Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Моделирование напряженного состояния и оценка устойчивости оползневых склонов (на примере побережья г. Одессы и ЮВБК)

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Моделирование напряженного состояния и оценка устойчивости оползневых склонов (на примере побережья г. Одессы и ЮВБК)"

5 цн

. о М» 'й93

ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННА УНИВЕРСИТЕТ им. И.И.МЕЧНИКОВА

На правах рукописи

Адель-Абдель Хамид ЗАХРАН

М0Д«ч. 'ОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ОЦЬ.. 4 УСТОЙЧИВОСТИ ОПОЛЗНЕВЫХ склонов (НА . '^РВ ГОЙРЕЖЬЯ г.ОДЕССЫ И ЮВИ)

ОЬ.ОО.М ■ инженерная геология, мерзлотоведение и Грунтоведение

А В . ЗРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кан,я тэта геолого-минералогических наук

Одесса

- 1993

Работа выполнена в Одесском государственном университете им. И.И.Мечникова

Научные руководители - доктор геолого-минералогичэских наук,

профессор И. П.Зелинокий

кандидат геолого-минералогичеоких нау доцент Е. А.Черкез

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогичэских наук,

профессор В.Н.Коломенский кандидат технических наук, старший научный вотрудннк В.Ю.Пангаев Ведущая организация - Одесское противооползневое Управление

Защита состоится 22 апреля 1993 г. в 1б°° на ааседании специализированного совета, шифр К 068.24.06 по геолдго-минвралоги-чеоким наукам в Одеооком университете (270058, г.Одэооа, Шампанский пер., 2, Геолого-географический факультет, аудитория ПО).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Одеоокого госунивероитета.

Автореферат разослан н " марта 1993 г.

Отзыв на автореферат прооим направлять по адресу t 270058, .г, Одесса, Шампанокий пер.2, Геолого-географичеокий факультет, кафедра инженерной геологии и гидрогеологии.

Ученый секретарь

специализированного совета

Е.А. Черкез

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА'

Актуальность работы заключается в разработке методики лабораторного моделирования напряженно-деформированного состояния и устойчивости, а также использование расчетно-теоретических методов о расчетами устойчивости на ЭВМ.

Автором практически изучены глазные типы склонов, на которых возможно развитие оползней в Арабской Республике Египет: участки абразионного побережья Средиземного моря и долин рек, подверженных речной эрозии (аналог - один из участков Одесского побережья) и второй, наиболее часто встречающийся в Египте - склоны, -сложенные полу скальными и скальными необводненными породами, где подвижки блоков возможны по поверхности тектонических трещин в связи с наруаением устойчивости в основании этих склонов (размыв делю-виально-оползневых отложений и т.д.). Аналогом этого типа склонов является один из участков побережья ЮЗН{. Актуальность исследований, выполненных автором заключается также в возможности перенесения опыта оценки напряженно-деформированного состояния и устойчивости оползневых склоноз Черноморского побережья Украины на народнохозяйственные объекты Арабской Республики Египет.

Цель работы - разработка методик расчетоэ и моделирования, достаточно полно охватывающих все разнообразие типов оползневых смещений, которые могут проявиться на территории АРЗ для дальнейшего их использования при проектировании, строительстве и эксплуатации карьеров, выемок грунтов, а также в случае необходимости проектирования противооползневых мероприятий б долинах рек, сложенных скальными и полускальными породами.

3 соответствии с целевой установкой решались следующие задачи (они же защищаемые положения):

. - использование опыта украинских инженер-геологов в области оценки напряженно-деформированного состояния и устойчивости оползневых склонов для разработки методик аналогичных исследований в АРБ;

- разработка принципов генерализации схематизированных- инженерно-геологических разрезов для целей прогнозов, моделирования

и расчетов устойчивости; ' .

- выбор минимально-необходимого количества методов расчетов

и лабораторного моделирования для выполнения задачи оценки устойчивости СКЛОНОВ;

- оценка устойчивости склонов (объектов-аналогов) по результатам моделирования и расчетов на ЗЗМ;

- оценка точности выполненных исследований сопоставлением результатов, полученных различными методами,,,

Научная новизна заключается в следующем:

- впервые в истории инженерно-геологических исследований Египта, как следует из литературных источников, предложена методика лабораторного моделирования и оценка устойчивости оползневых склонов различного генезиса;

- выполнены работы по применению теоретических методов геодир мического поля, электрогеодинамических аналогий для конкретных оценок напряженно-деформированного состояния и устойчивости оснс них' разновидностей оползневых склонов, имеющих распространение на территории Арабской Республики Египет.

Практическое значение работы. Проведенные исследования да. ют возможность выполнять: оценку напряженно-деформированного со^ стояния и устойчивости практически любых генетических типов опо] зневых склонов, в том числе и обводненных; инженерно-геологичес< кие исследования для целей проектирования противооползневых мер( . приятий на склонах, нарушение устойчивости которых происходит в результате морской абразии, речной эрозии, а также при наличии зон тектонических нарушений.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены : обсуждены на отчетных научных конференциях профессорско-лрепода вательского состава Одесского университета (1991, 1992 гг. ).

Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введени пяти глав и выводов, изложенных на 130 страницах машинописного текста, который иллюстрирован 15 таблицами и 36 рисунками. Список литературы насчитывает 95 наименований.

.Диссертационная работа является итогом научно-исследовател ской деятельности автора за период с 1968 по/1993 гг.

Поставленная задача, сформулированная Одесскому университв Таббинским институтом металлургических исследований (г.Каир, АР на выполненные исследования, представляют собой комплексную ин» нерно-геологическую проблему, где наряду с использованием разра боток в области теории гводинанического поля и метода элвктрогв динамических аналогий необходимо широкое использование аппарате программирования и вычислений, на ЭВМ. Эго потребовало утвержден двух научных руководителей: по первой части - академика АИН Ук{

ы И.П.Зелинского и по второй части - кандидата геолого-минерало-ических наук, доцента Е.А.Черкеза, которым автор выражает искренно«) благодарность. Автор признателен сотрудникам кафедры инженер-юй геологии и гидрогеологии и Проблемной лаборатории инженерной •еологии побережья моря, водохранилищ и горных склонов за внимание и консультации при подготовке работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Природные и инженерно-геологические условия Одесского побережья. Природные условия северо-западного побережья верного моря являятся средой, в которой протекают оползневые и оползнеобвальные процессы. Часть природных факторов действуют опосредованно (климат, осадки), другие (абразия, морфометрия склонов, гидрогеология) являются факторами, непосредственно вызывающими оползневые в оползнеобвальные процессы. Особую роль играет группа гидрологических факторов: реют волнения, вдольбереговые течения и потоки наносов, изменение уровня моря, сгонно-нагонные явления, которые в совокупности с другими важными факторами (геологическими и геоморфологическими)определяют темп и интенсивность процессов абразии, а следовательно, и оползневую активность.

Берега Одесского побережья сложены осадочными породами невысокой прочности, что способствует интенсивному размыву волно-прибоем и формирования оползней на незащищенных участках. Отложения меотического яруса, являющегося основным деформируемым горизонтом (ОДГ), развиты повсеместно и представлены морскими и озер-но-речными фациями. Это глины с прослоями песков и алевритов. В пределах Одесского побережья, на глубинах 10-15 м ниже уровня моря, залегают 1-3 прослоя песчэных глин, обогащенных органикой. Мощность пород меотического яруса достигает 60 м. Водоносный горизонт в кеотических отложениях приурочен к прослоям и линзам тонкозернистых песков, имеет напор 5-20 м.

Отложения понтического яруса представлены морокой мелководной фацией - известняками мощностью 12-15 м и глинами - 2-3 м. Известняки отличаются структурной неоднородностью по площади распространения и по глубине. Пласт известняка разбит системой субвертикальных трещин преимущественно северо-западного простирания.' На побережье Черного моря наблюдаются пологие пликативкые складки в дизъюнктивные нарушения в слое понтического известняка,' в ниж-

ней части которого развит безнапогзчый, довольно водообильный водоносный горизонт.

Верхнеплиоце'новые отложения представлены субаэральными, континентальными'краснобурыми глинами модностью до 5-6 м, являющимися региональным водоупором.

Ваше по разрезу краснобурые глины сменяются лессовой толщей (мощностью до 20-25 м) нижне- верхнечетвертичного возраста, слагающей водораздельные пространства. Распространенный в этих породах водоносный горизонт расположен на глубине 3-15 м и является первым от поверхности.

.В связи с продолжающимся процессом формирования котловины Черного моря на фоне общей трансгрессии в настоящее время происходит опускание суши со скоростью в районе г.Одессы около 5 мм/год. В этих условиях постоянно протекают процессы абразии, выражающиеся в размыве незащищенных" участков побережья со средней скоростью. около I м/год, что приводят к увеличению крутизны склонов и возникновению оползней.

Рельеф побережья, сформировавшийся в результате взаимодействия геологических, гидрогеологических и антропогенных факторов (комплекс противо'ползневых мероприятий), существенным образом влияет ьа формирование напряженно-деформированного состояния и устойчивости прибрежных склонов.

Подземные воды за счет гидродинамического ¡г гидростатического давлений оказывают некоторое влияние на снижение устойчивости- склонов. Значительно большее влияние оказывают подземные воды на оползневые накопления за счет их увлагшения и разуплотнения и, как следствие, растекания. В результате этого происходит -значительно более активный размыв волиоприбоем и возрастание крутизны склона в районе бровки обрыва, что приводит к росту касательных напряжений и наруиению устойчивости скл.онов.

Одним из условий активного проявления оползней является незначительная механическая прочность грунтов ОДГ. В породах оползневых склонов по физико-механическим свойствам выделяются отложения, отличающиеся друг от друга по деформационным и прочноот-ным свойствам на 1-2 порядка: слой понтических известняков (наиболее прочный) и прослои лигнитизированных глин и мелкозернистых песков о напорными водами (наименее прочные в пределах ОДГ и всего -разреза). Прочность меотических глин на сдвиг при незначительном дополнительном увлажнении уменьшается и становится близкой '

значению величины сопротивления сдвигу на подготовленной смоченной поверхности. По всей видимости, это связано с наличием в глинах больного количества зон ослабления (зеркала скольжения, поверхности напластования, слабые прослои, трещины и т.д.), при смачиваний которых даже при отсутствии значительного набухания и увлажнения самого глинистого грунта, возрастает роль подготовленных, уже имеющихся в природе потенциальных поверхностей смещения.

Анализ эффективности существующих в пределах Одесского побережья противооползневых мероприятий свидетельствует о том, что они должны носить активный характер ив результате их осуществления необходимо воссоздать устойчивую форму склона и ликвидировать результаты действия факторов/приводящих к образованию оползней. Такими мероприятиями являются искусственные песчаные пляжи, контр банкеты, срезка и планировка склонов, дренированные подземных вод

Для моделирования напряженного состояния и расчетов устойчивости оползневого склона, как существующего состояния, так и С учетом выполнения срезки и планировки склона, был выбран один из.наиболее изученных участков побережья в районе санатория "Зеленая горка" (Ш очередь противооползневого строительства).

Глава 2. Инженерно-геологические условия формирования оползней ЮоК-ШВС. Южную часть Крымского полуострова занимают горы, состоящие из трех гряд, понижающихся к северу, и разделенных широкими/продольными долинами. Мегантиклинорий Горного Крыма (склад чато-глыбовое сооружение), составной частью которого является южный берег, приурочен к крупному тектоническому блоку, ограниченно му зонами глубинных разломов. Он является фрагментом унаследованного сводовоблокового поднятия неогенового возраста.. Существенная роль в формировании структуры Горного Крыма принадлежит продольным (по отношению к общему его простиранию) сбросам. Плика-тивные нарушения особенно интенсивны в отложениях таврической серии; где наблюдаются сложные нагромождения складок разного порядка, ориентировки и генезиса-от крупных до микроскладок. Средне и вэрхнеюрские отложения менее дислоцированы, (складки более пологие, линейные, крупные). Для верхнеюрской карбонатной толщи харак терны пологие изгибы и моноклинальные структуры. Современные тектонические движения характеризуются дифференцированным характером во времени и пространстве. Южный берег Крыма отличается высокой сейсмической активностью.

- £ -

Инженерно-геологические условия Крыма характеризуются интенсивным проявлением экзогенных геологических процессов: эрозия, карст, сели,, обвалы, осыпи, оползни, абразия и др.

Оползни ЮЕК-ЮЗБК многофакторны и к основным, приводящим к потере равновесия пород на склонах (вследствие изменения напряженного состояния массивов или уменьшения прочности пород) относятся: интенсивная тектоническая нарушенность, раздробленность пород; высокая сейсмическая активность территории; интенсивно протекающие на склоне процессы разгрузки и выветривания флишевых пород; обводненность склонов; волновой подмыв берега морем (морская абразия). Оползневым процессам благоприятствует наличие в склонах зон и поверхностей ослабления - фактических и потенциаль но возможных зон оползневого смещения. Ослабленные зоны представ ляют собой линейно вытянутые области в пределах склона, выделяемые по значительно более низким, в сравнении с вгэщающими породами, характеристикам., прочностных и деформационных свойств и связанные : с разрывами сплошности пород в массиве (зоны разрывных тектонических нарушений, трещин выветриванйя и бортового отпора, поверхности оползневого скольжения); с прослоями слабых пс род (мелкг зшуйчатые аргиллиты, плаотичные глины и суглинки); с контактами и поверхностями напластования в толще пород. На фор мирование зон ослабления оказывают влияние условия осадконакоп-ления и литогенеза, движения тектонических блоков, сейсмические толчки, выветривание, подземные воды и антропогенные факторы. Обычно на оползневых склонах Крымского побережья встречаются все три типа зон ослабления.

Для оползневого района ЮЕК в разрезе оползневых склонов при сутствуют две основные разновидности грунтов: собственно оползневые накопления - глины со щебнем и дресвой (продукты.разрушена аргиллитов таврической серии, аргиллитов, песчаников и алевролитов ореднеюрского возраста и верхнеюрских песчаников) и коренные отложения таврической серии и средней юры. Существенным фактороь формирования ослабленных зон в грунтах оползневого комплекса является влажность. Механизм воздействия воды на оползневые накопления сводится к следующему: снижение прочности пород с коагуля-ционным характером структурных связей; снижение прочности пород с жесткими связями за счет расклинивающего действия воды; ониже-ние оил оцепления по поверхности скольжения за очет смачивания.

1о флишевой толще ослабленные зоны образуются в результате выветривания и представляют собой глины и глинизированные аргиллиты, фочность которых может снижаться в 2,0-2,5 раза. Процесс выветривания наиболее глубоко проникает по зонам тектонической раздробленности.

Глава 3. Методика моделирования напряженного состояния оползневых склонов и оценка их устойчивости. 0сйо?ные положения моделирования напряженно-деформируемого состояния склонов и откосов базируется на территории подобия, позволяющей установить для разных процессов критерии подобия, находить критериальные уровни, определять условия однозначности. Применение методов лабораторного моделирования напряженного состояния и устойчивости склонов позволяет: изучить распределение и оценить величины напряжений в зависимости от особенностей геологического строения (наличие слабых и. прочных слоев), конфигурации поверхности склона, прочностных и деформационных свойств пород; объективно установить положение поверхности вероятного оползневого смещения, определить общую устойчивость склона вдоль этой поверхности и обнаружить зоны потенциальной неустойчивости; оценить роль отдельных оползнеобра-зующих факторов и эффективность противооползневых сооружений з зависимости от изменения природных и техногенных условий; наметить объемы дополнительных инженерно-геологических исследований. Для решения поставленных задач применялся метод электрогеодинамичес-ких аналогий, как обладающий высокой технологичностью-, удобством и быстротой выполнения работ, относительной простотой, наглядностью и доступностью. Обработка результатов моделирования с целью оценки устойчивости склонов выполнялись по следующим методикам:

- построение графиков частных значений коэффициентов устойчивости вдоль изэестной или предполагаемой поверхности оползневого смещения;

- построение изолиний устойчивости при отсутствии сведений о положении поверхности смещения;

- оценка общей устойчивости склона вдоль напСшзе вероятной или известной поверхности смещения в виде коэффициента устойчивости (общее соотношение суммарных зна'чений прочности грунтов на сдвиг и касательных напряжений).

Проверка достоверности расчетов устойчивости склонов методом прислоненного откоса (алгебраического сложения сил) выполнялись сопоставлением с результатами моделирования методом эквивалентных ма-

териалов. 3 качестве оползневых объектов использовалось 12 однородных моделей-откосов для пяти составов смесей эквивалентных материалов. В процессе каждого опыта модель доводилась до разрушения, фиксировались критическая крутизна профиля модели, положение поверхности смещения и новое очертание профиля модели. По имеющимся данным о физико-механических свойствах эквивалентных материалов и сведениям, полученным.в результате опытов выполнялся расчет коэффициентов устойчивости методом прислоненного откоса. Средняя ошибка в определении коэффициента устойчивости, в .основном в сторону завышения, составляет 10-15$. Это позволяет рекомендовать метод прислоненного откоса для,оценки устойчивости природных склонов. Совместное применение метода прислоненного откоса с оценкой устойчивости по результатам моделирования позволяет повысить достоверности прогнозов;устойчивости склона.

Уровень генерализации инженерно-геологических разрезов для целей моделирования и расчетов устойчивости опреде; ;ется необходимостью сохранения в геомеханических схемах главных особенностей геологического строения склонов, технологическими возможностями методов моделирования и поставленными задачами исследований. В случае использования расчетно-теоретических методов уровень генерализации определяется инженёрно-геологическими элементами, . которые выделены на оснозе статистической обработки данных массовых опробований свойств грунтов. .

Глава Ч. Напряженное состояние и оценка устойчивости оползневого склона в районе санатория "Зеленая горка" (Одесское побережье). Выбранный участок исследований отличается высокой степенью изученности инженерно-геологических условий, типичностью особенностей геологического строения и условий нарушения устойчивости оползневого склона. Решение поставленных задач осуществлялось с помощью моделирования методом ЗГА и расчетов устойчивости методом прислоненного откоса. Полученные результаты сравнивались о данными моделирования методом тензометричеокой оетки (фондовые материалы ОГУ). -V -

Проведенные определения напряженного состояния методами тензометричеокой сетки и электроаналогии в маосиве пород оползневого склона, на примере оанатория "Зеле»^ горка"'позволили получить представления о характера напряженного состояния, его изменения в зависимости от особэнноотей геологического строения и изменения . конфигурации склона. _ ,

Сопоставление картин распределения напряжений в породах до осуществления укрепительных мероприятий и поело позволило выделить несколько характзрных зон концентрации напряжений, отчетливо проявляющихся на всех моделях. Рассмотрение этих зон позволяет сделать вывод, что выделенные зоны концентрации напряжений, во-первых, являются характерными для состояния предельного равновесия изучаемых склонов, а, во-вторых, рост напряжений в некоторых из этих зон может рассматриваться как предвестник оползне- вой подвижки. Выделены следующие зоны.

1. Зона концентрации растягивающих напряжений в 30-40 м от бровки обрыва вглубь плато. В глубину эта зона захватывает толщу лессовидных суглинков, краснобурых глин и частично известняков.

2. Зона сжатия в основании склона.

. 3. Чередующиеся зоны сжатия - растяжения в природном склоне, которые захватывают область под средней почти горизонтальной частью склона и претерпевают значительные изменения при переходе от модели природного к модели проектного склона.

Зона концентрации вертикальных напряжений в слое известняка. Изолинии напряжений в .известняке имеют замкнутый характер и отличаются повышенными значениями. В остальных частях склона изолинии распределяются плавно, повторяя общие очертания поверхности.

5. Хона концентрации касательных напряжений в слое известняка.

Установленное распределение изолиний напряжений по результатам двух независимых методов показывают хороиуа сходимость. Принципиальные. особенности напряженного состояния и его изменения по море перехода от модели приходного склона к модели проектного склона едини для обоих методов, что может свидетельствовать в пользу точности и надежности выполненных исследований. Следует отметить, что применение дополняющих друг друга методов увеличивает объем информации о состоянии склона в цзлом.

Сравнение результатов моделирования склона до выполнения про-.• тивоополэневих мероприятий и после,позволяет сделать ряд вежных заключений. Зоны концентрации напряжений сохраняются, но абсолют- -нае значения растягивающих напряжений в районе трещины закола сни-гаются. Подобный характер влияния срезки можно заметить и в других зонах концентрация напряжений. Величины горизонтальных и коса-

тельных напряжений повсеместно снижаются почти в 1,5 раза.

Для определения роли противооползневых мероприятий в повышении устойчивости склона (для поверхности смещения, установленной по результатам изысканий) были выполнены расчеты коэффициентов устойчивости по данным моделирования напряженного состояния и изучения величин сопротивления грунтов сдвигу. Уменьшение крутизны склона за счет срезки и планировки приводит к увеличению устойчивости склона на 20-25£.

для ск.гона с выполненными противооползневыми мероприятиями конфигурация изолиний устойчивости со значениями, равными единице, носят замкнутый характер и сконтуривают зоны пластических деформаций существенно меньшего размера.

При выборе положения наиболее вероятных поверхностей смещени* для расчетов устойчивости методом прислоненного откоса учитывались следующие факторы: наличие ослабленных зон в пределах основного деформируемого горизонта, существующие поверхности оползневых смещений и особенности морфологических границ оползневого тала, а также расположение установленных по результатам моделирования зон концентраций напряжений. 3 обдей сложности было выбрано II поверхностей, по которым выполнялся расчет устойчивости: две из них захватывали ненарушенную часть массива пород, одна соответ. стзовала поверхности смещения, установленной по результатам ин-Ж5,-чгно-геологичпских изысканий и 8 - в пределах оползневого тела.

Из результатов расчетов следует, что оползневой склон находится в состоянии предельного равновесия и так кзк коэффициенты устойчивости по поверхностям, отделяющим оползневые блоки, существенно больше 1,0, то допустимо смещение всей массы оползневых накоплений кок единого пползневого тела. Это приведет к снижению устойчивости прибровочной части плато и формированию нового ополз ня. Обеспечение необходимой устойчивости оползневого склона, вклю чая прибровочную часть плато, может быть достигнуто в результате инженерных мероприятий. Сопоставление коэффициентов устойчивости, полученных по результатам,моделирования с расчетами методом прислоненного откоса свидетельствует об их хорошей сходимости.

Глава 5. Напряженное состояние и оценка устойчивости оползне вого склона в районэ пос. Морское (ЮВгК). Склон в района пос.Мор-ское относится к типу склонов, широко развитых на побережье Крнма на которых коренные породы могут быть вовлечены в емзщениа в связ

с наличием тектонических нарушений. Из анализа влияния особенностей геологического строения следует, что на склоне особое значение приобретают разнопрочные и разноориентированные зоны ослабления, развивающиеся по линиям тектонических нарушений.

Геомеханическая схема, составленная для целей моделирования методом ЭГА отражает все типы ослабленных зон.

Из результатов моделирования следует, что наибольшие значения напряжений фиксируются в глубине склона в коренных отложениях. В теле оползневых накоплений, вертикальные напряжения составляют 1-2 МПа. В прибровочной части плато отмечается снижение величин вертикальных напряжений.

Картина распределения горизонтальных напряжений отличается большей сложностью. Главной особенностью распределения их изолиний является наличие трех зон концентраций напряжений с отрицательными значениями. Две зоны находятся в пределах оползневых накоплений и одна иь них совпадает с поверхностью смещения в ее верхней части. Наибольшие значения горизонтальных растягивающих напряжений достигают 0,1 МПа, их местоположение свидетельствует о потенциальной возможности смещения пород по контакту рыхлых отложений о толщей коренных пород.

Изолинии касательных напряжений в коренных породах имеют куполовидный характер, а относительное снижение их величин отмечается в области разрывных нарушений. 3 глубине склока изолинии более плавные и значения напряжений в пределах крупных блоков достигают 2 МПа.

3 связи с наличием в склоне выделенных поверхностей вероятного смещения устойчивость по результатам моделирования оценивалась по трем поверхностям.

Для окло:?а современной конфигурации устойчивость вдоль контактов оползневых накоплений с коренными породами составляет 2,05. Коэффициент устойчивости склона вдоль поверхности, совпадающей с предполагаемой приповерхностной зоной тектонического нарушения,, составляет 1,16. По линии, образованной пересекающимися разрыв- ными нарушениями, отделяющими блоки коренных пород коэффициент устойчивости составил 2,17. Заключительный этап анализа устойчивости по результатам моделирования проводился по графикам реопре-деления чаотнах значений коэффициентов устойчивости вдоль соответ-. ствующих поверхностей. Для оползневых накоплений наиболее устой-' чивой является их нижняя часть, имеющая горизонтальное основание.

Это более инертные маосы грунтов находятся в допредельном состоянии и оказывают придерживающее действие для блоков коренных пород.

Таким образом, для склона естественной конфигурации распределение оползневых накоплений следует считать наиболее удобным с точки зрения устойчивости склона. Учитывая, что коэффициент устойчивости блока коренных пород, расположенного в верхней части склона составляет 1,16, можно сделать вывод, что устойчивость его соответствует состоянию, близкому к предельному.

Расчет устойчивости склона методом прислоненного откоса, как и по результатам моделирования методом ЗГА, выполнялся для тех же поверхностей смещения. Дополнительно определялся коэффициент устойчивости по линии контакта коренных и оползневых накоплений для склона реконструированной конфигурации. До оползневого смещения коэффициент устойчивости склона составлял 0,64,.а после - оползневые накопления заняли более устойчивое положение и коэффициент устойчивости составил 2.34 (по результатам моделирования 2,05). Для предполагаемой поверхности смещения, образованной пересекающимися разрывными нарушениями получен К = 3,45, что свидетельствует о невозможности линеДной подвижки этого блока коренных пород при неизменном состоянии устойчивости оползневых скоплений. 3 предельном состоянии (Я=0,5Э) как и по результатам моделирования, находится блок коренных пород, расположенный в верхней частч склона. Учитывая, что приповерхностная зона тектонического дробления имеет уклон в направлении склона, его смещение может служить своеобразным "спусковым механизмом" для оползневых подвижек в пределах всего склона.

Основные выводы

3 работе на основании анализа и обобщения литературных и фондовых материалов, лабораторного моделирования и расчетов устойчивости оползневых склонов (объектов-аналогов склонов АРЕ) рассмотрены основные закономерности изменения напряженного состояния и устойчивости склонов в зависимости от особенностей геологического строения и проектируемых противооползневых мероприятий. В ходе. выполненных исследований были получены результаты, которые определяют научную и практическую значимость работы.

I. Каженерно-геологическиэ условия морских склонов, раополо-

женных в различных геоотруктурных регионах (Причерноморская впадина - Одесское побережье и Крымский не га нти о и норий - пос.Морское) характеризуются следующими главными особенностями проявления оползневых процессов:

а) для берегов, развивающихся в условиях медленного погружения (Одесское побережье) характерен отмелый шельф и склони, сложенные осадочными породами низкой прочности. На побережье преобладают глубокие оползни выдавливания, связанные о»деформациями в мео-тгческих глинах (ОДГ), содержащих ослабленные лигнитизирозанные прослои. В этом' олучае определяющим фактором является изменение крутизны, склонов за счет процессов абразии;

б) побережье Крыма является областью проявления новейших тектонических колебательных движений и характеризуется высокой степенью дислоцированностн, наличием участков интенсивного дробления и перемятая пород и большого количества складчвто-сбросовых структур разного порядка. Сочленение зон разнонаправленных нарушений отражается в рельефе оползневых тел, внутреннее строение которых связано со структурно-тектоническими формами территории. Сформированные линейные ослабленные зоны или их системы являются

• поверхностями смещения (тектонические нарушения, трещаны выветривания и отпора структурно-тектонических уступов, прослои продуктов выветриврния, суглинков и глин) и обусловливают механизм оползневого смещения в виде оседания и соскальнывания блоков коренных пород.

2. Выполнена генерализация исходных инженерно-геологических разрезов для целей моделирования и расчетов, уровень которой обу-

• слозлен особенностями геологического строения склона, задачами исследований и возможностями методов моделирования и расчетов устойчивости. Составленные для моделирования методом ЗГА геомеха-нмчоские схемы оползневых склонов сохраняли глазные элементы "конструкции" массива: в случае Одесского побережья - слой понти-ческих известняков, который по прочноотным и деформационным свойствам резко отличается от выше- и нижележащих глинистых пород; для оползневого склона в районе пос.Морское (ЮВЕК) - это разнообразные и разноориентированние зоны ослабления, развивающиеся по линиям тектонических нарушений. При оценке устойчивости склонов . расчетными методами уровень генерализации соответствовал выделенным инженерно-геологическим элементам на основе статистической

обработки массовых опробований свойств грунтов.

3. Усовершенствована методика инженерно-геологического изучения напряженного состояния и устойчивости оползневых склонов методами лабораторного моделирования и расчетов устойчивости в целях прогнозов:

- усовершенствована методика моделирования напряженного состояния склонов сложного геологического строения методом ЭГА;

- заполнена оценка достоверности применения для расчетов устойчивости склонов метода прислоненного откоса в модификации алгебраического сложения сил путем сопоставления с результатами моделирования методом эквивалентных материалов. Диапазон ошибки полученных коэффициентов устойчивости дня моделей, находящихся в предельном состоянии, составил 10-15$;

• - сопоставление результатов моделирования различными методами и расчетов устойчивости с дг. :ными оценки состояния оползневых склонов по инжензрно-геологическим признакам выявило их достаточно высокую сходимость.

4. Установлено, что характер распределения напряжений в оползневых склонах различных генетических типов (..оЗережьо г.Одоссы, ¡ОВБК) подчиняется общим закономерностям;

- вертикальные напряжения относит-льно равномерно возрастают по глубине и, в принципе, соответствуют геостатическим;

- зоны концентраций горизонтальных растягивающих напряжений расположены зп бровкой оползневого склона и в пределах оползневых' накоплений, а их распространение по глубинз контролируется особенностями геологического строения (жестки.", слой понтических известняков - г.Одесса, зоны тектонических нарушений - пос.Морское). Основные к чцентрации горизонтальных сжимающих напряжений формируются в основании склона, а также приурочены к наиболее значительным в рельефе склона уступам;

- изолинии касательных напряжений имеют куполовидный характер, зоны концентраций расположены в жестком слое понтического известника (г.Одесса), а относительное снижение их величин отмечается в пределах зон тектонических нарушении и в оползневых накоплениях (пос. Морское).

5. Изучение по результатам моделирования величин и характера распределения напряжений, позволило определить механизм возможного нарушения устойчивости, обнаружить место расположения трещин заколов, выделить наиболее вероятную поверхность смещения;

дать прогноз устойчивости в связи с проектированием противооползневых мероприятий и разработать рекомендации по их осуществлению.

6. Анализ устойчивости склонов осуществлялся как з пределах всего массива оконтуриванием областей предельного равновесия (по результатам моделирования), так я вдоль известной илк наиболее вероятной поверхности смещения (по результатам моделирования и расчетно-теоретическим методом). Это аозволило:

- оценить влияние геологических факторов на устойчивость оползневых склонов;

- оценить инженерно-геологическую эффективность срезки и планировки склонов (г.Одесса);

.. - определить роль ослабленных (тектонических) зон, являющихся потенциальными поверхностями смещения и во многом определяющих схему разрушения массива пород (пос.Морское).

7. Оценка устойчивости оползневого склона (г.Одесса), выполненная принципиально различными методами (лабораторное моделирование и расчетные методы), позволила определить инленерно-геодо-гическув эффективность срезки и планировки склона, которая обеспечивает повышение устойчивости до 20%.

8. По результатам моделирования и расчетов устойчивости оползневого склона з районе пос.Морское (¡ОЗЖ) установлено, что э прздельном состоянии находится блок коренных пород, расположенный в верхней часта склона. В качестве первоочередных противооползневых мероприятий можно рекомендовать удаление этого блока

в верхней части склона и перемещение его в нижнюю. Размыв оползневых накоплений з-нижней части склона приведет к их смещению и соответствующей активизации блока коренных пород, образованного пересекающимися зонами тектонических нарушений и к снижению устойчивости всего склона.

Попп.к печати 22.03.93г. Формат 60x84 1/16./ 0б"ем 0,7уч.иэ,п.л. 1,0п.л. Заказ № 514. Тираж ЮОакз. Гортипография Одесского управления по печати, цехШ.

Ленина 49.