Ссылка на источник

Казеев А.И., Постоев Г.П., Лапочкин Б.К. // Экология промышленного производства. –2011. -№3. –С. 9-13

АННОТАЦИЯ

На урбанизированных территориях оползневые деформации неизбежно вызывают значительное ухудшение экологической обстановки с негативными последствиями.

Приводится характеристика работ, необходимых для оценки оползневой опасности, представляющей угрозу хозяйственным объектам.

Определены задачи и виды инструментальных исследований, состав информации на этапе оценки оползневой обстановки и при обосновании необходимых противооползневых мероприятий, позволяющих значительно уменьшить экономический и экологический ущерб.

Ключевые слова: требования, оползневая опасность, виды работ, задачи исследований.

Введение

В настоящее время на урбанизированных территориях оползневая проблема остается одной из важнейших. Многие уникальные постройки прошлых веков, особо охраняемые государством, а также современные жилые и административные объекты испытывают разрушительные деформации вследствие воздействия оползневого процесса.

Оползневые деформации, развивающиеся, как правило, на площадях с расчлененным рельефом, наносят территории России огромный экономический, социальный и экологический ущерб, несопоставимый со средствами, затрачиваемые на защитные мероприятия [1, 2].

Интенсивное хозяйственное освоение склоновых территорий, в том числе пораженных оползневым процессом, требует получения необходимой информации о реальной опасности развития оползневых деформаций и степени их воздействия на проектируемые объекты, об экологических последствиях аварий и разрушений объектов, о мерах по предотвращению активизации оползневого процесса и обеспечению безопасного функционирования хозяйственных объектов.

Исследования оползневых участков на урбанизированных территориях в различных регионах России (Москва и Московская область, г. Рыбинск Ярославской обл., г. Ульяновск, оползневые участки Московской, Горьковской, Куйбышевской, Северо-Кавказской железных дорог, магистральных газо- и нефтепроводов и др.) показали, что нередко острота рассматриваемой проблемы обуславливается не только сложностью решаемых задач, но и недостаточной глубиной и полнотой информации об оползневой угрозе.

Цель данной статьи – рассмотрение состава и необходимого комплекса исследований по оценке оползневой опасности для проектируемых или существующих хозяйственных объектов, а также разработка требований к информации, получаемой в ходе данных исследований, достаточной для обоснования мероприятий, обеспечивающих безопасную хозяйственную деятельность объектов на оползневой территории.

Укажем также, что оползнеопасными следует считать:

— площади, где оползни уже проявились (оползневая территория);

— соседние с ними участки, где происходит изменение напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов и возможно развитие оползневых деформаций;

— участки без проявлений оползней, но возникновение которых возможно (потенциально-оползневые);

— территории, расположенные в зоне транзита и разгрузки разжиженных оползневых масс при активизации оползневого процесса на вышерасположенных склонах.

Информация по оценке оползневой опасности хозяйственным объектам должна обеспечить характеристику состояния развития оползневого процесса, прогноз его активизации и обоснование необходимых защитных мероприятий.

Для получения информации по оперативной оценке оползневой опасности необходимо последовательно решать следующие задачи:

— оценка предрасположенности участка размещения объекта к развитию оползневого процесса;

— определение особенностей геологического строения, инженерно-геологических, гидрогеологических, геоморфологических и гидрологических условий в части предрасположенности территории к развитию оползневого процесса;

— определение и оценка проявлений оползней, деформаций грунтовых массивов и сооружений на территории объекта, интенсивности оползнеобразующих факторов;

— выявление уязвимых и провоцирующих конструктивных или технологических элементов объекта в отношении развития оползневого процесса;

— анализ общей и локальной устойчивости территории объекта с учётом возможных изменений техногенной нагрузки и природных факторов, особенностей геологического строения, вероятного механизма развития опасных оползневых деформаций;

— обоснование системы мониторинга оползневого процесса для предупреждения опасного деформирования грунтовых массивов и сооружений;

— обоснование необходимых противооползневых мероприятий по обеспечению безопасного функционирования объекта.

Оперативная оценка оползневой обстановки в районе расположения объекта

Оперативная оценка оползневой обстановки на участке объекта и прилегающей территории базируется на следующих данных:

— результатах анализа собранных инженерно-геологических материалов о проявлениях оползней, их типах, степени активности, условиях и характере развития оползневых деформаций;

— результатах рекогносцировочного обследования с выявлением проявлений оползней, изучения их особенностей, состояния и деформаций сооружений;

— данных о динамике оползневого процесса по участкам, включённым в систему мониторинга экзогенных геологических процессов;

— сведений о противооползневых мероприятиях, выполненных на исследуемой территории, их состоянии и эффективности;

Состав информации по оперативной оценке оползневой обстановки в районе расположения исследуемого объекта должен включать:

— карту изученности территории с расположением горных выработок, противооползневых сооружений;

— карту (масштабный космический снимок) территории с проявлениями оползней различных типов, трещин, водопроявлений;

— схемы (разрезы), иллюстрирующие механизм формирования и развития существующих оползней, геологическое строение;

— фотоснимки проявлений оползней, характерных морфоэлементов, обнажений с привязкой их на карте участка;

— таблицы, графики, свидетельствующие о режиме оползневого процесса и основных воздействующих факторах;

— фото документация характерных трещин на оползневых очагах и сооружениях;

— основные результаты геофизических исследований;

— текстовое описание инженерно-геологических, гидрогеологических и геоморфологических условий территории, характеристика особенностей развития оползней и других экзогенных геологических процессов.

Оценка предрасположенности участка размещения объекта к развитию оползневого процесса

Оценка предрасположенности участка размещения объекта к развитию оползневого процесса основывается на анализе следующих данных:

— результаты топо-геодезических работ по построению топоплана участка с привязкой основных морфоэлементов и сооружений;

— материалы инженерно-геологических изысканий с бурением скважин по двум–трем профилям для уточнения геологического строения, определения свойств пород, выявления унаследованных площадок сдвига в массиве горных пород, гидрогеологических условий;

— данные оползневой съёмки участка с картированием оползневых очагов, трещин различного генезиса на поверхности склона, деформаций сооружений, водопроявлений, данных об активности других экзогенных геологических процессов (эрозии, абразии, карста, подтопления и пр.);

— результаты геофизических исследований по изучению геологического строения, выявлению геофизических аномалий в потенциальных разрывных зонах;

— сведения о размерах, конструкции, состоянии сооружений, особенностях эксплуатации, расположении водонесущих элементов.

Состав информации по оценке предрасположенности участка размещения объекта к развитию оползневого процесса должен включать:

— карту фактического материала с расположением буровых скважин, геофизических профилей, контуров сооружений;

— результаты оползневой съемки: описания точек наблюдений, фотоснимки морфоэлементов, трещин, деформаций сооружений, оползневых очагов;

— колонки скважин;

— разрезы инженерно-геологические, геофизические;

— данные о физико-механических свойствах пород, в том числе из испытаний на плоский сдвиг по схеме «плашка по плашке» при наличии оползневых очагов или унаследованных поверхностей скольжения в исследуемых массивах горных пород;

— карту развития оползневых деформаций на участке размещения объекта с показом основных морфоэлементов, оползневых очагов различных типов, потенциальных зон опасной активизации оползневого процесса, деформаций массивов горных пород и сооружений.

Расчётный анализ устойчивости склона

Расчётный анализ устойчивости позволяет решать следующие задачи:

— разработка расчётных схем возможного нарушения равновесия массива и развития оползневых деформаций;

— оценка наиболее вероятного механизма активизации оползневого процесса (типа оползня);

— анализ свойств грунтов основных инженерно-геологических элементов и оценка возможного изменения их значений (в процессе деформирования, при увлажнении, при наличии площадок сдвига) на устойчивость склона и развитие деформаций;

— оценка влияния изменения гидрогеологических условий (колебания уровня подземных вод, гидравлических напоров в водоносных горизонтах и др.) на устойчивость склона и механизм развития деформаций;

— анализ влияния на устойчивость склона возможных источников негативного изменения напряженного состояния в склоновом массиве (в связи с подвижками в оползневых очагах и развитием трещин, выявленные разрывные нарушения – например, по геофизическим данным, влияние глубоких котлованов, траншей, коллекторов при строительстве сооружений).

Расчёты устойчивости производят по наиболее опасным створам при рассмотрении системы «объект – склоновый массив» в виде последовательности вариантов, в каждом из которых представлено определенное сочетание: расчётной схемы (количества расчётных отсеков, положения поверхности скольжения), положения уровня грунтовых вод, значений свойств грунтов, условий появления разрывных зон в нижней части склона).

В результате расчетного анализа устойчивости склона получают следующую информацию:

— расчётные схемы – инженерно-геологические разрезы с границами расчетных отсеков и оползневых тел;

— таблицы физико-механических свойств инженерно-геологических элементов (ИГЭ), используемых в расчётах (средние и наименьшие значения угла внутреннего трения (j) и сцепления (С) по каждому ИГЭ, в котором проходит поверхность скольжения) Пример представления результатов приведен в Таблице;

— перечень и описание вариантов расчёта с указанием расчётной схемы, количества расчетных отсеков, уровня грунтовых вод, значений j и С, других условий (например, учёта воздействия сооружений);

— результаты расчётов по каждому варианту (коэффициент устойчивости, величины оползневого давления в отсеках, таблица исходных значений, используемых в расчёте);

— сводная таблица результатов расчёта вариантов с исходными данными и значениями коэффициентов устойчивости с выделением и анализом вариантов, в которых коэффициент устойчивости менее единицы, т.е. определяющих возможные опасные ситуации нарушения устойчивости и развития деформаций массива.

Предложения по организации системы мониторинга оползневого процесса и проведению необходимых защитных мероприятий

Указанные предложения разрабатываются на основе результатов анализа оползневой обстановки, расчётов устойчивости, степени подверженности участка размещения объекта оползневому процессу.

«Предложения» предусматривают комплекс инженерно-технических и охранно-ограничительных мероприятий, направленных на предотвращение возникновения, развития и активизации оползневого процесса, защиту людей, инженерных сооружений и территории от оползней, а также своевременное информирование органов исполнительной власти, органов местного самоуправления об угрозе активизации оползневого процесса с целью обеспечения сохранности территории, безопасного функционирования объектов, расположенных на ней.

В качестве предлагаемых мероприятий применяют: регулирование поверхностного стока; дренаж обводненных грунтовых массивов; перераспределение грунтовых масс (уположение склона); защиту от подмыва и размыва грунтов; закрепление грунтовых массивов подпорными удерживающими сооружениями; искусственное улучшение свойств грунтовых массивов (техническая мелиорация); планировку и благоустройство оползнеопасной территории; профилактические охранно-ограничительные мероприятия (регламентирующие требования к проведению земляных работ, поливов, осуществлению динамических воздействий, обеспечению сохранности сооружений).

Выбор мероприятий и сооружений противооползневой защиты производят с учётом степени ответственности и ценности защищаемых территорий, зданий и сооружений, типа, размеров и степени активности оползней, поражающих территорию. Возможно локальное осуществление мероприятий без охвата всей оползнеопасной территории. При этом предусматривают возможность обтекания защищаемых участков, сооружений (мостовых опор, магистральных трубопроводов и т.п.) оползневыми массами пограничных активных очагов. Необходимость, параметры и эффективность предлагаемых мероприятий обосновываются расчётами устойчивости защищаемой территории с учётом типа оползней, механизма их формирования и активизации, возможных изменений природных воздействующих факторов и техногенной нагрузки (взаимовлияния оползней различных типов, колебания уровня подземных вод и гидродинамических напоров, изменения свойств грунтов и напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов при реализации защитных мероприятий и эксплуатации территории объекта).

Выполнение предлагаемых мероприятий следует производить в период минимальной активности оползневого процесса. При проведении планировочных, земляных и дренажных работ не допускаются образования протяженных фронтальных подсечек склоновой территории и неорганизованный сброс вод, способствующих негативному изменению напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов.

На всех этапах осуществления предлагаемых мероприятий необходима организация мониторинга оползневого процесса с контролем напряженно-деформированного состояния оползнеопасных грунтовых массивов, в том числе опасности активизации глубоких подвижек, изменений основных воздействующих факторов, эффективности мероприятий и состояния инженерных сооружений.

Информация по предлагаемым мероприятиям представляется в следующем виде:

• перечень и описание противооползневых мероприятий;

— карта размещения удерживающих и дренажных сооружений, проведения планировочных работ, наблюдательных пунктов в системе мониторинга;

— принципиальные схемы удерживающих сооружений;

— иллюстрации предлагаемых решений на примере других объектов;

— конструкции наблюдательных пунктов (схемы) для контроля оползневых деформаций (глубинных реперов, инклинометров, пьезометров и др.);

• методика оценки опасности активизации оползневого процесса по данным мониторинга.

Выполнение изложенных требований к выполнению специфических работ по оценке оползневой опасности для хозяйственных объектов различного назначения позволит предусмотреть как особенности и механизм развития оползневых процессов в зоне размещения объектов, так и необходимый перечень мероприятий, позволяющих определить степень оползневой опасности исследуемой территории.

Это представляется особенно важным при строительстве магистральных газо- и нефтепроводов. Как показано в работе [3], оползневые процессы на объектах трубопроводного транспорта являются, как правило, основной причиной аварий (см. рисунок). В связи с этим, по трассе нефтепровода «Восточная Сибирь – Тихий океан» ИГЭ РАН вместе с другими организациями проводит целенаправленные исследования, с учетом приведенного перечня требований по выявлению оползнеопасных участков, оценке их активности и степени опасности для трубопровода. Предусматривается разработка системы мониторинга для предупреждения опасных экологических ситуаций и предложений по защитным мероприятиям, обеспечивающим безопасное функционирование трубопровода.

http://opolzni.ru/wp-content/uploads/2015/01/0029-1024x534.jpg 1024w, http://opolzni.ru/wp-content/uploads/2015/01/0029.jpg 1815w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px" style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; font-weight: inherit; font-style: inherit; font-size: 17.3333px; font-family: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify; display: block;">

Рисунок. Частота аварий на линейной части газопроводов, инициируемых природными источниками.

Таблица. Результаты определения сопротивления грунтов сдвигу на участке работ (Москва, берег р. Москвы, объект – проектируемые очистные сооружения, Хорошево-2, 2005 г.)

ЛИТЕРАТУРА

1. Москва: геология и город. / Гл. ред. В.И. Осипов, О.П. Медведев. – М.: АО «Московские учебники и Картолитография», 1997. – 400 с.

2. Постоев Г.П., Лапочкин Б.К. Оползневые процессы – актуальная экологическая проблема при освоении неудобий на территориях мегаполисов // Экология промышленного производства. 2007. №2. С. 2-6.

3. Власова Л.В. Природные факторы при аварийности газопроводов // Геоэкология. 2009. №3. С. 264-270.

Landslide hazard assessment for economic objects (REQUIREMENTS for works and information)

Postoev German P., chief scientist of SIEG RAS

B.K. Lapochkin, leading scientist

A.I. Kazeev, postgraduate, scientist

Sergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of Sciences,

101000 Moscow, Ulansky side street, 13, building 2; Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., www.opolzni.ru

ABSTRACT

Landslide deforming on urban territories results in considerable worsening of ecological situation with negative consequences.

A necessary list of works for landslide hazard assessment, threatening economic objects is given. Goals and types of instrumental researches, content of information were defined at the stage of landslide hazard assessment and while substantiation of necessary landslide mitigation measures for decreasing economical and ecological loss.

 Key words: requirements, landslide hazard, types of prospecting, investigation objectives and goals.