых массивов на близ расположенные инженерные сооружения, имеющие различную форму и размеры, повреждая их и зачастую приводя к аварийному состоянию вплоть до полного вывода из строя.
Ежегодно оползневые процессы наносят территории России огромный экономический, социальный и экологический ущербы, не сопоставимые со средствами, затрачиваемыми на защитные мероприятия.
В число подвергающихся деформациям сооружений попадают инженерные объекты, разрушение или повреждение которых неизбежно вызовут чрезвычайно опасные экологические катаклизмы с трудно переоценимыми последствиями. К таким объектам относятся:
1) газо- или нефтепроводы, разрыв (или повреждение) которых при движении оползневых масс обусловливает взрыво- и пожароопасные ситуации или интенсивное биологически опасное загрязнение территории, нанося ущербы биоте и флоре, вызывает загрязнение поверхностных акваторий и подземных вод;
2) очистные сооружения промышленных и коммунальных объектов;
3) коллекторы (глубокого заложения и поверхностные) сточных и фекальных вод;
4) тоннели метро и подземные галереи меньшего диаметра;
5) различные спортивные объекты, сооружаемые обычно на склоновых участках: трамплины для прыжков на лыжах, горно-лыжные трассы, различные подъемники и пр.;
6) объекты жилищного строительства, инфраструктура и здания промышленных предприятий.
Накопленный до настоящего времени опыт строительства и эксплуатации сооружений показывает, что для обеспечения безопасного функционирования различных народнохозяйственных объектов на оползневых склонах требуются:
- детальные знания оползневой обстановки на склоне с выявлением механизма оползневых деформаций;
- организация и ведение мониторинга оползневого процесса для предотвращения чрезвычайных ситуаций;
- проведение защитных мероприятий по стабилизации устойчивого состояния оползневого склона.
При оценке оползневой обстановки важное, первостепенное значение имеет выявление типов оползней, распространенных на исследуемой территории, определение степени их активности и опасности для проектируемых сооружений. Оползни различаются по механизму возникновения и развития деформаций грунтовых массивов, масштабам проявления, структуре оползневых тел, продолжительности оползневого цикла и периода между активизациями деформаций.
Изучение особенностей развития оползневого процесса основывается на знании теории оползневого процесса, характера развития оползневых деформаций, геологического строения грунтовых массивов в коренном залегании (плато) и в пределах оползневых склонов, выявлении гидрогеологических, гидрологических, геоморфологи-
547
5*
ческих и техногенных условий развития оползней различных типов.
В настоящее время для проведения любых работ на оползнеопасной территории организуется и проводится мониторинг, обусловливающий возможность наблюдения за развитием оползневых деформаций и основными факторами, оказывающими влияние на их активизацию. Мониторинг тем более необходим, когда на склонах размещаются такие экологически опасные сооружения, как, например, магистральные трубопроводы. В системе мониторинга должны быть предусмотрены наблюдения за глубинными деформациями, позволяющими выявить активизацию глубоких оползневых подвижек, локализовать опасные зоны больших подвижек для целей своевременного принятия мер по изменению режима эксплуатации сооружений, предотвращения чрезвычайных ситуаций, а также принятия управляющих решений по усилению защиты сооружений.
Стратегия защиты сооружений от оползневых воздействий и укрепления склона базируется на достоверной информации об оползневой обстановке на рассматриваемом участке, на расчетах общей и локальной устойчивости склона с учетом механизма формирования и развития оползневых смещений, а также положения в разрезе существующих поверхностей скольжения. Недооценка изменения напряженно-деформированного состояния склона, которое происходит часто в скрытой форме (без существенного изменения рельефа поверхности), может в конечном итоге привести к аварийным деформациям сооружений и возникновению чрезвычайной ситуации.
Следует отметить, что борьба с глубокими оползневыми подвижками, как об этом свидетельствует, например, опыт Российских железных дорог (Князевский и Увекский косогоры Саратовского Поволжья, Батракский косогор -близ г. Сызрань, Ульяновский косогор в г. Ульяновск) чрезвычайно трудна и требует дополнительных усилий по повышению устойчивости склона в течение длительного времени.
ОПОЛЗНЕОПАСНЫЕ ТЕРРИТОРИИ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ОСВОЕНИЯ
К оползнеопасным территориям относятся участки собственно оползневого склона, где развивается в настоящее время или произошел оползень в прошлом с формированием соответствующего рельефа: бровки оползневого склона, стенки срыва, оползневых ступеней или валов, оползневых трещин, межоползневых гребней и др.
К оползневой территории относится также часть склона или плато, расположенная выше оползневого склона с описанными ранее характерными элементами рельефа, поскольку в этом
массиве, прилегающем к активному оползневому очагу или цирку, также происходило и может происходить в будущем (в периоды активизации оползневого процесса) изменение напряженно-деформированного состояния грунтовой толщи с тенденцией оседания при приближении к границе с оползневой зоной.
Кроме того, к оползнеопасным территориям относятся и участки склона, расположенные за пределами оползневых очагов (проявлений оползней), но по стратиграфо-литологическим особенностям весьма близкие к оползнеопасным, описанным выше.
Какие же проблемы могут возникнуть при проведении строительных работ в пределах вышеуказанных оползнеопасных территорий?
Для того, чтобы определиться с этим, на любом участке прежде всего изучаются условия проявления, механизм и динамика оползней, получивших развитие на объекте-аналоге, т.е. на участке со сходным геологическим строением, прилегающем к площадке строительства. Выявленные параметры и особенности проявления оползней учитываются при оценке устойчивости склона на искомом участке строительства, оценивается тип и механизм возможных оползневых деформаций.
Особо следует отметить, что отсутствие заметных проявлений современных деформаций на оползневом склоне не может служить существенным доводом устойчивого состояния склона.
Во-первых, в развитии оползневого процесса отмечается закономерная периодичность оползневых циклов, сезонные и многолетние ритмы [2]. Во-вторых, нередко подготовка оползневых смещений, особенно глубоких подвижек, происходит в скрытой для визуального контроля фазе, но с характерным изменением напряженно-деформированного состояния, которое может быть выявлено по данным детального мониторинга с использованием высокоточной космогеодезии и специальных глубинных реперов [4].
Подобный комплекс наблюдений, проведенный в течение 2004 г. на участке оползневого склона в Коломенском (г. Москва в районе расположения Чертановских коллекторов), позволил установить, что кажущийся устойчивым исследуемый участок находится на этапе развития медленных оползневых деформаций, в том числе по существующей глубокозалегающей поверхности скольжения. Последняя выявлена по трем реперам, установленным на склоне на глубинах: 13.5 м (по контакту оползневого тела с надоползневым уступом), 29 м и 22.5 м - в средней и нижней частях склона. Выположенная часть поверхности скольжения находится на абсолютных отметках 101.0-102.0 м, т.е. на 14 м ниже современного уреза р. Москвы в данном месте.
В оползнеопасных зонах в грунтовых массивах могут сохраняться унаследованные площадки сдвига и поверхности скольжения, как реакция на развитие оползневого процесса в прошлом при других характеристиках рельефа и условиях формирования склона, а также длительного деформирования грунтовой толщи из-за изменения напряженного состояния под влиянием динамических склоновых процессов. Указанные обстоятельства обычно учитываются в расчетах устойчивости склонов путем использования значений прочности грунта по подготовленной площадке сдвига. Для получения этих данных проводятся лабораторные испытания образцов грунта по схеме "плашка по плашке" (повторный сдвиг), а также среза по смоченной поверхности (третий сдвиг).
Считается, что при формировании глубоких блоковых оползней на территории Москвы основным горизонтом, в котором образуются поверхности скольжения оползней, являются юрские глины оксфордского яруса [2]. Действительно в Коломенском, на Воробьевых горах, на участках Хорошево-1 и Хорошево-2, Нижние Мневники и ряде других данный горизонт действительно захвачен глубокими оползневыми подвижками с формированием протяженных оползневых цирков.
По берегам р. Москвы в пределах городской территории кровля юрских глин оксфордского яруса залегает ниже ее уреза, т.е. на достаточно большой глубине, при которой давление от перекрывающей грунтовой толщи значительно превышает структурную прочност
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.