Исследования, классификация и мониторинг оползневых массивов Кабардино-Балкарской Республики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат технических наук Шантукова, Дианна Анатольевна

• Шантукова, Дианна Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шантукова, Дианна Анатольевна

Введение.

Глава 1. Геоэкологический обзор и классификация оползневых процессов на территории Кабардино-Балкарской Республики.

1.1. Краткий геоморфологический обзор оползневых склонов.

1.2. Гидрологические, гидрогеологические и климатические условия для возникновения оползневых процессов.

1.3. Оползни, вызываемые антропогенными процессами.

1.4. Характеристика оползневых образований на склонах республики.

1.5. Классификация оползневых явлений.

Выводы.

Глава 2. Оползень как результат экзогенной геологической деятельности на определенном пространстве массива горных пород.

2.1. Определение понятия «оползень».

2.2. Механизм оползневого процесса и стадии движения.

2.3. Составные части оползня.

2.4. .Факторы, влияющие на возникновение оползня.

2.5. Признаки неустойчивого состояния и оценка степени устойчивости оползневых склонов.

Выводы.

Глава 3. Логически-структурная схема мониторинга типового оползневого массива для прогнозирования его поведения во времени и пространстве.

Выводы.

Глава 4. Литомониторинг локального оползневого массива под охраняемым архитектурным комплексом на горе

Малая Кизиловка.

4.1. Основные сведения оползневого процесса.

4.2. Динамика и причины оползневой активности.

4.3. Физико-географические условия.

4.3.1. Рельеф зоны оползня.

4.3.2. Гидрография природных водотоков.

4.3.3. Климатические характеристики района оползня.

4.4. Геолого-литологическое строение и гидрогеологические условия.

4.4.1. Геологическое строение.

4.4.2. Цитологическое строение.

4.4.3. Гидрогеологические условия.

4.5. Физико-механические свойства пород.

Выводы.

Глава 5. Основные причины нарушения устойчивости оползневого склона и противооползневые мероприятия.

5.1. Значение расчетных методов при анализе оползневых явлений.

5.2. Анализ основных методов расчета устойчивости оползневых склонов.

5.3. Расчет устойчивости оползневого склона на горе Малая

Кизиловка.

5.4. Мероприятия по укреплению фундамента главного здания архитектурного комплекса.

5.5. Прогноз оползней и противооползневые мероприятия.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследования, классификация и мониторинг оползневых массивов Кабардино-Балкарской Республики»

Общая характеристика работы

В конце XX в. и начале XXI в. охрана окружающей среды стала одной из острых, глобальных проблем современности.

Охрана окружающей среды, в том числе и литосферы, означает систему государственных и общественных мероприятий, обеспечивающих сохранение природной среды, пригодной для жизнедеятельности нынешнего и будущих поколений [79].

Государственная стратегия действий Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития руководствовалась документами Конференции ООН по окружающей среде и развитию.

Основные положения государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и обеспечению развития изложены в приложении к Указу Президента РФ №236 от 04.02.1994 г. В рамках этого Указа во всех регионах России в 1995 г. проведены научно-практические семинары по моделям устойчивого развития.

В Кабардино-Балкарии (составной части Южного Федерального округа) при разработке модели устойчивого развития особое внимание уделялось вопросам сохранения литосферы от вредного воздействия экзогенных геологических процессов (ЭГП) (особенно оползневых процессов, русловых стоков и др.) [75, 77].

Достаточно отметить, что активизация оползневых процессов способствовала возникновению катастрофических селевых потоков в районе города Тырныауза в июле 2000 г. (по оценке отдельных специалистов, объем вынесенной горной массы превышал 4 млн. м3). В 2002 г. негативные последствия ЭГП проявились в небывалых паводках и увеличении частоты оползневых явлений в отдельных районах республики.

Сказанное выше говорит об актуальности исследований оползневых процессов в республике для разработки обобщенной логически-структурной схемы мониторинга оползневых процессов во времени и пространстве и для принятия технических решений, направленных на сохранение литосферы как части окружающей среды.

Актуальность исследования оползневых массивов горных пород на территории КБР предопределяет необходимость теоретических обобщений терминологической базы, механизма оползневого процесса, классификацию оползневых массивов, разработку логически-структурной схемы мониторинга оползней во времени и пространстве на основе экспериментальных исследований и анализа существующих методов изучения ЭГП этой направленности.

Существенный вклад в разработку теоретических основ изучения устойчивости массивов горных пород, склонных к оползневым явлениям, внесли А.П. Павлов, Ф.П. Саваренский, профессора, доктора наук П.Н. Панюков, A.M. Гальперин, И.И. Попов, В.Н. Попов, В.А. Букринский М.Е. Певзнер, Н.А. Цытович, В.И. Стрельцов, Н.Н. Маслов и др.

Цель диссертационной работы - разработать логически-структурную схему мониторинга оползневых массивов горных пород на основе предложенной классификации оползней с детальным исследованием типичного локального оползня под охраняемым архитектурным сооружением.

Основная идея работы заключается в разработке на основании комплексных исследований методики построения изоморфной горногеометрической модели оползневого массива, количественно учитывающей геологические, геоморфологические, гидрологические, климатические и геомеханические показатели в формализованном (натуральном) виде и * позволяющей прогнозировать поведение массива во времени и пространстве.

Методическую основу исследований составляет комплексный подход к проблеме анализа и обработки исходной информации о поведении массива горных пород, включающей сбор и анализ полевых наблюдений, горногеометрические построения, учитывающие геомеханические показатели во геомеханические показатели во времени и пространстве с учетом возможного антропогенного воздействия на исследуемый участок литосферы.

Объектами исследований явились характерные массивные и локальные оползни на территории КБР.

Автором защищаются следующие основные научные положения:

1. Геологическая и геоморфологическая неоднородность пространственно разобщенных массивов горных пород и существенные различия механизма оползневых процессов позволяют разработать классификацию оползневых массивов Кабардино-Балкарии.

2. С учетом многофакторности показателей, определяющих поведение массива в пространстве, разработана обобщенная логически-структурная схема мониторинга массива во времени и пространстве, комплексно учитывающая основные аспекты динамики массива в определенной части литосферы.

3. Методика прогнозирования поведения оползневого массива на базе логической увязки основных структурных аспектов предложенной схемы.

Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационной работе, обоснованы анализом существующих методов изучения оползневых массивов, использованием фундаментальных положений геологии, геоморфологии, механики массива горных пород, экспериментальными наблюдениями как основой горно-геометрического моделирования, обобщением производственного опыта изучения массивов горных пород и превентивных мер защиты литосферы на территории КБР от вредного воздействия ЭГП.

Научная новизна проведенных исследований состоит в том, что в диссертационной работе дано теоретическое обобщение фондового материала и экспериментальных данных, позволившее:

- разработать классификацию оползневых массивов на территории КБР;

- логически обосновать многоаспектную структурную схему мониторинга оползневых массивов горных пород во времени и пространстве; разработать динамическую горно-геометрическую модель локального оползневого массива с оценкой устойчивости для принятия последующих инженерных решений при его рекультивации.

Одновременно с частичной реализацией предложенной схемы разработаны методы оперативной топографической съемки разноскоростных оползневых процессов с использованием светодальномеров и лазерных дальномеров.

Практическая ценность результатов исследований заключается в том, что использование комплексного метода мониторинга позволяет рассматривать его как специальную ГИС при изучении ЭГП и принятии инженерных решений для защиты литосферы от вредного влияния ЭГП и антропогенного воздействия.

Результаты исследований докладывались и одобрены на ежегодных экологических конференциях (ЭКО-1, ЭКО-2); научно-технических конференциях КБГСХА; рекомендованы ряду профильных организаций, занимающихся исследованием ЭГП (ВГИ, Управлению природных ресурсов по КБР, МЧС); используются в учебном процессе в КБГСХА при подготовке специалистов по всем специальностям направления «Природообустройство» при чтении курсов «Геология и гидрогеология», «Физическая география».

Публикации. Основные положения диссертационной работы освещались в 9 публикациях, список которых прилагается.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 201 страницу машинописного текста, включая 88 рисунков, 9

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Шантукова, Дианна Анатольевна

Заключение

На основании геоэкологических исследований, включающих теоретические обобщения, экспериментальные исследования и горногеометрические построения в пределах локального оползня под охраняемым архитектурным сооружением можно сделать следующие выводы по проведенным исследованиям:

1. Предложена классификация оползневых массивов КБР, комплексно учитывающая геологические, геоморфологические, геомеханические показатели в увязке с механизмом динамики оползня. Предложенная классификация может быть распространена на горные и предгорные области литосферы Южного Федерального округа.

2. Разработана логически-структурная многоаспектная схема мониторинга массива горных пород, склонных к оползневым процессам.

Многоаспектность схемы предполагает комплексные исследования с участием узких специалистов, объединенных общей идеей и конечной целью — прогноз поведения массива во времени и пространстве с учетом превентивных мер защиты литосферы от ЭГП и антропогенного воздействия.

3. Разработаны методики оперативной топографической съемки разноскоростных оползневых процессов с использованием современных электронных приборов и лазерного сканирования.

4. Разработана методика горно-геометрического моделирования локального оползневого массива, позволяющая определить геомеханические характеристики последнего в рамках оценки его устойчивости на изучаемый временной период.

178

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шантукова, Дианна Анатольевна, 2004 год

1. Атлас Кабардино-Балкарской республики. М.: Федеральная служба геодезии и картографии России. — 1997. - 42 с.

2. Ананьев В.П., Коробкин В.И. Инженерная геология. М.: Высшая школа. 1973.-300 с.

3. Антонов Ф.А., Демин A.M. Построение предельных контуров откосов для глубоких карьеров. М.: Институт горного дела им. А.А. Скочинского. -1965.-52 с.

4. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. М.: Высшая школа. 1986. - 238 с.

5. Белый Л.Д., Попов В.В. Инженерная геология. М.: Стройиздат. 1978. -218 с.

6. Бранзден Д. Оползни / Неспокойный ландшафт. М.: Мир. 1981.

7. Болт Б.А., Хорн У.Л., Макдональд Г.А., Скотт Р.Ф. Геологические стихии. М.: Мир. 1978. - 439 с.

8. Варне Д. Типы оползней и оползневые процессы / Оползни и инженерная практика М.: Мир. 1960.

9. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука. — 1989. — 259 с.

10. Видуев Н.Г. Справочник по инженерной геодезии. Киев: Вища школа. -1978.-375 с.

11. Геологический словарь. М.: Госгеолтехиздат. 1955. - 445 с.

12. Голушкевич С.С. Статика предельных состояний грунтовых масс. М.: Гостехтеоретиздат. 1957. - 288 с.

13. Гуриев Т.С. Триметрические проекции. М.: Недра. 1992. - 224 с.

14. Демин A.M. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. М.: Недра. 1973. - 232 с.

15. Дидух Б.И. Механика грунтов. Учебное пособие. М. 1990 .- 89 с.

16. Дискуссия о механизме оползней / Проблемы геомеханики. Ереван. -1976.-№7.

17. Емельянова Е.П. О суффозионных оползнях / Труды ВНИИ гидрогеологии и инженерной геологии. 1968. - Вып.8.

18. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. М.: Недра. 1972.-310 с.

19. Золотарев Г.С. Опыт классификации гравитационных движений горных пород на склонах в инженерно-геологических целях. / Учен. зап. Моск. ун-та. 1956. - Вып. 176. - С. 135-170.

20. Золотарев Г.С. Генетические типы оползней, их развитие и изучение / Материалы совещ. По вопр. Изучения оползней и мер борьбы с ними. Киев: из-во Киевского ун-та. 1964. - С. 165-170.

21. Золотарев Г.С. Инженерная геодинамика. М.: Изд-во МГУ. 983.-328 с.

22. Золотарев Г.С. Опыт оценки устойчивости склонов сложного геологического строения методом конечных элементов и экспериментами на моделях. М.: Изд-во МГУ. 1973. - 277 с.

23. Инженерно-геологические изыскания для строительства гидротехнических сооружений. М.: Энергия. 1980. - 387 с.

24. Информационный бюллетень о проявлении экзогенных геологических процессов на территории Кабардино-Балкарии за 1994 г. Нальчик: Геомониторинг. 1995. - 22 с.

25. Информационный бюллетень о проявлении экзогенных геологических процессов на территории Кабардино-Балкарии за 1997 г. Нальчик: Геомониторинг 1998. - 19 с.

26. Информационный бюллетень о проявлении экзогенных геологических процессов на территории Кабардино-Балкарии за 1998 г. Нальчик: Геомониторинг. 1999. - 24 с.

27. Информационный бюллетень о проявлении экзогенных геологических процессов на территории Кабардино-Балкарии за 1999 г. Нальчик: Геомониторинг. 2000. - 31 с.

28. Информационный бюллетень о проявлении экзогенных геологических процессов на территории Кабардино-Балкарии за 2000 г. Нальчик: Геомониторинг. 2001. - 36 с.

29. Информационный бюллетень о проявлении экзогенных геологических процессов на территории Кабардино-Балкарии за 2001 г. Нальчик: Геомониторинг. 2002. - 30 с.

30. Косте Ж., Санглера Г. Механика грунтов. М.: Стройиздат. 1981. - 456 с.

31. Костомаров В.М. Противооползневые мероприятия в горах. М.: Стройиздат. 1967. - 111 с.

32. Кюнтцель В.В. Закономерности оползневого процесса на европейской территории СССР и его региональный прогноз. М.: Недра. 1980. - 214 с.

33. Ломидзе Б.М. Нахождение опасной поверхности скольжения при расчете устойчивости откосов. М.: Гидротехническое строительство. — 1954 -№2.

34. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. М.: Недра.- 1977.-479с.

35. Ломтадзе В.Д. Классификации основных видов гравитационных явлений на склонах / Проблемы геомеханики. Ереван: Из-во АН Арм. ССР. -1976. Вып. №7. С. 143-146.

36. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.:

37. Высшая школа. 1982. - 511 с.

38. Маслов Н.Н: Прикладная механика грунтов. М.: Машстройиздат. -1949.-486 с.

39. Маслов Н.Н. Механика грунтов в практике строительства. М.: Стройиздат. 1977.- 473 с.

40. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. М.: Высшая школа. 1968. - 629 с.

41. Маслов Н.Н., Котов М.Ф., Зинюхина Н.В. Задачник по механике грунтов. М.: Высшая школа. 1963. - 308 с.

42. Мухин И.С., Срагович И. А. Построение предельных контуров равноустойчивых откосов. М.: Изд-во АН СССР. 1954. - 24 с.

43. Несмеянов Б.В. Теоретические основы, методы и средства обеспечения устойчивости карьерных откосов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М. 2000. - 455 с.

44. Отчет по инженерно-геологическим исследованиям М 1:25000 участков, подверженных интенсивному воздействию экзогенных геологических процессов в бассейне реки Черек за 1976-1980 г.г. Нальчик. -1981.-408 с.

45. Отчет по инженерно-геологическому обследованию территории КБ АССР, COACCP, ЧИАССР, КЧАО за 1972-75 г.г. Нальчик. 1976. - 434 с.

46. Отчет о специализированной комплексной инженерно-геологической съемке М 1:50000 в бассейне реки Чегем, 1983-1987 г. г. Нальчик. 1983. -526 с.

47. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям оползневого массива на горе Малая Кизиловка. Нальчик. 1974. - 242 с.

48. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям оползневого массива на горе Малая Кизиловка. Нальчик. 1998. - 256 с.

49. Павлов А.П. Оползни Симбирского и Саратовского Поволжья. Материалы к познанию геологического строения / Избранные сочинения. М.: МОИП.- 1951.-T.2.

50. Панюков П.Н. Инженерная геология. М.: Госгортехиздат. 1962. - 344 с.

51. Певзнер М.Е. Управление устойчивостью уступов и бортов карьеров, сложенных песчано-глинистыми породами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МГИ. 1973. - 34 с.

52. Певзнер М.Е. Борьба с деформациями горных пород на карьерах. М.: Недра. 1987.-255 с.

53. Петров Н.Ф. Оползневые системы. Простые оползни. EH МССР. Кишинев: Штиинца. 1987. - 159 с.

54. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. М.: Высшая школа. 1982. - 341с.

55. Погребов Н.Ф. Сравнительная характеристика оползневых районов СССР / Труды I Всесоюзного оползневого совещания. Л., М.: ОНТИ. 1935.

56. Попов И. И. Научные основы методов предупреждения деформаций бортов карьеров в Казахстане. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Л.: ЛГИ. 1972. - 52 с.

57. Попов И. И., Окатов Р.П. Борьба с оползнями на карьерах. М.: Недра. -1980.-239 с.

58. Попов И. В. Инженерная геология. М.: Изд-во МГУ. 1959. - 510 с.

59. Попов В.Н. Исследование устойчивости бортов карьеров в трещиноватых породах. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МГИ. 1980. - 545 с.

60. Попов В.Н., Байков Б.Н. Технология отстройки бортов карьеров. М.: Недра. 1991.-252 с.

61. Попов В.Н. К вопросу методики количественной оценки трещиноватости породного массива при решении задач устойчивости откосов карьеров. // В сб. «Совершенствование техники и технологии маркшейдерских работ. Л.: ВНИМИ. 1979. - С. 39

62. Саваренский Ф.П. Опыт построения классификации оползней / Труды I Всесоюзного совещания. Л., М.: ОНТИ. 1935.

63. Сапожников В.Т., Фисенко Г.Л. Расчет откосов выпуклой формы. // Сб. трудов ВНИМИ. XXXII. 1958.

64. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: Изд. Моск. Ун-та. 1982. -248 с.

65. Словарь иностранных слов. М.: Советская энциклопедия. 1964. -620 с.

66. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. -244 с.

67. Соколовский В.В. Плоское предельное равновесие горных пород. Известия. АН СССР. 1948. - №9.

68. Тейлор Д.В. Основы механики грунтов. М.: Стройиздат.- I960.- 598 с.

69. Тер-Степанян Г.И. Геодезические методы изучения динамики оползней.М.: Недра. 1972. - 135 с.

70. Тер-Степенян Г.И. Новые методы изучения оползней. Ереван: Изд-во АН Арм. ССР. 1978. - 152 с.

71. Терцаги К. Строительная механика грунта. М.: Госстройиздат. 1961. -508 с.

72. Терцаги К. Инженерная геология. Д., М.: Горгеонефтеиздат. 1934. -452 с.

73. Тимофеенко Е.П., Рылов А.П. Горная геометрия. М.: Недра. 1987. -280 с.

74. Тимофеенко Е.П., Шантукова Д.А. Определение области интерполирования при построения скрытых (условных) поверхностей топографического порядка. // Наука производству: Сб. научно-практической конференции. Нальчик. 1989. - С. 71-75.

75. Тимофеенко Е.П., Шантукова Д.А. Экспресс-метод прогнозирования влажности почв. //Наукапроизводству: Сб. научно-практической конференции. Нальчик. 1989.- С.82-84.

76. Тимофеенко Е.П., Шантукова Д.А. Геолого-маркшейдерские основы регионального литомониторинга при разработке месторождений. // ЭКО-1: Сб. научно-практической конференции. Нальчик. 1989. - С. 47-48.

77. Тимофеенко Е.П., Шантукова Д.А. Определение интервала прогнозирования с помощью градиента поля в рудных телах с неоднородным оруденением. // Сб. материалов Всесоюзной конференции. Москва. 1990. -С. 34-35

78. Тимофеенко Е.П., Шантукова Д.А., Рубцов Е.А. Литомониторинг геологической среды как объекта экологических исследований. // ЭКО-2: Сб. научно-практической конференции. Нальчик. 1990. - С. 59-64.

79. Тимофеенко Е.П. Логически структурная схема мониторинга оползневых массивов горных пород во времени и пространстве. // Материалы юбилейной конференции, посвященной 20-летию КБГСХА. Нальчик. - 2001.-С. 182-183.

80. Тимофеенко Е.П., Шантукова Д.А. Геоэкология в рамках устойчивости развития региона. // Межвузовский сб. Вып. 2. Нальчик. - 2004. - С. 185-187.

81. Тихвинский И.О. Оценка и прогноз устойчивости оползневых склонов. М.: Наука. 1988.- 144 с.

82. Фадеев А.Б., Карташов Ю.М., Матвеев Б.В. и др. Прочность и деформируемость горных пород. М.: Недра. 1979. - 269 с.

83. Федоров И.В. Методы расчета устойчивости склонов и откосов. М.: Госстройиздат. 1962. - 203 с.

84. Феллениус В. Статика грунтов (пер. с немецкого П. Губарева), М.: Госстройиздат. 1933. - 93 с.

85. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М.: Недра. -1965.-378 с.

86. Фисенко Г.Л. Методы количественной оценки структурных ослаблений массива горных пород в связи с анализом их устойчивости. // В кн. Современные проблемы механики горных пород. Л. 1972. - С. 21-29.

87. Хоситашвили Г.Р., Ткач В.Н. Механизм оползней Центральной Молдавии (на примере опорного участка «Быковец») / Вопросы прогнозирования оползневых и эрозионных процессов: Труды ВСЕГИНГЕО. -Вып. 119. М.- 1978.

88. Цветков В.К. Расчет устойчивости откосов и склонов. Волгоград: Ниж-Волж. кн. Изд-во. 1979. - 239 с.

89. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа. 1963. - 636 с.

90. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Госстройиздат. 1983. - 288 с.

91. Чугаев P.P. Расчет устойчивости земляных откосов по методу плоских поверхностей сдвига грунта, Л.: Энергия. 1964. - 177 с.

92. Чугаев P.P. Расчет устойчивости земляных откосов и бетонных плотин на нескальном основании по методу круглоцилиндрических поверхностей обрушения. JL: Госэнергоиздат.- 1963.- 144 с.

93. Чугаев P.P. Земляные гидротехнические сооружения (теоретические основы расчета). J1.: Энергия.- 1967.- 460 с.

94. Шантукова Д.А. Использование триметрических проекций для изображения оползневого массива. Нальчик. // Сб. материалов юбилейной конференции, посвященной 20-летию КБГСХА.- 2001.-С. 142-145.

95. Шантукова Д.А., Тимофеенко Е.П. Краткий анализ оползневых массивов по КБР. Пенза. // Сб. материалов Международной научно-практической конференции.-2003.-С. 173-176.

96. Шантукова Д.А., Тимофеенко Е.П. Горно-геометрическая модель как основа выбора расчетного метода для оценки устойчивости оползневого склона. Нальчик. // Межвузовский сб.- Вып. 2.- 2004.-С. 101-104.

97. Шахунянц Г.М. Земляное полотно железных дорог. М.: Трансжелездориздат.- 1958.

98. Шеко А.И. Закономерности формирования и прогноз селей. М.: Недра.-1980.-296 с.

99. Якушова А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. Изд-во Московского университета.- 1988.-448 с.186