ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 2, с. 133-146
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 624.131:624.131.543
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КРИТЕРИЕВ ОПОЛЗНЕВОЙ ОПАСНОСТИ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОНИТОРИНГА ОПОЛЗНЕВОГО ПРОЦЕССА НА БЕРЕГОВЫХ СКЛОНАХ р. МЗЫМТЫ
© 2015 г. В. И. Осипов, Г. П. Постоев, А. И. Казеев
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер., д. 13, стр. 2, Москва, 101000 Россия. E-mail: opolzen@geoenv.ru
Поступила в редакцию 23.12.2013 г.
Эффективные защитные мероприятия и организация системы автоматизированного мониторинга за оползневыми деформациями на склонах долины р. Мзымты для обеспечения безопасного функционирования железной дороги "Адлер - горноклиматический курорт Альпика-Сервис" должны базироваться на учете особенностей механизма формирования и развития оползней, а также на учете критериев оползневой опасности. Опасно увеличение скорости смещения оползня до 24 мм/сут и более.
Ключевые слова: оползневая опасность, автоматизированный оползневой мониторинг, механизм оползня, критерии оползневой опасности, скорость смещения, экстензометр, инклинометр, долина р. Мзымта.
ВВЕДЕНИЕ
Оползневой процесс - один из самых распространенных геомеханических процессов. Существуют проблемы как строительства сооружений на оползнеопасной территории, так и своевременного предупреждения об опасной активизации оползней при эксплуатации сооружений в зоне их воздействия. Несмотря на рост наших знаний об оползневом процессе, причинах и закономерностях образования и развития оползней на склонах, совершенствование математического аппарата и возможности проведения сложных математических расчетов на современной компьютерной технике, появление новых технических средств (методов, датчиков, коммуникаций) контроля различных параметров грунтовых массивов оползнеопасных склонов, проблема комплексного определения критического этапа развития оползневого процесса на объекте с угрозой для существующих сооружений по-прежнему чрезвычайно актуальна.
Свой вклад в сложность решения указанной проблемы вносит многотипность оползней, с которой связано разнообразие форм проявления оползней и динамики развития оползневого цикла, включающего период от этапа подготовки и
образования оползня до его катастрофической активизации.
Первичные оползни возникают на ранее устойчивых склонах (откосах), потерявших равновесие в результате длительного процесса изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива при формировании склона, а также под воздействием соответствующих природных или техногенных факторов. Нередко образование первичного оползня происходит в виде проявления разрушительных деформаций (метры и десятки метров). Несомненно, что такие ситуации на урбанизированных территориях должны прогнозироваться и контролироваться для снижения до минимума негативных последствий.
Кроме того, строительные объекты могут находиться на территории с развитием оползней различных типов. Существующие оползневые тела, залегающие на наклонных поверхностях скольжения, могут продолжать перемещение в течение длительного времени, проявляя периодическое ускорение и замедление, вплоть до временной стабилизации. Однако нередки случаи, когда установившийся режим движения оползня переходит в качественно иное развитие процесса:
резко возрастает скорость перемещения оползневых масс.
Совмещенная (железная и автомобильная) дорога Адлер - горноклиматический курорт Альпи-ка-Сервис проходит по долине р. Мзымта. К числу основных процессов, угрожающих функционированию дороги, относятся оползни, многочисленные проявления которых имеются на береговых склонах. В проекте строительства дороги и ряда олимпийских объектов было предусмотрено оборудование системы мониторинга, в том числе с автоматическим контролем за основными параметрами, характеризующими состояние оползневого участка на текущий момент. В данной статье приводится обоснование критериев оползневой опасности для дороги на базе измеряемых параметров в системе автоматизированного мониторинга.
ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАССЫ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Трасса совмещенных автомобильной и железной дорог (САЖД) от Адлера до п. Красная Поляна и далее до станции Альпика-Сервис - важнейшая из транспортных магистралей в инфраструктуре объектов Олимпиады.
Территория, по которой проложена трасса САЖД, находится на южном склоне Главного Кавказского хребта в долине р. Мзымта, преимущественно в ее левобережной части. Трасса пересекает с юго-запада на северо-восток три орографические области: низкогорную Адлер -пос. Красная поляна, среднегорную пос. Красная поляна (ПК 220-225) - устье р. Галион 1-й (ПК 383), высокогорную от устья р. Галион 1-й (ПК 383) до конца трассы в районе курорта "Альпика-Сервис" (ПК 485, р. Ржаная).
В геологическом строении территории принимают участие коренные породы: терригенная, терригенно-вулканогенная, флишевая, терриген-но-карбонатная и молассовая формации, и четвертичные отложения, представленные элювиально-делювиальными, делювиальными, оползневыми и делювиально-оползневыми, коллювиально-де-лювиальными, делювиально-пролювиальными, пролювиальными, аллювиальными, морскими, лагунными и биогенными геологическими комплексами.
В структурно-тектоническом отношении рассматриваемая территория находится на Южном склоне складчато-глыбовой новейшей мегаструк-
туры Большого Кавказа. Имеется серия продольных кавказского простирания складчато-блоковых структур, разделенных системами продольных и поперечных разломов разного ранга, флексурами, надвигами и сбросо-взбросами на более мелкие структуры.
В пределах территории прохождения рассматриваемой трассы были отмечены многочисленные землетрясения силой до 7-8 баллов, а в районе Красной Поляны сейсмичность может достигать 9-10 баллов.
Гидрогеологические условия характеризуются преобладанием в коренных породах трещинных, трещинно-пластовых вод, связанных с зонами экзогенной трещиноватости, трещинно-жильных и трещинно-карстовых вод, приуроченных к зонам тектонических нарушений. Трещинные воды коренных отложений выходят на поверхность в виде мелких источников, иногда пересыхающих в засушливое время года. Глубина залегания трещинных вод составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Оползни распространены повсеместно почти по всему левому береговому склону р. Мзымта, к которому в основном примыкает трасса. Активному развитию оползневого процесса способствует высокая степень выветривания коренных пород склоновых массивов в условиях сильного обводнения покровных отложений, их оползания и формирования многочисленных трещин, обнажений.
На основе проведенных исследований и анализа материалов инженерно-геологических изысканий по трассе дороги было выделено девять оползнеопасных участков (рис. 1).
ТИПЫ СОВРЕМЕННЫХ ОПОЛЗНЕЙ
Установлено, что наиболее распространенный тип оползней в пределах исследуемого района -оползни сдвига-течения, иногда именуемые как вязкопластические (типы 2 и 3, табл. 1).
К оползням сдвига-течения относятся в основном неглубокие (покровные) смещения верхних разуплотненных слоев склонового массива преимущественно в периоды избыточного обводнения. Они могут проявляться в виде:
- перемещения покрова мощностью 2-3 м (по схеме бесконечного откоса) по наклонной плоскости (длина оползня намного превышает его мощность), например, смещение делювиально-элювиальных отложений по наклонной кровле коренных или более прочных пород;
№Г ] '-ы 'т
ш-: «а
\Ь ¡4
: :Д ¡¡-с
ЭР" '' ^
.^■¡шкв
Альпика-Сервис А1рИса-Бегу1$
■ х.
** - - '
50 0 50 100 2001
О — номер оползнеопасного участка Рис. 1. Общий вид района строительства трассы железной дороги к горным объектам Сочинской олимпиады.
- оползневого очага типа оплывины; такие проявления часто имеют место в области выхода подземных вод на поверхность склона, при этом наибольшая деформация грунтового массива происходит по верхней границе очага, где образуется относительно крутая стенка срыва; мощность оползня может составлять 3-7 м, высота стенки срыва - до 5 м, размеры оползневого очага порядка (10-40 м) х (50-120 м).
Установлено, что на склоновых участках залегания элювиально-делювиальных отложений,
представленных серыми, синими и бурыми глинами и суглинками с обломками аргиллитов, песчаников, алевролитов и мергелей, в условиях периодического (или постоянного) обводнения в процессе деформирования формируются зоны с упорядоченной структурой - зоны сдвига, с пониженными значениями характеристик прочности пород в их пределах ({ = 5-7°; с = 10-20 кПа); повсеместно образуются очаги активного оползневого деформирования с характерными морфо-элементами (трещины, мелкобугристый рельеф, деформированные деревья и т.д.).
Таблица 1. Основные признаки для распознавания типов оползней
Признаки проявления
№ п/п Тип оползня по механизму формирования преобладающий силовой фактор формирования -движения оползня форма в плане рельеф характер трещино- ватости стенка срыва поверхность скольжения у базиса оползня особенности геологического строения морфо-элемент в районе базиса оползня
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Сжатия - Давление Фронталь- Ступен- Протя- Четко вы- Горизон- Наличие Вал выпо-
выдавлива- покровных ная, цирко- чатый, женные раженная, тальная глинистого ра, сжатия
1 ния слоев - верхнего блока образная террасо-видный трещины крутая протяженная грунта на отметках базиса
Сдвига - Сдви- Очаговая, Ровный Системы Относи- Наклон- Слабые Вал на-
скольже- гающие неопреде- или серпооб- тельно ная, реже покровные двигания,
ния силы по ленного ступенча- разных пологая, криволи- грунты; наползания
наклонной очертания тый; буг- трещин невысокая нейная наклонная
2 поверхности скольжения ристый, местами с обнаженным ложем кровля прочных подстилающих грунтов
Разжиже- Фильтра- Вытянутая, Мелко- Многочис- Крутая, Наклонная Относи- Вал на-
ния - тече- ционный подобно бугри- ленные непротя- и горизон- тельно плывания;
ния поток потоку; стый непротя- женная, тальная слабые разжижен-
3 каплевид- женные ц
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.