Оползневые процессы в Томской области
Множество
оползней связано с деятельностью людей. Прокладка шоссейных дорог,
распространение жилых районов на склоны, строительство плотин, водохранилищ, дренажных
и других инженерных сооружений – все это связано с перемещением большого
количества рыхлых и скальных пород, образующих склоны. Если при этой работе
добавляется в верхней части склона или удаляется из его основания, то тем самым
увеличивается вероятность быстрого разрушения этого склона.
Оползни
бывают различные по размерам: малые – до 10 тыс. м3 в объеме;
средние –11-100 тыс. м3; крупные – 101-1000 тыс. м3;
очень крупные – более 1000 тыс. м3 вовлекаемой в процесс массы
горных пород [3]. В таблице 2 приведены примеры некоторых крупных оползней.
Таблица 2 –
Примеры крупных и грандиозных оползней [3]
Район
|
Дата
|
Тип и особенности развития
|
Породы, в которых образовались
оползни
|
Объем, млн. м3
|
Ущерб
|
Памир, р. Мургаб
|
1911
|
Сложный оползень блокового
строения, большие скорости движения; землетрясение 9 баллов; создано Сарезское
озеро глубиной до 500 м и объемом 17 км3
|
Метаморфические терригенные и
карбонатные толщи, дислоцированные, с разломами
|
2200
|
В случае прорыва оползневой запруды
неизбежны катастрофические, трудно оцениваемые последствия
|
Побережье Одессы
|
1953,
1957,
1969,
1973 и др.
|
Преимущественно оползни
выдавливания с валом на подводной отмели
|
Склоны высотой до 50 м; лессы, миоценовые известняки и глины с прослоями песчаников и лигнитов; напорные воды
|
От 0,3 до 3
|
Значительный для города и курортных
объектов
|
Саратов, Соколова гора, склон Волги
|
1884,
1915,
1967,
1968
и др.
|
Преимущественно оползни
выдавливания с выпором в дне реки
|
Лессовидные суглинки, глины нижнего
мела с прослоями песков; напорные воды
|
Около 10
|
Разрушение и перенос одноэтажных
зданий, осложнение судоходства и др.
|
Южный берег Крыма, западнее Симеиза,
с.Морское, восточнее Алушты
|
1965,
1967,
1969
|
Оползни-потоки и сложные, абразия с
выдавливанием на отмели, значительное обводнение массива
|
Преимущественно выветрелые породы
Таврической свиты с глыбами известняков
|
0,6
2
2,5-3
|
Перенос новой автодороги,
разрушение зданий, пляжей и берегоукреплений
|
Долина р. Пьяве, водохранилище
Вайонт (Италия)
|
1963
|
Скольжение массива по известнякам,
с выдавливанием и надвиганием на противоположный берег и разобщение
водохранилищ
|
-
|
250
|
Выдавленные оползнем воды
перелились через арочную плотину, образовали водный и селевой паводок,
разрушивший г. Ланжерон; гибель 3000 чел.
|
Как видно из
таблицы, оползни приводят к гибели людей и наносят ущерб народному хозяйству, так
прогнозные расходы на борьбу с оползнями и связанными с ними явлениями в периоде
с 1970 г. до 2000 г. для Калифорнии оцениваются в среднем в 300 млн. долларов в
год [3]. Защита от оползней на протяжении многих веков – одна из крупных
проблем человечества.
В Томской
области оползневые процессы являются довольно распространенным явлением.
Наиболее остро проблема оползания стоит в таких населенных пунктах, как г.Томск,
г. Колпашево, п. Кедровка, п. Усть-Бакчар и др.
На
территории города Томска выделяется 33 участка, опасных и потенциально опасных
в оползневом отношении. Наиболее опасными является Лагерный Сад, микрорайоны "Солнечный"
и "Каштак", левый борт р. М. Киргизка (район восточнее ж/д ветки на
г.Северск) [11].
По
результатам работ на территории Томска выделено 4 опасных, 15 умеренно опасных
и 14 потенциально опасных оползневых зоны, в пределах которых устанавливается
особый градостроительный регламент путем введения специальных норм и правил
использования территорий (рисунок 3).
В настоящее
время оползням подвержено 2,7 километра правого берега Томи с прилегающей
территорией в 130 гектаров, на которой расположены объекты коммунальной инфраструктуры,
социальной сферы (3-я горбольница, станция переливания крови, учебные корпуса
Томского университета систем управления и радиоэлектроники), жилые микрорайоны.
Оползневые
процессы сейчас активно изучаются. В результате выполненных исследований получают
данные о скорости развития процессов, изменении морфологии и морфометрии
изучаемых участков, а также данные, позволяющие дать оценку степени активности
этих процессов и опасности их как для населенных пунктов Томской области в
целом, так и для отдельных инженерно-хозяйственных объектов. Кроме замеров по наблюдательной
сети, на участке Лагерного сада проводились обследования всех оползневых
цирков, отдельных зданий и сооружений, расположенных на оползневом склоне [6].
Рисунок 4 –
Карта оползневых зон г. Томска [5]
Борьбой с
оползнями в Лагерном саду начали заниматься еще при Николае II, однако серьезно задумались над этим
только в восьмидесятых годах ХХ века при Советской власти, когда в одночасье
под воду ушло более миллиона кубометров грунта. Решение о необходимости
противооползневых работ принимал Совет Министров РСФСР, а впервые этот вопрос
был поднят думой Томска 100 лет назад – в1908 году. Активно противооползневые
мероприятия начали проводить на склоне Томи с1985года [8]. В настоящее время
берег частично укрепили, построив тоннель для сбора подземных вод.
Лагерный сад
расположен в южной части г. Томска, включает в себя участок берегового склона
р.Томи, протягивающийся от Коммунального моста до ул.19-ой Гвардейской Дивизии.
Этот участок подвержен интенсивному развитию оползневых процессов, овражной
эрозии и плоскостного смыва. В 1979г. для предотвращения разрушения склона и
защиты инженерных сооружений в этой части города был разработан ряд рабочих
проектов противооползневых мероприятий, реализация которых в той или иной мере
позволила снизить активность оползневых процессов. В дальнейшем был разработан "Комплексный
проект противооползневых мероприятий на правом берегу р.Томи в г.Томске",
согласно которого на склоне были проведены соответствующие мероприятия, выполнено
строительство различных видов противооползневых сооружений.
По данным
наблюдений, проводимых на участке Лагерного сада Оползневой станцией ОАО "Томскгеомониторинг"
в 2006 г., установлено следующее [6].
1. В районе
мыса "Боец" развиты несколько оползней-потоков. В результате
проведенных противооползневых мероприятий удалось стабилизировать часть из них.
Остальные продолжают развиваться; эти оползни имели постоянно высокую
активность в течение всего периода наблюдений (с 1984 г.). Активность оползней обусловлена разгрузкой подземных вод водоносного горизонта
палеоген-четвертичных отложений в оползневые тела.
Максимальная
активность отмечается по оползню № 1. Общее смещение оползня с апреля по
сентябрь 2006 г. составило до 600 см, в 2005 г. (апрель - октябрь - 480 см). В пределах надоползневого уступа формируются осовы и небольшие оползневые блоки
(объемом до 120 м3), которые смещаются вниз по склону (рисунок 4).
2. В центральной
части участка наблюдений до проведения противооползневых мероприятий выделялось
девять различных по механизму смещения оползневых тел. В результате проведенных
мероприятий пять оползней стабилизировались; остальные перестали существовать и
в рельефе не выделяются.
3. Район
полигона Сибирского Физико-технического института (СФТИ) на протяжении всего
периода наблюдений характеризуется значительной активностью. Здесь развиты
оползни скольжения нижнего и верхнего ярусов.
Рисунок 4 –
Правый борт оползня № 1 [6]
Этот район
по площади активизации более чем вдвое превышает активный район у мыса "Боец"
(рисунок 5). Противооползневые работы на этом участке не проводились.
Активизация оползневых процессов здесь началась после 1993 года. За последующие
4 года образовалось 4 новых оползневых тела.
Рисунок 5 –
Стенка отрыва оползня в районе полигона СФТИ [6]
Весной 2007
года в пределах Лагерного сада активность оползневых процессов была выше, чем в
2006 г. Суммарные подвижки оползней в восточной части участка составили от 54
до 553 см.
Характерной
особенностью весны 2007г. являлась активизация оползневых процессов в пределах
межоползневых гребней, которая будет способствовать в дальнейшем активизации
оползневых процессов в верхней части склона.
Кроме этого,
в отчетный период наблюдалась активизация оползневых процессов на участке мкр."Солнечный",
создавая угрозу расположенным вблизи жилым домам (рисунок 6), а также
производственным зданиям и сооружениям.
Летне-осенний
период 2007г. (июль–сентябрь) характеризовался также повышенной активностью
оползневых процессов по отношению к предыдущим годам. Развитие процессов зафиксировано
в той части склона, где противооползневые работы выполнены в неполном объеме
или не проводились.
Рисунок
6 – Активизация оползневых процессов в мкр."Солнечный" в г.Томске [6]
В районе
мыса "Боец" проявлял активность оползень №1, оползневое тело за III
квартал 2007 года сместилось в сторону р.Томи на 10см (рис. 7).
Рисунок 7 –
Оползень №1 в районе мыса "Боец" [6]
Развитие
оползневых процессов на большей части территории города обусловлено природными
(геоморфологическими, климатическими), а в микрорайоне "Каштак" -
антропогенными факторами [10].
В
Кривошеинском районе изучается береговой уступ р. Оби, протянувшийся
отс.Елизарьево до с. Кривошеино - "Кривошеинский Яр". Береговой уступ
имеет обрывистый характер, высота его в меженный период достигает 35 - 40 м. Постоянный подмыв основания берегового уступа приводит к периодическому обрушению или оползанию
крупных блоков грунтов, подвергающихся, в свою очередь, эрозионному воздействию
временных водотоков.
По данным
наблюдений на участке в Кривошеино в пределах ул. Колхозной в 2006г. отмечалось
некоторое снижение активности оползневых процессов. Оползень напротив домов
№№28– 33 по ул. Колхозной находился в стабильном состоянии, зарос травой. Вдоль
бровки надоползневого плато отмечались редкие блоки размером от 1,5 до 3,5 м по длине с захватом вглубь плато до 1,0 м.
В 2007 году
на этом участке наблюдалась высокая активность оползневых процессов. В
результате схода оползня по ул. Колхозной разрушена проезжая часть улицы
(рисунок 8).
Рисунок 8 –
Разрушение проезжей части дороги в результате схода оползня в районе усадьбы
№41 по ул.Колхозной в с.Кривошеино [6]
В пределах
оползня, сформировавшегося выше по течению р. Оби от дома № 37, процессы
продолжают развиваться. Оползневой блок медленно сползает вниз по склону,
разбивается на отдельные мелкие блоки. В средней части склона сформировалось
два оползня II порядка размером 12 х 3 м и 8 х 2,5 м, высота стенок отрыва 2,8 и 1,9 м, соответственно. Языки оползней размываются р.
Обью. Вдоль прибровочной части плато формируются трещины растяжения и сброса
протяженностью от 6,5 до 18,0 м с захватом надоползневого плато от 1,5 до 3,5 м.
Выше по
течению р. Оби от дома № 41 развиваются обвально-осыпные процессы, приводящие к
медленной переработке прибровочной части плато.
Еще выше по
течению в пределах берегового склона сформировалось 6 оползневых тел, ориентировочный
объем которых составляет от 2000 до 40000 м3. По механизму смещения
это оползни скольжения. Оползневые тела языками уходят в р. Обь (рисунок 9).
Также
исследования оползневых процессов проводились в селах Подгорное, Кедровка,
поселках Овражный и Усть-Бакчар.
Село
Подгорное расположено на берегу р. Чая. Там высокая активность оползневых
процессов наблюдается в районе ул. Верхненабережной, создавая угрозу жилым
домам. Длина оползневых цирков по фронту колеблется от 6 до 12,5 м, глубина захвата склона – от 1,5 до 6,0 м.
Рисунок 9 – Активизация оползневых
процессов в р-не с. Кривошеино [6]
Село
Кедровка Бакчарского района расположено на правом берегу в излучине русла
р.Парбиг. На участке
протяженностью около 120 м в береговом уступе высотой до 10 м, отмечены следы развития оползневых процессов. На момент обследования (2007 г.) склон зарос травой и кустарником. Следов активности процесса не наблюдается.
В рельефе
берегового склона четко выделяются 2 оползневых тела размерами 18х12 и 9 х 16 м, языки оползневых тел уходят в р. Парбиг. Четко выражена стенка отрыва высотой до 1,5 м. По механизму смещения это оползни скольжения с глубиной захвата 1,5– 2,0 м. На остальном протяжении участка склон имеет ступенчатое строение, но из-за густой растительности
оползневые формы не просматриваются.
Ближайшая
усадьба, расположенная в 22 м от бровки склона, заброшена. По-видимому, ранее
оползневые процессы оказывали воздействие на земли занятые под огород. Часть
упавших столбов забора находятся за бровкой склона. Ближайшая жилая усадьба
расположена на расстоянии порядка 80 – 100 м от берегового уступа [6].
От поселка
Овражный Чаинского района в настоящее время осталась 1 жилая усадьба, которая расположена на
значительном расстоянии от берегового склона р. Бакчар.
На месте бывшей
д. Крутояровка (в последствии п. Овражный), правый склон р.Бакчар,
протяженностью около 180 м и высотой до 20 м, имеет свежие следы развития оползневых процессов. В пределах склона выделяется 4 оползневых цирка, 3 из которых
практически объединились в единый фронтальный оползень. Ширина цирков от 11 до
24м, в подножье склона находятся останцы языков площадью до 18 м2. По механизму смещения это оползни соскальзывания с глубиной захвата 1,0 – 1,5 м. Бровка берегового уступа разбита трещинами растяжения и сброса, протяженностью от 1,5 до 4,5 м, глубина захвата достигает 0,4 м.
В пределах
поселка Усть-Бакчар Чаинского района также развиваются оползневые процессы. Им подвержен правый берег р. Бакчар,
высотой до 15 м. В пределах берегового склона, протяженностью до 200 м, выделяется ряд оползневых цирков размерами от 8х6м до 20 х 4 м (рисунок 10).
Рисунок 10 –
Оползневой склон правого берега р. Бакчар [6]
По механизму
смещения это оползни скольжения, глубина захвата склона до 6 – 8м. Высота
стенок отрыва от 1,0 – 1,5 м до 6 – 8 м .
Таким
образом, оползневые процессы на территории Томской области встречаются довольно
часто. Чтобы они не приносили вреда хозяйству и населению, необходимо их
исследовать, контролировать и проводить различные мероприятия для борьбы с
ними.
Для
предотвращения катастроф необходимо детально исследовать участок и знать его
геологические условия. Потенциально опасные зоны можно уверенно выделить, если
геологические условия известны достаточно хорошо и определены структуры, где
могут развиваться и, возможно, развивались в прошлом оползни. Основная проблема
– установить степень опасности, т.е. вероятное время наступления катастрофы и
ее масштабы. Число жертв могло быть гораздо меньше, если бы люди всегда
старались селиться подальше от опасных зон [12].
Основные
задачи при изучении оползневых районов и содержание исследований сводятся к
следующему [3].
1)
Изучение
стратиграфии, состава, условий залегания пород, кор выветривания, тектонических
структур, современных тектонических движений.
2)
Изучение условий
залегания, распространения и режима подземных вод.
3)
Определение
количественных характеристик оползней (интенсивности, активности, глубины
залегания поверхности скольжения, размеров блоков, площади, объема и т.п.)
4)
Организация
стационарных наблюдений за динамикой смещений, выяснение механизма смещений, режима
и факторов активизации оползней.
5)
Изучение
сопутствующих геологических процессов и явлений.
6)
Изучение свойств
оползневых и склонных к смещению пород, особенно таких, как плотности,
влажности, размываемости, набухания, сопротивления сдвигу, напряженного
состояния, изучение изменения этих характеристик во времени и пространстве.
3.1
Противооползневые мероприятия
Противооползневые
мероприятия по своему характеру могут быть разделены на две группы: пассивные и
активные [1]. К первой группе должны быть отнесены главным образом мероприятия
охранно-ограничительного характера, а именно:
·
запрещение
подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок;
·
недопущение
различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей
полосы;
·
запрещение
строительства на склонах и на указанной полосе сооружений, прудов, водоемов,
объектов с большим водопотреблением без выполнения конструктивных мероприятий,
полностью исключающих утечку воды в грунт;
·
ограничение в
необходимых случаях скорости движения железнодорожных поездов в зоне,
примыкающей к оползневому участку;
·
охрана
древесно-кустарниковой и травянистой растительности;
·
запрещение
неконтролируемого полива земельных участков, а иногда и их распашки;
·
залесение
оползневых территорий и др.
Осуществление
охранно-ограничительных противооползневых мероприятий не связано с устройством
каких-либо инженерных сооружений и проведением трудоемких работ. Эффект от этих
мероприятий может быть получен не сразу. Тем не менее, осуществление этих
мероприятий необходимо едва ли не в большей мере, чем активных мероприятий.
Ко второй
группе следует отнести такие противооползневые мероприятия, проведение которых
требует устройства различного рода инженерных сооружений. В зависимости от
сложности инженерно-геологических условий, ценности существующих и
проектируемых объектов, экономического значения и перспектив использования
оползневых территорий рекомендуется применять следующие меры, направленные на
устранение активных причин, вызывающих оползни на склонах (таблица 3).
Таблица 3 –
Комплекс противооползневых мероприятий [1]
Активные причины, вызывающие
оползни
|
Меры борьбы
|
Мероприятия
|
Виды работ
|
Изменение напряженного состояния
глинистых пород (перепад давления)
|
Уполаживание склонов или откосов
|
Срезка земляных масс в верхней
части откоса и укладка их у подножия для пригрузки в месте в мете ожидаемого
выпирания
|
Подземные воды
|
Перехват подземных вод выше оползня
|
Горизонтальный и вертикальный
дренаж, сплошная прорезь, дренажная галерея, горизонтальные скважины-дрены.
Вертикальный дренаж – забивные и сквозные фильтры, колодцы, дренаж
|
Поверхностные воды
|
Защита берегов от абразии
|
Волноотбойные стены, волноломы
подвижные и подводные, буны, завоз пляжного материала
|
Защита берегов от боковой эрозии
|
Мощение откоса. Тюфяки. Каменная
наброска
|
Атмосферные осадки
|
Регулирование поверхностного стока
|
Микропланировка. Лотки, кюветы,
каналы, быстротоки, дорожки
|
Совокупность ряда активных причин
|
Механическое сопротивление движению
земляных масс
|
Подпорные стены. Свайные ряды,
шпунты. Замена грунтов поверхности скольжения
|
Изменение физико-технических
свойств грунтов
|
Подсушка и обжиг глинистых грунтов,
электрохимическое закрепление грунтов
|
Некоторые виды деятельности
человека
|
Специальный режим в оползневой зоне
|
Ограничение в производстве
строительных работ. Строгий режим эксплуатации различных сооружений
|
Весьма
эффективным противооползневым приемом перераспределения земляных масс на
оползневых склонах является метод террасирования, применяемый обычно в
комплексе с водоотводами, защитными покрытиями, посадкой древесной
растительности и другими мероприятиями.
Применяют
следующие виды противооползневых сооружений.
·
Подпорные
конструкции – обычно применяются для предотвращения оползневых подвижек, когда
прочность пород значительно снижена прошедшими деформациями.
·
Подпорные стенки
– рекомендуется устраивать на сравнительно небольших оползнях, а также на
склонах при нарушении их устойчивости в результате подрезок, пригрузок,
подмывок и т.д.
·
Контрбанкеты –
являются одним из наиболее эффективных противооползневых мероприятий. Они
устраиваются у подошвы действующего или потенциального оползня и своим весом
препятствуют смещению земляных масс.
·
Свайные ряды – укрепления
оползневых склонов рекомендуется применять в период временной стабилизации
оползней, имеющих относительно малую мощность смещенного тела. Сваи
располагаются в шахматном порядке, устанавливаются в несмещаемую породу, как
правила, на глубину два метра. Чтобы не нарушить устойчивость склона при
забивке, сваи погружаются в предварительно пробуренные скважины.
На
территории г. Томска обязательным мероприятием по снижению геологического риска
является организация и ведение системы комплексного мониторинга геологической
среды, включающая экзодинамический мониторинг за вертикальными и плановыми
изменениями положения оползневых тел и грунтовых масс, гидроэкологический
мониторинг за уровнями подземных вод, их составом и динамикой, а также
наблюдения за зданиями, сооружениями и подземными коммуникациями, позволяющими
судить о деформациях их оснований [6].
К
мероприятиям по снижению геологического риска относятся:
1)
мероприятия по
предотвращению чрезмерного увлажнения территории с целью исключения образования
верховодки, подрезки склонов, ликвидации естественных дрен, подпора грунтовых
вод или нарушению подземного стока (поднятие уровня воды в открытых водоемах,
котлованах, барражные эффекты, засыпка долин малых рек и оврагов), а также по
сооружению устройств для сбора и водоотвода поверхностных и ливневых вод;
2)
мероприятия по
инженерной подготовке территорий, включающие создание дренажных систем,
водоотвод поверхностных и ливневых вод, гидроизоляцию зданий и сооружений,
фитомелиорацию склонов, а также поддержание в надлежащем состоянии водонесущих
коммуникаций и другие мероприятия.
Достижение
стабилизации оползневых склонов может быть достигнута только при выполнении
всего комплекса назначаемых мероприятий и работ, частичная реализация правильно
назначенного комплекса противооползневых мероприятий не допускается, во избежание
снижения устойчивости оползневого склона.
Оползневые
процессы можно прогнозировать. Для этого прежде всего необходимы тщательные
инженерно-геологические и инженерно-гидрологические исследования [1].
Прогноз
оползневых процессов необходим:
1) для
расположения объектов народного хозяйства и их сооружений в безопасном месте;
2) для
своевременного предупреждения возникновения новых оползней или недопущения
опасной величины и скорости смещения уже существующих оползней;
3) для
предотвращения человеческих жертв при неизбежных крупных оползневых смещениях и
аварий на объектах народного хозяйства.
Практическое
значение прогноза особенно велико, потому что при современном состоянии техники
строительства стоимость противооползневых сооружений очень высокая и применение
их экономически оправдано не везде и не всегда. Поэтому прогнозирование
оползней – это очень сложная, ответственная и крайне необходимая задача.
Основной
целью составления прогноза является обеспечение органов государственного
управления, территориальных ведомств и организаций данными о возможных
проявлениях и степени активности оползневых процессов [6].
Для прогноза
оползневых процессов на длительный период применяется метод ритмичности,
основанный на выявлении периодов активизации оползней, связанных с выпадением
осадков и другими метеорологическими элементами.
При
составлении краткосрочного прогноза используется метод экспертной прогнозной
оценки развития оползневых процессов, основанный на сравнительно-геологическом
анализе распространения и условий развития оползней в предшествующие периоды.
Заключение
Оползневые
процессы – один из видов экзогенных геологических процессов, который напрямую
влияет на жизнедеятельность человека. На территории Томской области эти
процессы достаточно распространены. Они проявляются как в областном центре, так
и в небольших поселках. Наиболее активно они протекают в п. Кривошеино, п. Подгорное,
г. Томске (участок Лагерного Сада, микрорайон Солнечный).
Оползни
бывают различными и их классифицируют в зависимости от формы их проявления,
характера движения, по механизму смещения, размеру и т.д.
Для
предотвращения катастроф необходим контроль над оползнями. Важной составляющей
контроля является прогноз. Он необходим для своевременного предупреждения образования
новых оползней, для безопасного расположения строений, а также для
предотвращения аварий.
1.
Алексеев Н.А.
Стихийные явления в природе: проявление, эффективность защиты. – М.: Мысль,
1988. – 254 с.
2.
Болт Б.А., Хорн
У.Л., Макдоналд Г.А., Скотт Р.Ф. Геологические стихии: землетрясения, цунами,
извержения вулканов, лавины, оползни, наводнения: пер. с англ./ Б.А. Борисова;
под ред. Н.В. Шебалина – М.: Мир, 1978. – 440 с.
3.
Евсеева Н.С.,
Окишев П.А. Экзогенные процессы рельефообразования и четвертичные отложения.
Учебное пособие. – Томск: Изд-во НТЛ, 2007. – Ч. I. – 300 с.
4.
Новиков Ю.В.
Природа и человек. – М.: Просвещение, 1991. – 223 с.
5.
Новости России
[Электронный ресурс], 2006-2007. – Режим доступа: #"#">#"#">#"#">#"#">http://obzor.tomsk.ru,
свободный.
Страницы: 1, 2
|