Гравитационные процессы, их классификация

ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ— процессы изменения поверхности Земли под действием силы тяжести. К ним относятся обвалы, камнепады, снежные лавины, оползни, медленное сползание и течение грунтов. Обваливание и осыпание происходят на склонах, крутизна которых более угла "естественного откоса" (35-38°). В горах обвалы достигают крупных размеров — до 1-1,5 км3 Осыпание — постоянный процесс, пульсирующий по интенсивности (обычно увеличивается весной при снеготаянии, а также при землетрясениях). Скорость денудации при осыпании в зависимости от крутизны склонов (за длительный отрезок времени) изменяется в пределах 1,5-0,05 мм в год. Гравитационные процессы оказывают решающее влияние на формирование рельефа, иногда на образование месторождений полезных ископаемых — солей, нефти и т.д. Проявление гравитационных процессов учитывается при расчёте углов откоса в карьерах, определении устойчивости сводов подземных выработок, при строительстве насыпей, дамб. Возможное нежелательное проявление гравитационных процессов вынуждает применять специальные меры — различные виды крепи в выработках, покрытие связующими растворами, посадка определённого вида растений на участках, создающих опасность для ведения горных работ.

КЛАССИФИКАЦИЯ — процесс разделения (сепарации) измельчённых материалов в жидкой или воздушной среде на основе различия в скоростях падения (оседания) частиц разного размера, формы и плотности. Цель — получение продуктов различного гранулометрического состава и плотности. По принципу разделения выделяют классификацию

гравитационную (с разделением частиц в поле силы тяжести) и центробежную (с разделением в поле центробежных сил).

Теория классификации основана на изучении и количественном описании перемещения частиц в жидкой или воздушной среде в частности для мелких частиц, на основе закона Стокса (для сферических частиц), по которому скорость движения (падения) частиц (до 100 мкм в воде и до 50 мкм в воздухе) прямо пропорциональна квадрату поперечника и разностей плотностей частицы и среды и обратно пропорциональна вязкости среды. Различие в скоростях падения частиц определяет процесс разделения. Отношение размеров частиц, имеющих одинаковую скорость падения (гидравлическая крупность), называется коэффициентом равнопадаемости. Эффективность классификации зависит от распределения жидкой фазы по продуктам классификации, неравномерности скоростей потока и его турбулентности по сечению классификатора, формы и плотности частиц, а также конструктивных параметров классификаторов. Трудность классификации возрастает с уменьшением размера частиц. Очень тонкие (менее 10 мкм) частицы сильнее слипаются друг с другом — коагулируют или флоккулируют.

33.Оползни на ДВЖД. Строение оползня. Типы структурных оползней, по форме в плане, по мощности и масштабам проявления.

1. Оползни

оползни - это смещение масс горных пород вниз по склону под действием силы тяжести. Они образуются в различных

породах в результате нарушения их равновесия и ослабления их прочности и вызываются как естественными, так и искусственными причинами. К естественным причинам относятся увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки и т.п. Искусственными, или антропогенными, т.е. вызванными

деятельностью человека, причинами оползней являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерный вынос грунта, вырубка леса и т.п. Оползни можно классифицировать по типу и состоянию материала. Некоторые из них полностью состоят из скального материала, другие -только из материала почвенного слоя, а третьи представляют собой смесь льда, камня и глины. Снежные оползни называются лавинами. Например, оползневая масса состоит из каменного материала; каменный материал - это гранит, песчаник; он может быть прочным или трещиноватым, свежим или выветрелым и т. д. С другой стороны, если оползневая масса образована обломками горных пород и минералов, то есть, как говорят материалом почвенного слоя, то можно назвать это оползнем почвенного слоя. Он может состоять из очень тонкой зернистой массы, то есть из глин, или более грубого материала: песка, гравия и т. д.; вся эта масса может быть сухой или водонасыщенной, однородной или слоистой. Оползни можно классифицировать и по другим признакам: по скорости движения оползневой массы, масштабам явления, активности, мощности оползневого процесса, месту образования и др.

С точки зрения воздействия на людей и на проведение строительных работ скорость развития и движения оползня является единственно важной его особенностью. Трудно найти способы защиты от быстрого и, как правило, неожиданного движения крупных масс горных пород, и это часто приносит вред людям и их имуществу. Если оползень движется очень медленно в течение месяцев или лет, то он редко вызывает несчастные случаи, и можно принять предупредительные меры

. Кроме того, скорость развития явления обычно определяет возможность предсказать это развитие, например можно обнаружить предвестники будущего оползня в виде трещин, которые возникают и расширяются в течение какого-то времени. Но на особенно неустойчивых склонах эти первые трещины могут образоваться так быстро или в таких недоступных местах, что их не замечают, и резкое смещение большой массы пород происходит внезапно. В случае медленно развивающихся движений земной поверхности можно еще до крупной подвижки заметить изменение особенностей рельефа и перекос строений и инженерных сооружений. В этом случае есть возможность, не дожидаясь

разрушений эвакуировать население. Однако даже тогда, когда скорость движения оползня не увеличивается, это при больших масштабах явление может создать трудную, а иногда и не разрешимую проблему Другой процесс также вызывающий иногда быстрое движении поверхностных горных пород, - это подмыв подножия склона морскими волнами или рекой. Удобно провести классификацию оползней по скорости движения. В самом общем виде быстрые оползни или обвалы происходят в течение секунд или минут; оползни со средней скоростью развиваются в течение промежутка

времени, измеряемого минутами или часами; медленные оползни формируются и движутся в течение периода продолжительностью от нескольких дней до нескольких лет. По масштабу оползни подразделяются на крупные,

средние и мелкомасштабные. Крупные оползни вызываются, как правило, естественными причинами. Крупные оползни вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10--20 м и более. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность. Средние и мелкомасштабные оползни характерны для антропогенных процессов. Оползни могут быть активными и неактивными, что определяется степенью захвата коренных пород склонов и скоростью движения. На активность оползней оказывают влияние породы склонов,

а также наличие в них влаги. В зависимости от количественных показателей присутствия воды оползни делятся на сухие,

слабовлажные, влажные и очень влажные. По месту образования оползни подразделяют на горные, подводные, снежные и оползни, возникающие в связи со строительством искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород и т.п.). По мощности оползни могут быть малыми, средними, крупными и очень крупными и

характеризуются объемом смещающихся пород, который может составлять от нескольких сотен кубических метров до 1 млн. м3 и более. Оползни могут разрушать населенные пункты, уничтожать сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети, водохозяйственные сооружения, главным образом, плотины. Кроме того, они могут перегородить долину, образовать завальное озеро и способствовать наводнениям. Таким образом, наносимый ими народнохозяйственный ущерб может быть значительным.

34.Условия и причины возникновения оползней. Противооползневые мероприятия

Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных породах вследствие того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие – необходимое условие оползания. Однако надо себе ясно представлять, что не грунтовые воды служат причиной оползня. Часто мы видим, что крутой склон долин подвержен оползням, а рядом выше или ниже по течению при том же геологическом строении, при таком же водообилии водоносных горизонтов и одинаковой высоте уровня подземных вод никаких оползней нет просто потому, что склон чуть-чуть более отлог. Оползни редко отмечаются на склонах крутизной менее 10-12 градусов. И при уклоне 15 градусов оползни возникаю только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях.

Оползни могут быть вызваны действием разных факторов. Земная поверхность состоит главным образом из склонов. Некоторые из них устойчивы, другие в силу различных условий становятся неустойчивыми. Это происходит тогда, когда изменяется угол наклона откоса склона или если склон оказывается отягощён рыхлым материалом. Тем самым сила тяжести оказывается больше силы связности грунта. Склон становится нестабильным и при сотрясениях. Поэтому каждое землетрясение в условиях горного рельефа сопровождается смещениями по склону. Образованию оползней особенно благоприятствует такое залегание пород, при котором падение кровли водоупорных пород совпадает с направлением уклона поверхности. Водоупорный горизонт при этом служит поверхностью скольжения, по которой более или менее значительный блок породы соскальзывает вниз по склону. Неустойчивости склона способствует и повышение обводнённости грунтов, рыхлых отложений или горных пород. Вода заполняет поры и нарушает сцепление между частицами грунта. Межпластовые воды могут действовать подобно смазке и облегчать скольжение.

Перечень мероприятий по укреплению горных склонов включает в себя использование специальных конструкций, предотвращающих процессы, связанные с изменением напряженного состояния склонов (выветривание, эрозия, изменение уровня подземных вод). На таких участках целесообразно проводить террасирование поверхности. Откосы таких террас необходимо стабилизировать решетчатыми конструкциями из сборных элементов. Одними из таких конструкций являются сетки двойного кручения, которые очень часто применяют для защиты крутых склонов от небольших камнепадов, снежных лавин, селевых потоков и т.д. Сетки двойного кручения изготавливают из проволоки, термически обработанной оцинкованной и оцинкованной с полимерным покрытием, благодаря свойствам которой данный вид защиты работает надежно. Для защиты склонов от крупных камнепадов применяют сетки кольчужные, которые образованы 6 взаимосоедененными кольцами.