авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Оползневые процессы на правобережье среднего течения реки кубань и тенденции их развития по данным автоматизированных наблюдений

-- [ Страница 2 ] --

Исходя из предпосылки, что образование оползней зависит от ряда факторов, то вопросы, связанные с их активизацией решались комплексно с учетом природно-климатических и техногенных условий региона. Анализ вышеперечисленных условий и сопоставление их с результатами маршрутных обследований и инструментальных наблюдений на ключевых участках позволили выявить их значимость и влияние на развитие оползней. Выявленные закономерности дали возможность экстраполировать полученные результаты на все правобережье среднего течения р. Кубань и провести районирование территории.

При написании работы, на основе анализа опубликованных в разные годы (1903–2010гг.) известных универсальных классификаций оползней, оказалось, что при гори­зонтальном залегании пород, характерных для речных долин свойственны более простые условия оползнеобразования. Поэтому на взгляд автора, для территории исследования подходит следующая классификация оползневых процессов, где выделяется несколько разновидностей оползней (таблица 1).

Таблица 1

Классификация оползней по признакам (Г.С. Золотарев, Е.П. Емельянова, В.В. Кюнтцель и др. с дополнениями автора)

№ п\п Классифицируемый признак Разновидности оползней
1 Размер Мелкие, средние, крупные
2 Механизм смещения Скольжения, выдавливания, выплывания, проседания-течения,
3 Форма в плане Циркообразные, фронтальные, оползни-потоки, блоковые оползни.
4 Закономерности формирования оползневого склона Одно-, двух- ярусные, многоярусные
5 Возраст Старые, молодые, современные
6 Геологические условия Оползни с захватом коренных пород, оползни поверхностных отложений
7 По проявлению активности Активные, частично активные, стабилизированные (или старые)

На правобережье среднего течения реки Кубань наиболее широко развиты оползни выдавливания. Более 90 % оползней этого типа происходят с захватом коренных пород. Оползни выдавливания и сложного типа развиты в различных породах от четвертичных до нижнемеловых включений. В четвертичной полосе почти все оползни блокового типа. Базисом оползания здесь служат пойма и русло реки.

2. Условия формирования и развития оползней в долине среднего течения реки Кубань

Формирование оползней на исследуемой территории обусловлено различными факторами, которые условно подразделены на: постоянные, медленно изменяющиеся и быстро изме­няющиеся. К постоянным, не изменяющимся факторам относятся те, которые на время проведения исследований можно считать неизменными – это геологическое строение и рельеф. Факторы этой груп­пы определяют генетические особенности экзогенных геологических процессов и интен­сивность их проявления. Медленно изменяющиеся факторы определяют общую тенденцию развития экзогенных геологических процессов: это современные тектонические движения, климат, раститель­ность и почвы. Группа быстроизменяющихся факторов включает в себя метеорологичес­кие (атмосферные осадки, температура), сейсмические (землетрясения) условия и антропогенные факторы (избыточное увлажнение склонов, вырубка лесов, подрезка скло­нов, вибрационные и взрывные работы, неумеренный выпас скота) и определяют режим активизации оползневых процессов. Воздей­ствие их опосредовано через поверхностный сток, влажность, пористость, температуру, прочностные и деформационные свойства горных пород и т.д.

Кроме этого ряд экзогенных процессов также является факторами, влияющими на динамику развития оползней. Такие факторы, как эрозия постоянных и временных водотоков, хотя и играют большую роль в оползневом процессе, но зависят от вышеперечисленных факторов. Первые две группы факторов влияют на пространственнее распространение оползней, а факторы третьей группы – на их развитие во времени.

Геологическое строение правобережья среднего течения р. Кубань представлено верхнеплиоценовыми отложениями, сложенными пестроцветными глинами акчагыльского яруса и песчано-глинистыми отложениями апшеронского яруса, являющимися водоносными. Глины являются коренными породами и подстилают лессовидные четвертичные суглинки, мощностью от 18-22 м на Усть-Лабинском участке до 30-35м на Кавказском. В основании разреза четвертичных отложений прослеживается песчано-гравийная толща, мощностью до 3-5 м. В пойме р. Кубань развиты аллювиальные песчано-глинистые отложения, на первой надпойменной террасе аллювиальные и делювиальные супеси, глины и суглинки. Наличие в толще глин, являющихся водоупорными, прослоев и линз водонасыщенных песков создает все геологические предпосылки для возникновения новых и активизации известных оползней.

На формирование и активизацию оползней существенное влияние оказывает наличие крупных тектонических разломов – субмеридионального Усть-Лабинского, пересекающего долину р. Кубань в районе западной окраины г. Усть-Лабинска и диагонального погребенного Кавказского западнее ст. Кавказской. Воздействие современных тектонических движений (вертикальных) на оползневые процессы не является непосредственным и реализуется через такие факторы, как рельеф, уровни подземных вод, уровни морей, обуслов­ливая медленные, вековые их изменения. Исследуемая территория относится к области 6-7 бальных землетрясений.

Климат. Правобережье среднего течения р. Кубань характеризуется умеренно-континентальным климатом и получает много тепла. Климатические условия изучались по данным метеостанций Усть-Лабинск и Кропоткин с 1952 по 2010 годы. Основным элементом климата, влияющим на экзогенные процессы, являются атмосферные осадки, определяющие величину поверхностного и подземного стока. На исследуемой территории средние многолетние суммы осадков составляют около 640-720 мм в год. Для развития оползневых процессов большое значение имеют не только суммы годовых осадков, но и их распространение внутри года, так как выпадение значительного количества атмосферных осадков за короткий промежуток времени может послужить толчком в активизации оползней.

На исследуемой территории в теплое время года (апрель-октябрь) выпадает большее количество осадков (350-450 мм). Летние осадки носят преимущественно ливневый характер. Осадки, выпавшие в летний период, в большей мере идут на испарение, чем на инфильтрацию, и в режиме грунтовых вод не проявляются. С понижением температуры в осенне-зимний период инфильтрация преобладает над испарением и в это время идет пополнение ресурсов грунтовых вод.

Отсутствие в настоящее время достоверных и достаточно длинных рядов наблюдений за оползневыми смещениями не позволяет пока установить корреляционные связи между изменениями этих параметров и оползневой активностью в пределах исследуемой территории. Однако установлено, что более отчетливо наблюдается связь величины смещения оползней за год с количест­вом осадков за зимние месяцы (когда испарение минимально), чем с годовым количеством осадков.

Гидрологические факторы. В среднем течении р. Кубань значительная роль принадлежит дождевому (30-54%) и снеговому (до 33%) питанию. Грунтовое питание составляет 20-40 %, ледниковое – в разные годы 13-44%. Начало половодья приходится на май месяц, окончание на август. Максимальные скорости течения, отмеченные при паводках, уменьшаются вниз по течению от 2,5 м/сек в ст. Успенской до 1,2 м/сек в ст. Ладожской. Скорость течения р. Кубань в районе г. Усть-Лабинск в межень – 0,6 м/сек. Наивысшие уровни воды при свободном русле приходятся на июнь, а низшие на январь. Расход твердого стока р.Кубань у г. Усть-Лабинска примерно равен 5 млн. т/год.

В среднем течении развита боковая эрозия, сопровождающаяся подмывом склонов и образованием эрозионных уступов. Подмыв основания склонов препятствует их естественной стабилизации и приводит к повторению и образованию новых оползневых смещений. Интенсивность боковой эрозии определяется во многом гидрологическими параметрами рек (расходом, скоростью течения и др.) и подчиняются внутригодовому и многолетнему режиму. Активизация эрозионно-оползневого процесса наблюдается в период паводков. Таким образом, боковая эрозия является одним из главных факторов образования и активизации оползней.

Гидрогеологические условия. Влияние водоносных горизонтов на обводнение уступа является одним из определяющих факторов активизации оползней. Для района г. Усть-Лабинска и ст. Кавказской велика вероятность подпитки подземных вод за счет протечек из городских водопроводных сетей и городского коллектора.

Исследования показали, что осредненный годовой ход уровней грунтовых вод за 2003-2010 годы в наблюдательных скважинах на Усть-Лабинском и Кавказском участках изучаемой территории имеет плавный характер с максимумом, как правило, в августе-сентябре и минимумом в апреле-мае, иногда июне. Это объясняется сезонным, преимущественно зимне-весенним питанием грунтовых вод, обусловленным в первую очередь режимом температуры воздуха. Годовой режим грунтовых вод формируется за счет естественных режимообразующих факторов. Весной, с наступлением положительных температур, накопленные за зимний период осадки инфильтруются и в это время идет пополнение ресурсов грунтовых вод. Летние же осадки, расходуются главным образом на испарение не достигая поверхности грунтовых вод и лишь несколько снижая темпы спада их уровней.

Растительность. Исследуемая территория характеризуется достаточно скудной растительностью. Практически повсеместно она покрыта травянистой растительностью и редким кустарником. В пределах населенных пунктов практически отсутствуют деревья. Считается, что древесная растительность повышает устойчивость склонов в 2- раза. Но такое положительное влияние не распространяется на оползневые участки вдоль берегов рек, так как активность оползневого процесса здесь обусловлена, главным образом, динамичными эрозионно-аккумулятивными процессами. Наличие травянистой и древесной растительности не гарантирует устойчивости склонов, однако ее отсутствие или уничтожение способствует усилению оползневой деятельности.

Роль антропогенного фактора. Техногенное влияние во многом определяется отраслевым народно-хозяйственным комплексом, складывающимся на той или иной территории. По этому признаку на правобережье р. Кубань выделены следующие виды хозяйственного использования геологической среды: промышленное, гражданское, транспортное строительство, сельскохозяйственное производство, гидротехническое сооружение, разработка полезных ископаемых. Площадь оползней и их активность в районах населенных пунктов значительно выше окружающих малоосвоенных территорий. Активность оползневых процессов увеличива­ется здесь примерно в 2—10 раз по сравнению с нетронутыми челове­ком участками. Высока активность оползней и вдоль автомобиль­ных дорог, железнодорожных путей, трубопроводов и линий элек­тропередач. Характерной особенностью антропогенных деформаций (оползней) является их исключительно высокая активность, достигающая 94%, а иногда и 100%.

Таким образом, хозяйственная деятельность человека в районе исследования существенно повысила скорость, интенсивность оползневых процессов, изменила их места и масштабы развития, а также характер связей с другими процессами и существующими явлениями.

3. Тенденции развития оползней по данным автоматизированных наблюдений

В Краснодарском крае с 1987 года ведутся работы по изучению гидрогеодеформационного поля Земли (ГГД–поля). Технология ГГД–мониторинга обеспечивает возможность детального изучения пространственно-временных изменений напряженно-деформированного состояния обширных ареалов. Такие исследования проводятся путем стационарного наблюдения на базе специализированной региональной наблюдательной сети гидрогеологических скважин, обеспечивающих получение исходной информации о режиме подземных вод, как производной развития геодинамических процессов в регионе.

Поскольку подземные воды, являясь по существу несжимаемой субстанцией, воспринимают всевозможные стрессы, которые испытывают горные породы, и поэтому представляют собой высокочувствительное "рабочее тело", дающее возможность отслеживать быстротекущие изменения состояния обширных геологических толщ. ГГД-поле является отражением реакции гидрогеосферы на смену напряженного состояния в недрах. В этот процесс вовлекаются подземные воды, по реакции которых строится матрица изменения относительных деформаций, рассчитанных в соответствии с методическими указаниями по ведению ГГД-мониторинга (Вартанян, 2000) по формуле:

Е = (Hi-Hф)/Нф, где

Е – относительная деформация

Hi – уровень подземных вод на конкретный момент времени

Hф – среднемноголетний уровень подземных вод

На ее основе строятся карты ГГД-полей и отслеживается смена деформаций в реальном времени на изучаемом пространстве. Многолетнее изучение ГГД поля в Краснодарском крае показало, что тектонический фактор преобладает в режиме напорных подземных вод, а в периоды высокой сейсмотектонической активности – и в режиме грунтовых вод.

Анализ режима климатических факторов и изменения уровня грунтовых вод в наблюдательных скважинах показал, что атмосферные осадки не оказывают прямого действия на обводненность плоскости скольжения оползней, в тоже время оказывают воздействие на обводненность самого оползневого тела. Степень обводненности плоскости скольжения зависит от сжатия и растяжения земной коры в зонах разломов, к которым приурочены изучаемые оползни.

Используя ряд наблюдений с 2005 по 2010 годы за колебаниями уровня подземных вод на Усть-Лабинском и Кавказском оползневом участке по формуле изменения напряженно-деформированного состояния водонасыщенных пород, была рассчитана проявляющаяся деформация сжатия-растяжения ГГД-поля. Изменения режима подземных вод на наблюдаемых постах можно условно разделить на несколько периодов с постоянной сменой деформаций сжатия на растяжения и наоборот, находясь при этом преимущественно в стадии стабилизации.

Для подтверждения достоверности полученного результата сопоставлялись схемы изменения ГГД-поля на постах автоматизированных наблюдений за предвестниками эндогенных геологических процессов. Следует отметить, что состояния ГГД-поля в период 2005-2010 годов в центральной и восточной частях края, где расположены исследуемые оползни, характеризуется преимущественно стабильными.

Методика гидрогеодеформационного мониторинга может использоваться не только для изучения сейсмической активности, но и для оползневых процессов, однако вклад этого метода для рассматриваемых процессов различен. Накопление рядов данных за уровнями подземных вод на автоматизированных постах за динамикой оползней и изучения изменений ГГД-поля даст возможность установить тесноту связи между процессами, что поможет выработать необходимые прогнозные критерии.

Для повышения точности и детальности изучения механизма и динамики оползней необходима количественная информация о режиме оползневых процессов. В последние годы при изучении режима оползневых процессов применяется метод изучения изменений геофизических параметров, а также оползневых деформаций посредством глубинных реперов.

В пределах обследуемой территории расположено два участка автоматизированных наблюдений: в г. Усть-Лабинске и ст. Кавказской. Оба оползневых массива находятся в пределах населенных пунктов; ежегодно активными являются 35-40% площади оползневых участков, в период массовой активизации до 70%; приурочены к зонам пересечения речной долины р. Кубань с крупными тектоническими разломами; имеют благоприятные геологические условия для возникновения новых и активизации существующих оползней. Эти оползни фронтальные блоково-консистентные с захватом коренных пород, которые представлены песчано-глинистыми отложениями верхнеплиоценового возраста, залегающими в основании уступа третьей надпойменной террасы р. Кубань. На Усть-Лабинском участке протяженность оползневого уступа составляет – 3,5км, на Кавказском участке – 3км.

В период наблюдений с 2003 по 2010 годы в годовом ходе уровней подземных вод отмечалось повышение уровней с апреля по июнь. Амплитуда повышения уровня при этом изменялась по скважинам от 0,2 до 1,25 м. В июле обычно отмечался спад уровней по скважинам в среднем на 0,4 м. В тоже время, повышенная обводненность оползневого тела наблюдалась в мае – июле, то есть со смещением во времени в один месяц. Минимальные уровни подземных вод отмечались в октябре – ноябре, а снижение уровней грунтовых вод в оползневом теле наблюдалось в августе – сентябре.

Уровень подземных вод является легко регистрируемым и наиболее чувствительным индикатором геодинамических процессов, проявляющихся в изменении напряженно-деформированного состояния водонасыщенных горных пород. Семилетние наблюдения за изменениями гидрогеологических параметров показывают, что оползневым смещениям предшествует скачкообразные колебания уровней подземных вод, температуры и электропроводности в среднем за месяц до начала активизации оползня. Непосредственно перед началом активизации отмечается резкий всплеск уровня подземных вод и смещения по всем четырем глубинным реперам. Но, из наблюдаемых параметров заметные изменения зафиксированы только для уровней подземных вод, а датчиками температуры воды зафиксированы лишь незначительные изменения. Изменение значений электропроводности происходили лишь в 3-4 знаках после запятой, что являлось малоинформативным показателем активизацией оползневых процессов. Определенной закономерности в изменении атмосферного давления выявить не удалось.

Учитывая то, что активизация оползня начинается при определенной степени обводненности оползневого тела, по данным замеров поступающих с Усть-Лабинского наблюдательного поста выделено два периода оползневых смещений. Первый период активизации с февраля по апрель и второй с августа по октябрь. На Кавказском оползневом участке выявить определенные периоды активизации не удалось.

Ввиду большого количества графического материала, который нами интерпретировался лишь в автоматизированном режиме, для наглядности в качестве примера можно рассмотреть изменения геофизических параметров подземных вод на Усть-Лабинском посту за 2010 год, которые в целом соответствуют среднемесячным наблюдениям (рисунок 1, 2).

 График изменения геофизических параметров подземных вод на-1

Рисунок 1 - График изменения геофизических параметров подземных вод на Усть-Лабинском посту за 2010 год.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.