СПОСОБ ОЦЕНКИ ОБВАЛЬНО-ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ
ESTIMATION METHOD OF AVALANCHINE-LANDSLIDING PROCESSES

Изобретение относится к сейсмотектонике, сейсмологии, геофизическим и геологическим методам исследования Земли и может быть использовано для оценки активности обвально-оползневых процессов при инженерно-геологических изысканиях для проектирования и мониторинга ответственных строительных сооружений: объектов массового гражданского строительства, высотных зданий, трубопроводов, атомных и других электростанций, плотин, а также для обеспечения безопасности населения горных районов от крупных обвально-оползневых явлений, возникающих в процессе развития разнообразных геологических процессов.
Известен способ изучения глубоких сейсмогенных обвально-оползневых явлений, включающий определение вещественного состава сдвинутых масс и вмещающих пород, захвата склона по глубине, горизонтальные смещения оползневых тел относительно ниш отрыва, наложенности характера поверхностей отрыва и их продолжение за водоразделы, характера формирования оползневых ниш (Федоренко В.С. Горные оползни и обвалы, их прогноз. М.: Изд-во МГУ, 1988, 213 с.).
Недостатком данного способа является низкая точность оценки обвально-оползневых процессов, т.к. не учитываются конкретные условия протекания современных геодинамических процессов, не принимаются в расчетах размеры и скорость подвижки изучаемых обвально-оползневых явлений.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ изучения обвально-оползневых явлений для оценки макросейсмического эффекта от прошедших землетрясений по шкале INQUA, включающий определение объемов сдвинутых масс и их сопоставление с магнитудой землетрясения (Непоп Р.К., Агатова А.Р. Первый опыт использования оползневых сейсмодеформаций для оценки магнитуд палеоземлетрясений на территории юго-восточного Алтая. // Геология и геофизика. 2008. Т.49. №2. с.188-199).
Недостатком данного способа является низкая точность оценки обвально-оползневых процессов из-за использования эмпирических зависимостей, приводящих к получению завышенных оценок максимально возможных ожидаемых землетрясений.
Техническим результатом является повышение точности оценки обвально-оползневых процессов путем количественных оценок параметров, характеризующих развитие обвально-оползневых явлений на конкретной изучаемой территории с учетом скорости протекания неотектонических движений и их положения в многомерном пространстве, определяющем местоположение области проявления естественных природных геологических явлений и области проявления сейсмических событий
Технический результат достигается в способе оценки обвально-оползневых процессов, включающем проведение полевого геолого-геоморфологического картирования на исследуемой территории с выявлением участков обвально-оползневых процессов, определение деформаций и смещений обвально-оползневых процессов на данных участках, детальное картирование участков проявления обвально-оползневого процесса, проведение геофизических исследований в пределах выявленных обвально-оползневых участков для определения их распространения в плане и прослеживания морфологии залегания оползневой поверхности с глубиной для каждого из участков, измерение объема и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорости неотектонических движений поверхности исследуемой территории, построение объемной модели в координатах X, Y, Z, являющихся соответственно следующими параметрами - объем сдвинутых масс, скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемого участка, сопоставление полученной модели с эталонными объемными моделями, рассчитанными по указанным параметрам для области проявления естественных природных геологических явлений и для области проявления сейсмических событий, и вынесение суждения об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому явлению или к сейсмическому событию.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются измерение объема и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорости неотектонических движений поверхности исследуемой территории, построение объемной модели в координатах X, Y, Z, являющихся соответственно следующими параметрами - объем сдвинутых масс, скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемого участка, сопоставление полученной модели с эталонными объемными моделями, рассчитанными по указанным параметрам для области проявления естественных природных геологических явлений и для области проявления сейсмических событий, вынесение суждения об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому явлению или к сейсмическому событию. Измерение объема и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорости неотектонических движений поверхности исследуемой территории необходимо для оценки характеристик как самого обвально-оползневого процесса, так и естественного режима развития исследуемой территории. Построение объемной модели в координатах X, Y, Z, являющихся соответственно следующими параметрами, - объем сдвинутых масс, скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемого участка позволяет определить положение изучаемого обвально-оползневого процесса в многомерном пространстве, определяющем местоположение области проявления естественных природных геологических явлений и области проявления сейсмических событий, вынесение суждения об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому явлению или к сейсмическому событию, позволяет провести оценку потенциальной опасности изучаемых территорий путем их разделения на сейсмогенные, являющиеся кратковременными процессами катастрофического характера, при котором практически невозможно применение каких-либо мероприятий, предотвращающих его последствия, или природные, являющиеся медленными процессами геологического развития территории, для которых практически возможно планирование и выполнение специальных работ, предотвращающих последствия этого процесса. Отнесение исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому явлению или к сейсмическому событию позволяет разработать конкретную программу технических мероприятий для предотвращения ущерба от дальнейшего развития обвально-оползневого процесса.
Способ оценки обвально-оползневых процессов поясняется чертежом.
Способ оценки обвально-оползневых процессов осуществляется следующим образом.
На исследуемой территории проводят полевое геолого-геоморфологическое картирование. Выявляют участки обвально-оползневых процессов. Определяют деформации и смещения обвально-оползневых процессов на данных участках. Проводят детальное картирование участков проявления обвально-оползневого процесса и геофизические исследования в пределах выявленных обвально-оползневых участков для определения их расположения в плане и прослеживания морфологии залегания оползневой поверхности с глубиной для каждого из участков. Измеряют объем и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемой территории. Проводят построение объемной модели в координатах X, Y, Z, являющихся соответственно следующими параметрами - объем сдвинутых масс, скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемого участка. Сопоставляют полученную модель с эталонными объемными моделями, рассчитанными по указанным параметрам для области проявления естественных природных геологических явлений и для области проявления сейсмических событий. Выносят суждения об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому процессу или к сейсмическому событию.
Конкретные примеры осуществления способа оценки обвально-оползневых процессов
Пример 1
3
-7
3
-6
3
Исследования обвально-оползневых процессов проводили на исследуемой территории, в качестве которой была выбрана территория на черноморском побережье Северо-Западного Кавказа. Новейшая структура Северо-Западного Кавказа представляет ступенчатое поднятие, унаследовавшее черты строения мезозойского субстрата. Здесь выделяются с севера на юг зона брахисводов осевого поднятия, зона южного склона, южная прибортовая зона и область новейшего молассонакопления. Низкогорный эрозионно-денудационный умеренно и сильнорасчлененный рельеф охватывает поле развития палеогеновых и неогеновых отложений глинистого и песчано-глинистого состава, слабоустойчивых к процессам денудации. На исследуемой территории проводили полевое геолого-геоморфологическое картирование. В результате чего был выявлен участок 1 (см. чертеж) обвально-оползневых процессов, расположенный в районе Большого Сочи, протяженностью 2,5 км. На выявленном участке были определены деформации и смещения обвально-оползневых процессов. Выявлены крутые (до 35-50°) стенки отрыва высотой 5-10 м серповидной формы. Поверхности оползневых тел террасированы сравнительно широкими (100-150 м) ступенями, разделенными уступами высотой до 15-20 м. После чего были выполнены геофизические исследования для определения их распространения в плане и прослеживания морфологии залегания оползневой поверхности по глубине. Установлено, что оползневая поверхность ступенчато опускается в северном направлении, мощность оползневого тела изменяется от 30 до 70 м, общая длина - 1,65 км, ширина - от 400 до 550 м. Затем были измерены объем и скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневого процесса и скорости неотектонических движений поверхности исследуемой территории. Средняя скорость неотектонических движений определялась по скорости врезания русла зрелых временных водотоков и составила 0.4 мм/год. Объем подвижки сдвинутых масс составил 0.0332 км, а скорость подвижки сдвинутых масс составила 0.078·10 м/сек. После чего была построена объемная модель в координатах X, Y, Z, являющихся соответственно следующими параметрами - объем сдвинутых масс, скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемого участка. Затем провели сопоставление полученной модели с эталонными объемными моделями, рассчитанными по указанным параметрам для областей проявления естественных природных геологических явлений и областей проявления сейсмических событий. В качестве эталонной объемной модели для областей проявления естественных природных геологических явлений была выбрана модель, рассчитанная по объему и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневого процесса и скорости неотектонических движений поверхности эталонной территории (Эталон 1) с указанными параметрами, равными соответственно 0,02 км, 0,7·10 м/сек, 5 мм/год. А в качестве эталонной объемной модели для областей проявления сейсмических событий была выбрана модель, рассчитанная по объему и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневого процесса и скорости неотектонических движений поверхности эталонной территории (Эталон 2) с указанными параметрами, равными соответственно 0,716 км, 0,2 м/сек, 3 мм/год. В результате чего было вынесено суждение об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому явлению.
Пример 2
3
-3
3
-6
3
Исследования обвально-оползневых процессов проводили на исследуемой территории, в качестве которой была выбрана территория Алтайского края, сложенная древними породами, подверженными процессу оледенения. На исследуемой территории проводили полевое геолого-геоморфологическое картирование. В результате чего был выявлен участок 2 (см. чертеж) обвально-оползневых процессов, расположенный в левом борту долины реки. На выявленном участке были определены деформации и смещения обвально-оползневых процессов. Оползень затронул мерзлые, валунно-галечные и глинистые осадки средневехнеплейстоценового ледникового комплекса. Установлены четко выраженные цирки отрыва и расположенные ниже сползшие блоки, в общих чертах сохранившие структуру коренных пород. Было установлено, что оползень продвинулся в долину на расстояние около 500 м, а в тылу оползня сформировался мощный пролювиальный шлейф, подпруженный оползневой массой. Было выявлено, что оползень имеет чешуйчатое строение оползневого тела и характеризуется ступенчатым поперечным профилем. Самая верхняя чешуя примыкает к крутой стенке отрыва, т.е. оползень не продвигался далеко в долину. После чего были выполнены геофизические исследования для определения распространения оползневого тела в плане и прослеживания морфологии залегания оползневой поверхности по глубине. По результатам проведенных геофизических исследований (электроразведка методами вертикального электрического зондирования и профилирования, а также сейсморазведка методом отраженных волн) уточнено положение поверхности скольжения, которое характеризуется ступенчатым поперечным профилем. Мощность оползневого тела меняется от 100 до 550 м. Размеры оползневого тела по ширине превышают 4,1 км при ширине сдвинутых масс 1.8-2.1 км. Был определен объем сдвинутых масс, равный 3.2 км, скорость подвижки сдвинутых масс, равная 0.2·10 м/сек. По результатам повторного нивелирования определена скорость неотектонических движений поверхности исследуемой территории, составляющая 3 мм/год. После чего была построена объемная модель в координатах X, Y, Z, являющихся соответственно следующими параметрами - объем сдвинутых масс, скорость подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневых процессов и скорость неотектонических движений поверхности исследуемого участка. Затем провели сопоставление полученной модели с эталонными объемными моделями, рассчитанными по указанным параметрам для областей проявления естественных природных геологических явлений и областей проявления сейсмических событий. В качестве эталонной объемной модели для областей проявления естественных природных геологических явлений была выбрана модель, рассчитанная по объему и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневого процесса и скорости неотектонических движений поверхности эталонной территории (Эталон 1) с указанными параметрами, равными соответственно 0,02 км, 0,7·10 м/сек, 5 мм/год. А в качестве эталонной объемной модели для областей проявления сейсмических событий была выбрана модель, рассчитанная по объему и скорости подвижки сдвинутых масс участков обвально-оползневого процесса и скорости неотектонических движений поверхности эталонной территории (Эталон 2) с указанными параметрами, равными соответственно 0,716 км, 0,2 м/сек, 3 мм/год. В результате чего было вынесено суждение об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к сейсмическому событию. Обвально-оползневые процессы, обусловленные сейсмическим событием, перемещаются на гораздо большее расстояние, имеют иную динамику, а часто и направление смещения, чем обычные гравитационные оползни. Их динамика и дальность распространения определяются прежде всего объемом и энергией явления. Приведенный пример свидетельствует о высокой опасности катастрофических обвально-оползневых процессов.
Предлагаемый способ оценки обвально-оползневых процессов позволяет повысить точность оценки и вынести достоверные суждения об отнесении исследуемого обвально-оползневого процесса к естественному природному геологическому явлению или к сейсмическому событию, что позволяет заинтересованным органам исполнительной власти и хозяйственным структурам федерального и регионального уровня планировать проведение защитных мероприятий, снижающих последствия разрушительных обвально-оползневых явлений.