Подземные воды порового типа связаны с толщами рыхлообломочных образований кайнозоя. В озерно-аллювиалъных отложениях палеоген-неоген-четвертичного возраста подземные воды развиты спорадически в пределах небольших по площади участков реликтов древних аккумулятивных равнин и в межгорных впадинах. В площадном отношении водовмещающие слои здесь обычно не выдержаны и часто замещаются глинистыми водоупорными породами. Мощность водоносных прослоев изменяется в пределах от 2 до 7—8 м. Местами вскрывается до 5—6 водоносных прослоев. Воды зачастую обладают напором до 30—130 м и более. Воды обычно пресные гидрокарбонатно-сульфатные кальциевые с минерализацией 0,2—0,9 г/л. Общая жесткость их 2—7 мг*экв/л.
В четвертичных отложениях региона распространены водоносные горизонты и комплексы, развитые в основном в толщах гляциальных, -флювиогляциальных, аллювиальных и делювиально-пролювиальных геолого-генетических типов пород.
В гляциальных и флювиогляциальных отложениях четвертичного .возраста подземные воды залегают в очень широком диапазоне глубин (от 100—120 м и до их выклинивания на склонах гор и по периферии морен в виде родников и мочажин). Расходы родников составляют 0,2—5,8, чаще 1,5—5 л/с. Воды преимущественно ультрапресные с минерализацией 0,1—0,3 г/л, гидрокарбонатные кальциевые. Общая жесткость их 5—6 мг*экв/л. Воды часто обладают повышенной углекислой агрессивностью.
Водоносные аллювиальные отложения распространены в многочисленных речных долинах региона. Водоносные комплексы часто не имеют выдержанного водоупора п залегают на трещиноватых палеозойских породах различных геологических формаций. Глубина залегания уровня грунтовых вод колеблется в пределах от 0,3 до 20—50 м. Водообильность аллювиальных отложений высокая — дебиты скважин изменяются от 6 до 120 л/с. Воды всюду пресные с общей минерализацией до 1 г/л. Грунтовые воды, приуроченные к делювиально-пролювиальным отложениям, распространены спорадически и часто имеют характер верховодки. Глубина их залегания варьирует от 1—3 до 8— 10, реже до 20—30 м. Воды преимущественно пресные (1 —1,5 г/л) с общей жесткостью 9—14 мг*экв/л. Эти воды иногда обладают слабой сульфатной агрессивностью к обычным маркам цемента.
4. Современные геологические процессы и явления
Сложность геологического строения, рельефа, климатических особенностей и инженерно-хозяйственная деятельность человека обусловливают весьма интенсивное развитие многообразных геологических процессов по всей территории региона. В пределах горной части наиболее интенсивно проявляются процессы физического выветривания. Массы грубообломочного материала, подготовленные процессами выветривания, перемещаются по склонам в форме камнепадов и обвалов. Обвалы, осыпи и снежно-каменные лавины играют существенную роль в денудации склонов. В среднегорье, на склонах, где вырублен лес, а также на луговых участках отмечается широкое развитие оползневых явлений.
Оползни на Алтае развиты в породах неогенового и четвертичного возраста. Сплывы-оползни солифлюкционного типа здесь возникают вследствие периодического сезонного промерзания и протаивания пород. На крутых склонах они чаще проявляются в виде солифлюкционных потоков. Мощность такого рода оползней составляет 0,5—1,5 м, редко более. В породах неогенового возраста наиболее ярко проявляются оползни контактные, суффозионные и оползни в ранее смещенных породах. Оползни, обвалы и осыпи рыхлообломочных образований в сочетании с распространением контрастного высокогорного рельефа и относительно высоких модулей поверхностного стока обусловливают развитие эрозионно-селевых процессов.
Селевые потоки на Алтае формируются на протяжении всего теплого периода года, причем наиболее благоприятны весна и первая половина лета, когда выпадают ливневые дожди весьма высокой интенсивности. Суточные максимумы осадков в эти периоды иногда превышают 250 мм. Мощные предгорные шлейфы и конусы выноса., сложенные отложениями селей, указывают на значительную интенсивность проявления селевых потоков как в недалеком прошлом, так и в настоящее время. Однако селевые процессы на Алтае еще недостаточно изучены, хотя зачастую имеют решающее значение при инженерно-геологической оценке некоторых территории, осваиваемых для различных отраслей народного хозяйства.
Весьма интенсивно развит процесс оврагообразования, которое в ряде случаев сопровождается карстово-суффозионными явлениями. В долинах рек интенсивно протекают процессы боковой эрозии. В долине Иртыша (район пос. Прапорщиково) в результате боковой эрозии береговая линия за 5 лет переместилась на 95 м. Высота вертикальных стенок, образующихся при подмыве береговых склонов, достигает 10—15 м и более.
Заключение
Противооползневые мероприятия.
Как известно, оползни бывают современные разной степени подвижности и древние. Их устойчивость может насту пить самопроизвольно, естественноисторическим путем, когда
действие причин, вызывающих нарушение равновесия масс горных пород, исчерпано, или она может быть достигнута искусственно после осуществления противооползневых мероприятий. На современных, особенно действующих или приостановившихся, оползнях ждать их самопроизвольной стабилизации не приходится, как оползневый геологический процесс протекает обычно длительное время. Поэтому на всех тех участках, которые представляют народнохозяйственный интерес (территории городов,
курортов, поселков, дорог и других сооружений), так же как
|и на тех, которые подлежат освоению, возникает необходимость
применении противооползневых мероприятий. Задачей таких ме-
роприятий является защита территорий от разрушения оползнями, придание им и расположенным на них сооружениям в хозяйственным угодьям устойчивости и обеспечение нормальных условий эксплуатации.
В настоящее время в практике борьбы с оползнями наиболее часто применяют следующие группы мероприятий:
1) регулирование поверхностного стока;
2) дренаж обводненных горных пород;
3) перераспределение масс горных пород;
4) защита от подмыва я размыва;
5) закрепление масс горных пород подпорными и анкерными сооружениями;
6) искусственное улучшение свойств горных пород;
7) лесомелиоративные работы;
8) профилактические мероприятия.
При выборе противооползневых мероприятий рекомендуется руководствоваться следующими соображениями.
1. Противооползневые мероприятия надо выбирать исходя из причин, вызвавших образование оползня, и условий, способствующих развитию этого пиления. Следовательно, не установив причин возникновения оползневых деформаций на рассматриваемом участке, нельзя кардинально на них воздействовать. Противооползневые мероприятия должны ослабить или предупредить действие сил, вызывающих смещение масс горных пород, и создать условия, неблагоприятные для них.
2. Эффективность противооползневых мероприятий достигается только тогда, когда изучены геологическое строение (структура) оползня и главным образом форма и условия залегания поверхностей скольжения или зон ослабления, положение водоносны! горизонтов и зон и условия их питания. Без этих данных нельзя определить вид, конструкцию, плановое и высотное расположение защитных сооружений на оползневом участке.
3. Практика борьбы с оползнями показывает, что редко одним каким-либо видом мер можно добиться стабилизации оползня, обычно это достигается применением комплекса противооползневых мероприятий.
4. Определив тот или иной комплекс мер для стабилизации оползня, необходимо обосновать их техническую целесообразность и экономическую выгодность на основании сравнения вариантов.
Таковы главные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе противооползневых мероприятий. Представляется, что эти принципы вытекают из вышеприведенных сведений об оползнях и не нуждаются в более детальном рассмотрении. Заметим, однако, что иногда, в условиях аварийной ситуации, прежде чем определить систему мероприятий в соответствии с перечисленными положениями, применяют некоторые временные меры, чтобы предупредить аварию. Естественно, что и в этом слу-
чае необходимо определенное обоснование временных мер, но оно обычно устанавливается на логике событий (а не на точных сведениях об оползне), на опыте и научном предвидении авторитетных специалистов или экспертных комиссий, на изучения характерных примеров подобных явлений.
Регулирование поверхностного стока применяют для того, чтобы уменьшить или исключить увлажнение горных пород на оползневом участке дождевыми и талыми водами, которое почти во всех оползневых районах является постоянно действующим фактором изменения физического состояния, прочности и других свойств горных пород. Поэтому регулирование поверхностного стока всегда полезно и необходимо как профилактическая мера, так и как основная «лечебная». В комплекс работ по регулированию поверхностного стока входят:
1) планировка поверхности оползня и прилегающей к нему территории; 2) устройство системы поверхностных водоотводов и 3) лесомелиоративные работы.
При планировке рельефа поверхности оползневого участка производят срезку различных выступов, валов, бугров, засыпку ям. углублений, впадин, а также заделку различных зияющих трещин. Этим облегчается и ускоряется сток дождевых и талых вод, предупреждается их скопление в понижениях рельефа, уменьшаются до минимума их инфильтрация и увлажнение горных пород.
Система поверхностных водоотводов состоит главным образом из нагорных и водоотводящих канав, лотков и различного типа водосбросов. Поверхностные водоотводы на площади оползня и прилегающей к нему территории автономны: они не связаны между собой и должны работать самостоятельно, так как при подвижках оползня расположенные на нем водоотводы деформируются, и их нормальная работа часто нарушается. Поэтому поверхностные водоотводы располагают в большинстве случаев не на оползне, а на прилегающих к нему участках и ограждают их от стока дождевых и талых вод (рис.5)
 |
|
Рис.5 Расположение поверхностных водоотводов, ограждающих оползневый участок от стока дождевых и талых вод
Нагорные канавы служат для сбора дождевых и талых вод с той или иной водосборной части оползневого участка. Обычно они имеют трапецеидальную форму; располагают их, как правило, вдоль склонов, придавая уклон не больше предельно допустимого (~0,002), чтобы предупредить явление размыва.
Рис.6 Примерные размеры (в см) и конструкции нагорных канав
1-одерновка; 2-глина (бетон), 30 см; 3-промазученный песок; 4-каменное мощение; 5-мятая жирная глина 6-цементный слой ; 7-бетонный слой ;
Размер — сечение нагорных канав — определяется исходя из максимального количества воды в кубических метрах, стекающей с рассматриваемой территории в секунду. Это количество воды, соответствующее ливневому стоку или смешанному (дождевому и талых вод), определяют по размерам водосборной площади, интенсивности осадков (мм/год) и интенсивности впитывания (инфильтрации) осадков на оползневом участке. Если водосборная площадь значительна, вдоль склонов устраивают два-три ряда нагорных канав. Для укрепления их откосов и дна применяют одерновку, мощение камнем, бетонное покрытие и др.
Водоотводящие канавы служат для отвода воды, собираемой нагорными канавами, за пределы оползневого участка. Конструктивно они не отличаются от нагорных канав, но сечение их изменяют в зависимости от увеличения расхода стекающей по ним воды.
В тех случаях, когда по трассе нагорных и водоотводящих канав встречаются неустойчивые породы, применяют лотки рамной или свайной конструкций.
Рис. 7. Схема устройства лотков
а — рамного; б — свайного; в — из сборного железобетона. Размеры в метрах
Лотки строят из дерева, камня, бетона и сборного железобетона. В тех случаях, когда воду из нагорных капай надо отвести с крутых склонов, устраивают водосборы — своеобразные лотки, уклон которых имеет перепады (ступенчатость), и, кроме того, водосливы и водо-бойные колодцы, чтобы гасить скорость стекающей воды и предупреждать размыв.
На регулирование поверхностного стока большое влияние оказывают лесомелиоративные мероприятия, описание которых приводится ниже.
Дренаж обводненных горных пород. Оползни, как правило, не образуются без какого-либо участия подземных вод. Поэтому дренаж обводненных горных пород является почти всегда обязательной составной частью комплекса противооползневых мероприятий. Задачами дренирования (осушения) горных пород являются перехват и отвод подземных вод от оползневого участка или понижение их уровня и напоров в пределах оползня (оползневых накоплений) и особенно па местности, непосредственно к нему прилегающей. Следовательно, дренаж обводненных горных пород — это не только перехват и отвод от них воды, во и ограждение горных пород на оползневом участке от увлажнения. Осушение горных пород производят с помощью специальных дренажных сооружений и их комплексов, причем раздельно (автономно) на оползне и на территории, к нему прилегающей.
Подземные воды на оползневых участках образуют обводненные зоны, горизонты, прослойки, отдельные спорадически встречающиеся скопления или приурочиваются к отдельным трещинам и системам трещин.
Производительность этих горизонтов и зон здесь, как правило, незначительна, но тем не менее их роль в нарушении устойчивости масс горных пород многообразна, велика и часто решающая. Выше уже обращалось внимание на то, что на образование оползней часто оказывает влияние не величина притоков подземных вод, а сам факт их наличия — увлажнение, смачивание горных пород, фильтрация в них и т. д. Поэтому специфическое влияние подземных вод на устойчивость оползней и их образование надо всегда учитывать. Во всех случаях, когда созданием дренажа обводненных горных пород можно предупредить увлажнение в смачивание их на оползневом участке, снизить или предупредить действие гидростатических и гидродинамических сил, применение его будет оправданным.
Так как условия залегания подземных вод на оползневых участках разнообразны, для осушения обводненных горных пород применяют различные приемы и способы. По расположению в плане дренажные сооружения подразделяют на головные, ограждающие оползневой участок от подтока подземных вод с нагорной стороны; кольцевые, ограждающие от подтока подземных вод со всех сторон; контрфорсные или береговые, расположенные в зоне подошвы оползня, и систематические, равномерно распределенные по участку.
Рис8. Плановое расположение дренажей
а-головного, б-кольцевого, в-систематического, г-берегового
Перечисленные типы дренажей в разрезе могут быть горизонтальными, вертикальными и комбинированными (горизонтальными и вертикальными). Применяют также различного вида специальные откосные дренажи. Все дренажи могут быть совершенными, т.с. полностью прорезающими водоносный горизонт, или несовершенными, т.е. частично врезающимися в водоносный горизонт. Вода из них может откачиваться или самоизливаться (при вскрытии напорных вод), или они могут быть поглощающими, когда вода стекает самотеком или принудительно (электроосмос, вакуумирование).
На рис.9, а показана примерная конструкция открытого горизонтального дренажа, обычно представляющего собой глубокий (более 2,5—3,0 м) лоток.
Рис.9 . Примерные конструкции горизонтальных дренажей
а — открытий дренаж; 6 — за крытый дренаж; в — дренажная штольня; г — дренажная галерея; в — береговой контрфорсный дренаж. 1 — глина; 2 — слой дерна; 3 — песчано-гравелистый фильтр (За — трехслойный, 36 — песок); 4 — гравий, щебень и галька (4а — гравийная, щебенистая или галечная призма); 5 — труба, 6 — каменная кладка; 7 — бетонная подушка.
На рис. 9, а изображен закрытый горизонтальный дренаж. В нижней части траншеи уложена дрена — труба гончарная, керамическая, бетонная, асбестоцементная, деревянная или выложенная из камня, обсыпанная слоями гравия, затем крупнозернистого и среднезернистого песка. Такая трехслойная обсыпка из фильтрующего материала обеспечивает быстрый сток воды в дрену через специальные прорези, щели и отверстия и по ней за пределы осушаемого участка. Обсыпка предупреждает также от засорения — кольматажа пор и отверстий дрены (вмывания) тонкодисперсными глинистыми частицами. Поверх фильтрующего материала в траншею укладывают слон дерна и местного глинистого грунта для защиты от поступления поверхностных вод в дренаж.
На рис.9 , в, г показаны горизонтальные дренажные подземные выработки — штольня и галерея высотой до 1,5—1,8 м и шириной по низу до 1,5 м с деревянным, бетонным и каменным креплением, имеющие водоприемные отверстия. Форма сечения таких дренажных сооружений бывает трапецеидальной, овальной, круглой и др. Сооружают их открытым (траншейным) или подземным (штольневым) способом. На рис.9 , д иллюстрируется устройство горизонтальной береговой дрены. В карьерах и выемках такие горизонтальные дрены называют прибортовыми или
контрфорсными. Они представляют собой гравийно-щебенистую или галечную призму в сочетании с водоприемной канавой, засыпанной с поверхности песком..
Выбор системы и способа осушения оползневых участков всегда должен обосновываться материалами детальных инженерно-геологических исследований. Это обоснование касается осушения каждого водоносного горизонта, зоны или скопления подземных вод. Оно непременно должно содержать оценку возможного влияния осушения пород на устойчивость оползня, расчет дренажей и предусматривать изменение степени обводненности горных пород оползневого участка по мере их осушения. Целесообразно по данным стационарных наблюдений за изменением степени устойчивости и подвижности оползня и за работой дренажей на первых этапах их эксплуатации вносить соответствующие коррективы в схему осушения оползневого участка. Следовательно, при выборе схемы осушения оползневого участка следует отдавать предпочтение той, которая лучше позволяет учитывать изменения обводненности оползневого участка во времени.
Перераспределение масс горных пород является одним из широко применяемых приемов обеспечения устойчивости оползней. В зависимости от крутизны склона или откоса, условий залегания поверхности или поверхностей скольжения в пределах оползня может возникнуть значительный перепад давления. В подошвенной части оползня объем масс горныхпород и их вес могут оказаться недостаточными, чтобы удержать в равновесии горные породы, расположенные у вершины оползня. Для изменения такого соотношения усилий производят срезку, пород в активной части оползня или одновременно срезку в активной и отсыпку в пассивной (подошвенной) части оползня в виде банкета пли контрбанкета (рис.10).
Рис.10 . Пример перераспределения масс горных пород на оползневом участке
Такое перераспределение масс горных пород на оползневом участке изменяет крутизну склона, увеличивает эффективное давление во поверхности скольжения в нижней части оползня и соответственно повышает сопротивление сдвигу пород. Все это обычно способствует стабилизации оползня. При производстве срезки горных пород необходимо учитывать скорость их выветривания и в случае необходимости предохранять от этого явления одерновкой, устройством покрытий и т. д. Объем отсыпки (контрбанкета), достаточный для удержания оползня в устойчивом состоянии, определяют расчетом по одному из методов, описание которых приведено выше.
Защита от подмыва и размыва берегов. Выше было отмечено, что увеличение крутизны склонов при подмыве их рекой или морем является одной из распространенных причин образовании оползней. Поэтому защита берегов и склонов от подмыва и размыва очень часто служит составной частью комплекса противооползневых мероприятий. Опыт защиты берегов от подмыва и разрушения показывает, что эти меры защиты могут подразделяться на профилактические и капительные..
Закрепление масс горных пород подпорными и анкерными сооружениями. Опыт борьбы с оползнями показывает, что во многих случаях весьма аффективным является устройство различных упоров, противодействующих Движению масс
29-04-2015, 00:31