Склоновые процессы и катастрофы

Классификация природных опасностей.

Раздел 2. Природные опасности

[1], [2], [4], [5]

• Положения… Определения…Природные опасности, явления или процес­сы геофизического, геологического, гидрологического, атмосферного, биосферного и другого происхождения такого масштаба, которые вызывают катастрофические последствия. Стихийные бедствия сегодня носят все более синергетический ха­рактер, выражающийся в том, что одно природное явление вызывает целую цепочку других, порой катастрофических процессов. Существенно повышается вероятность того, что в зону риска природ­ных катастроф будут вовлечены территории, насыщенные сложными инженерными сооружениями (АЭС, химические предприятия и др.). Стихийные бедствия могут возникать одиночно, независимо одно от другого, так и во взаимосвязи. Процесс развития природных опасностей зачастую приобретает непрерывный характер, приводящий к катастрофе. Природная катастрофа – это результат экстремальной геофизической ситуации при которой из-за неблагоприятной природной обстановки возникают поражающие факторы, способные в случае неблагоприятной социально-экономической ситуации породить стихийное бедствие.

Природная катастрофа является быстропротекающим природным процессом, обусловленным действием гравитации, земного вращения или разницей температур. Они могут происходить: 1) в результате быстрого перемещения вещества (землетрясения, склоновые процессы); 2) в процессе высвобождения внутренней энергии и выделения её на земной поверхности (вулканическая деятельность, землетрясения); 3) при повышении водного уровня рек, озёр и морей (наводнения, морские наводнения и цунами); 4) под действием необычайно сильного ветра (ураганы, тропические циклоны).

• Классификация… Причины… Параметры…Природные катастрофы, испытываемые человеком, могут возникнуть внутри Земли (землетрясения, вулканические извержения), на ее поверхности (нарушения устойчивости склонов в связи с внутренними или внешними причинами), а также могут быть связаны замерзшей водой (снежные и ледниковые лавины) или ее жидкой формой (наводнения, размыв дамб и берегов). Наконец они могут возникнуть в атмосфере (сильные ураганы).

Основными причинами сохранения при­родной опасности являются: 1. Увеличение антропогенного воздействия на окружающую природ­ную среду, провоцирующего или усиливающего негативные по­следствия опасных природных явлений. 2. Нерациональное размещение объектов хозяйственной деятельно­сти и расселение людей в зонах потенциальной природной опас­ности. 3. Недостаточная эффективность, неразвитость или отсутствие сис­тем мониторинга состояния окружающей природной среды. 4. Низкая достоверность прогнозирования природных явлений. 5. Отсутствие или плохое состояние гидротехнических, противоопол­зневых, противоселевых и других защитных сооружений, а также защитных лесонасаждений. 6. Недостаточные объемы и низкие темпы сейсмостойкого строи­тельства, укрепления зданий и сооружений в сейсмоопасных рай­онах. 7. Отсутствие или недостаточность кадастров потенциально опас­ных районов (регулярно затапливаемых, особо сейсмоопасных, селеопасных, оползневых и др.). Параметры (размеры) катастроф определяются рядом факторов, и в первую очередь народонаселением и уровнем капиталоёмкости территории.

• Землетрясения…Известно, что в недрах Земли непрерывно происходят внутренние процессы, которые влияют на изменения земного ландшафта – лика Земли. Чаще всего эти изменения очень медленные, но идут они непрерывно. Измерениями установлено, что отдельные участки земной поверхности опускаются, другие, наоборот, поднимаются. Даже расстояния между земными континентами не остаются постоянными. Когда внутренние процессы протекают бурно, тогда лик Земли меняется особенно заметно, и эти процессы называют землетрясениями или извержением вулканов. Из природных катастроф землетрясения являются самыми мощными явлениями, превращающими в развалины целые города и даже районы. Подсчитано, что из числа мировых стихийных бедствий землетрясения составляют 15%.

• Землетрясения… Причины… Процесс… Зональность…По механизму образования землетрясения подразделяются на несколько классов: 1) с вулканическими процессами, 2) с обрушениями полостей геологического и техногенного происхождения, 3) с тектоническими процессами, 4) с атомными взрывами. Чем выше напряжения в породах, тем больше они накапливают потенциальной (сейсмической) энергии, которая переходит в кинетическую энергию при деформациях в очаге землетрясения.

По характеру разрушения и повреждения зданий и сооружений можно подразделить на восемь основных видов, которые в свою очередь составляют две группы. 1. Повреждения сооружений в целом и изменения их положения относительно основания или фундамента в форме: а) смещения, б) просадки, в) наклона, г) опрокидывания; 2. Повреждения отдельных конструкций или их элементов в форме: а) деформации, б) обрушения, в) повреждения, г) крушения. Причинами, вызывающие повреждения 1-ай группы, обычно служат: недостаточная или неравномерная несущая способность фундамента; чрезмерные неравномерные нагрузки, превышающие расчётные. Причинами, вызывающими повреждения 2-й группы являются: силовые статические и динамические воздействия – разрывы, разрушения, трещины, расстройства соединений. Механические воздействия – вмятины, прогибы, искривления, истирания и др. Физико-химические воздействия, которые приводят к разрушению – колебания, высокая (низкая) температура, коррозия. Степень и характер поражения объектов зависит от: силы и вида землетрясения; расстояния от объекта до эпицентра; технических характеристик сооружений объекта – его конструкции, прочности, размеров, формы, планировки и характера застройки, а также от ландшафта местности. Вышедшими из строя являются: промышленные здания – при сильных разрушениях, гражданские здания и сооружения – при средних разрушениях, население – при поражениях средней тяжести. Основные действия при ликвидации последствий землетрясений по значимости следующие: а) поиск пострадавших и извлечение их из-под завалов и полуразрушенных, горящих зданий; б) тушение пожаров в зданиях и завалах; в) доставка пострадавшим воды, питания и одежды.

Аварийно – восстановительные работы включают прокладку колонных путей по завалам, расчистку завалов, ликвидацию повреждений на коммунально-энергетических сетях, обрушение стен зданий и других конструкций зданий и сооружений, не подлежащих восстановлению и представляющих опасность для окружающих.

Общую проблему прогноза землетрясений принято расчленять какбы на три части: 1) прогноз места землетрясения; 2) предсказание его максимальной силы; 3) определение времени его возникновения. К предупреждающим признакам, предвестникам землетрясений относятся: наклон и деформация пород в эпицентральной области; нарушение микросейсмической активности; изменение таких физических свойств пород, как их электрическое сопротивление и магнитные свойства, обуславливающие сейсмомагнитный эффект. Американский сейсмолог Рикитаки разделяет все предвестники, признаки надвигающегося землетрясения на три класса: 1) предвестники, характеризующиеся различным временем проявления в зависимости от магнитуды; 2) и 3) краткосрочные предвестники, для которых отсутствует зависимость времени проявления от магнитуды. Среднее время проявления этих предвестников до толчка соответственно 2-4 часа и 4-5 суток. Накануне крупных землетрясений в нескольких случаях отмечались такие предвестники, как аномальные деформации пород, которые обнаруживают по горизонтальным и вертикальным смещением поверхности Земли. Рост деформации может также проявиться в изменении физико-механических свойств пород, в частности скорости распространения упругих волн и особенно отношения скоростей продольных и поперечных волн. Продольные волны обычно распространяются со скоростью в 1,75 раза большей, чем поперечные. При землетрясениях скорость продольных волн уменьшается, и это соотношение выражается цифрой 1,5.

• Защита… Землетрясение…Землетрясения влекут за собой тяжелые, иногда катастрофические последствия, которые характеризуются. 1. Разрушением и опрокидыванием зданий и сооружений, под обломками которых гибнут люди. Как известно, не землетрясения убивают людей, а разрушающиеся при этом здания, построенные людьми. Совершенствование строительства – первое направление в защите от землетрясений.2. Возникновением взрывов и массовых пожаров, происходящих в результате замыкания в электрических сетях, производственных аварий и наличия в городах в больших количествах воспламеняющихся жидкостей и газов. Правильная канализация электроэнергии, соответствующее размещение и хранение горючих веществ и материалов – ­второе направление в защите от землетрясений. 3. Разрушением и завалом населённых пунктов в результате образования многочисленных провалов из-за трещин в почве, обвалов и оползней склонов. Определение места размещения населённого пункта с учётом последствий воздействия землетрясения на фундаменты зданий – третье направление в защите. 4. Затоплением населённых пунктов и целых районов в результате образования водопадов, подпруд на озерах и отклонения течения рек. В какой – то степени этого можно избежать также прав ильным выбором места заложения населённого пункта.5. Отравлением людей удушливыми газами при выделении их из разрушенных ёмкостей и из недр земли. 6. Психологическим воздействием на людей, приводящим к тяжёлым травмам, иногда со смертельным исходом. Поэтому обучение людей к поведению и действиям в чрезвычайных условиях землетрясений – четвёртое направление в защите от последствий землетрясений. Следует отметить, что сейсмические районы занимают благоприятные в климатическом отношении участки Земли, поэтому не случайно многие из них плотно заселены. Т.о., защита людей от землетрясений остаётся и будет оставаться важной задачей, поэтому необходимо правильно планировать и размещать объекты жизнедеятельности людей на таких территориях.

[1], [2], [4], [5]

• Определения…Любой склон может быть потенциальной причиной катастрофы, которая может повлечь за собой нарушение нормальной жизнедеятельности, разрушения и гибель людей. Склоновые процессы по механизму условно делят на пять типов: обвалы, опрокидывания, оползни скольжения, оползни опрокидывания, грязекаменные потоки и переходный процесс – сель [от sail – бурный поток]. По существу склоновые явления представляют собой совокупность движения масс породы, в процессе которых происходит разрушение и сдвиг вдоль одной или нескольких характерных плоскостей. Из выделенных типов склоновых процессов только оползни скольжения поддаются в настоящее время количественному анализу по методу многоугольника сил или сил по кругло цилиндрическим плоскостям. Эти методы расчёта не применимы к обвалам, опрокидываниям, оползням выдавливания и потокам. Кинематика и механизм склоновых явлений достаточно изучены для качественного и статистического подходов в оценке этих процессов или для прогнозирования возможного развития. Методы изучения оползней применимы как для природной среды, так и для среды, изменяемой деятельностью человека.

Склоновые явления вызывают прямые и косвенные убытки, повреждая автострады, железные дороги, промышленные предприятия, рудники, жилье и другие сооружения. К прямым относятся убытки, связанные с реальным ущербом, причиненным сооружениям и имуществу. Примерами косвенных убытков могут служить: а) потери в налогооблажении собственности, разрушенной склоновыми явлениями; б) уменьшение реальной стоимости недвижимого имущества в районах, затронутыми склоновыми явлениями; в) потери в продуктивности сельскохозяйственной и лесной промышленности; г) потери в промышленном производстве из-за нарушения транспортных и хозяйственных связей. Косвенные убытки трудно поддаются оценке, но они могут быть больше прямых убытков. Исследования показали, что большие разрушительные оползни связаны с деятельностью человека.

· Физика… Механика…Склоновые процессы можно классифицировать по многим схемам, каждая из которых полезна в выделении признаков, необходимых для прогнозирования, контроля, стабилизации оползней и других целей. Особенности процессов, используемые в качестве критериев для определения и классификации, включают: тип движения, состав пород, скорость движения, морфологию участка накопления, возраст, причины, степень нарушенности пород и далее, наличие или отсутствие морфологии оползня от геологической структуры, степень развития, географическое положение типичных примеров оползней и степень их активности. Основными критериями предлагаемой классификации приняты, во-первых, тип движения и, во-вторых, тип пород. Типы движения подразделяются на пять основных групп: обвалы, опрокидывания, оползни скольжения, выдавливания и течения (потоки). Шестая группа – сложные склоновые явления (смещения) – охватывает сочетания из двух и более видов этих процессов.

· Факторы… Влияние…Наряду с причинами, способствующими движению, необходимо иметь представление о факторах, увеличивающих и (или) снижающихэффективность действия склоновых процессов. Эти знания необходимы для прогнозирования устойчивости склона и разработки проектов безопасности. Главными факторами формирования оползня являются факторы, которые увеличивают сдвиговые напряжения, к которым относят удаление поддерживающего упора. Это удаление осуществляется следующими процессами. 1. Эрозионная деятельность: а) рек и потоков, образующих большинство природных склонов, которые подвержены оползням; б) ледников, которые глубоко врезаются и образуют крутые борта горных долин с крутыми оползнями и обломочными потоками; в) волн прибрежных или приливных течений; г) субаэрального выветривания пород, их увлажнения, высыхания и воздействия морозов. 2. Предшествующие

скальные обвалы и оползни проседания, и крупные тектонические дислокации. 3. Деятельность человека по: а) созданию выемок, карьеров, котлованов и каналов; б) удалению подпорных стен и шпунтовых заграждений; в) создание водоемов и водохранилищ и изменение их уровня. Следующим фактором увеличения сдвигового напряжения является нагружение склона естественной нагрузкой, которая создаётся: а) весом града, снега, дождевой и родниковой воды; б) накоплением склоновых отложений на поверхности оползневоопасного участка; в) обрушением вулканических материалов, образующих лавины и обломочные потоки; г) растительностью; д) фильтрационным давлением подземных вод. Наряду с естественной, склон может подвергаться действию искусственной нагрузки, такой как: а) возведение насыпей; б) создание отвалов руды или горной породы; в) устройство хвостохранилища; г) вес зданий, сооружений, поездов; д) вес воды, вытекающей из неисправных водопроводов, каналов, водохранилищ. Развитию оползневого процесса могут способствовать природные динамические напряжения. Сотрясения от взрывов, оборудования, движение транспорта и обрушений пород на соседних участках склона также являются источниками динамических напряжений. В отдельных случаях удаление нижнего подпора верхнего массива тоже является причиной склонового процесса. Это удаление происходит по ряду причин, таких как: а) подмыв берегов реками или волнами; б) субаэральное выветривание, смачивание или высыхание и воздействие мороза; в) подземное выщелачивание, при котором удаляются растворимые карбонаты, соль и гипс, а так же суффозия рыхлого материала под наиболее прочными породами; г) горные работы и подобные искусственные факторы; д) потеря прочности и разрушение нижележащих пород; е) выдавливание пластичных нижележащих грунтов.

• Защита… Проектирование...Если на стадии проектирования исходить из правильных предпосылок и предвидеть перспективу развития процесса, склоновый процесс будет исключён или его последствия не разовьются в катастрофу. В этой связи следует исходить из правильно выбранных положений проектирования. При проектировании откосов учитывается ряд положений. Во-первых, из-за разнообразия свойств грунтов и геологических условий каждый проект откоса имеет специфические особенности. Во-вторых, технология оценки устойчивости в одинаковой мере относится как к откосам выемок, так и к откосам насыпей. В-третьих - выбор корректного метода расчета является только частью задач, возникающих при проектировании откосов. Проектирование включает вопросы полевых исследований, лабораторных испытаний и строительного контроля (авторский надзор). Стандартный подход в выполнении этих задач недопустим: необходима максимальная гибкость при решении каждого вопроса.

Дата добавления: 2014-03-03; просмотров: 514; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!