Гравитационные процессы: оползни, обвалы, осыпи - причины, виды и меры предотвращения

Доклад №2

Оползни, сели и обвалы – это природные явления, несущие собой большие разрушения и колоссальный ущерб. Причиной этих явлений также стала и человеческая деятельность – прокладывание дорог на склонах, порубка леса, неправильное ведение сельского хозяйства.

Оползень – это процесс смещения со склонов грунтовых рыхлых масс, которые сползают вниз по наклонной плоскости под влиянием силы тяжести. Они могут быть сухими или увлажненными. Оползни по количеству движущейся массы делятся на: малые, средние, крупные, крупнейшие. Чаще всего они образуются на побережье рек, водоемов, на склонах гор, на высоте не выше двух километров. Причиной появления оползней является землетрясение, сильные ливни, подмыв почвы водой в сочетании с ветром и переувлажнением или подмыв пород морскими и речными водами. Существуют и искусственные причины оползней: разрушение склонов при строительстве дорог, чрезмерный вынос грунта. Оползни способны повреждать плотины, коммуникации, туннели, трубопроводы, электрические сети. Нередко оползни приводят к разрушению населенных пунктов и к человеческим жертвам. Самым опасным оползнем считается подводный оползень. Последствием такого оползня может стать цунами.

Сели (селевые потоки) – это внезапный грязевой или грязекаменный поток рыхлых масс из воды, песка и обломков горных и других твердых пород. Но отличается тем, что это текущая вниз горная река, которая движется отдельными волнами с большой скоростью. Высота реки может подняться до 10 метров. Селевые потоки бывают: высокогорными, среднегорными, низкогорными. Причинами сели являются сильные дожди, обильное таяние снега и ледников, прорыв водоемов, в редких случаях извержения вулканов и землетрясения. Но в некотором роде и человек способен спровоцировать селевые потоки: нарушение норм работы на горнодобывающих предприятиях, строительство различных сооружений, нарушение почвенного грунта. Потоки могут достигать скорости 15 м/с. Набрав скорость поток способен разрушать железные и автомобильные дороги, населенные пункты, обрывать линии электропередачи, вырывать деревья, затапливать сельскохозяйственные угодья и убить все живое на своем пути. Для защиты от селевого потока возводят дамбы, плотины. Классифицируются на следующие виды: дождевые, снеговые, ледниковые, вулканогенные, сейсмогенные, лимногенные и антропогенные.

Обвалы – это катастрофически быстрое отделение и стремительное скатывание больших масс горных пород с крутых склонов. Обвалы бывают в горах, на морских берегах, в горных речных долинах. Причинами могут служить не только трещины на склонах гор, период дождей, строение местности, тектонические явления, процессы выветривания, подмыва водой почвы склона, но и некорректное ведение работ на горных разработках, при проведении взрывных работ и при строительстве дорог. Самым опасным во время обвалов является падение тяжелых масс горных пород, которые способны повредить, засыпать сооружения или преградить дорогу к ним. Бывают трех видов: малые, средние, крупные. К последствиям обвалов можно отнести: разрушение транспортных магистралей, создание естественных плотин и переливы воды из водохранилищ.

Оползни, обвалы и сели наносят огромный ущерб сельскому хозяйству, природной среде и приводят к изменению ландшафта, к человеческим жертвам и гибели животных.

7 класс

Меры безопасности

Действенной мерой в борьбе с оползнями является предупреждение. В местах возможного схода большую роль играют предупредительные мероприятия. К ним относят отведение вод, фиксацию склонов подпорами.

В борьбе с оползневыми явлениями используются насаждение растений и укрепляющие сооружения на берегах водоёмов

При строительстве важно разрабатывать схемы формирования деформаций склонов и проводить расчёты устойчивости

К признакам начинающегося оползня относятся заклинивание окон, проседание дверей и просачивание вод на склоне. Жителям опасных районов следует знать сигналы оповещения о движении потока и порядок действий.

После получения сигналов об угрозе оползня следует отключить электро- и газовые приборы, водоснабжение. Дальнейшие действия зависят от скорости передвижения потока. Если она не превышает нескольких метров в месяц, можно собрать вещи, вывезти мебель, передвинуть постройки на другое место.

Основные виды гравитационных процессов

Гравитационные процессы включают в себя различные виды перемещения грунта и скал под действием силы тяжести. Они могут быть вызваны различными факторами, такими как наклон поверхности земли, наличие пористых пород, дождевые осадки или землетрясения.

Оползень — это медленное движение почвы или грунта, которое может быть вызвано сочетанием нескольких факторов, таких как наличие воды, наклон склона и нарушение структуры грунта. Оползни могут быть мелкими, когда они происходят в местах с высоким содержанием глины и песчаников, или крупными, когда они включают в себя перемещение больших масс грунта или скал.

Обвалы — это быстрое перемещение грунта или скал ниже наклонной поверхности. Они могут быть вызваны размывом грунта под действием дождевой воды, затоплениями или воздействием человека, такими как строительство дорог или разработка каменных карьеров. Обвалы могут быть опасными, поскольку они могут нанести серьезный ущерб зданиям, дорогам и другим инфраструктурным объектам.

Осыпь — это рухнувший или обвалившийся участок скалы или грунта, который перемещается вниз по склону под действием силы тяжести. Осыпь могут быть вызваны различными факторами, такими как воздействие воды, землетрясение или длительное воздействие гравитационных сил. Они могут быть опасными для людей и имущества, особенно если они происходят в горных районах или на прибрежных участках.

Типы обвалов оползней

Обвал оползня – это процесс, при котором почвенные или горные массы перемещаются под воздействием гравитации. В зависимости от причин и характера движения можно выделить несколько типов обвалов оползней:

Скальный обвал – происходит при отслоении или обрушении скальных массивов. Они часто являются результатом внешних факторов, таких как землетрясения или интенсивные дожди, которые ослабляют структуру скал и вызывают обрушения.
Гравитационный обвал – возникает при перемещении почвенных масс по склону под воздействием силы тяжести. Гравитационные обвалы часто происходят на крутых склонах и могут быть вызваны длительными дождями, затоплениями или разрушением корневых систем растений.
Смешанный обвал – представляет собой комбинацию скального и гравитационного обвала. Возникает при перемещении скальных и почвенных масс вместе. Смешанные обвалы могут быть особенно опасными, так как включают в себя элементы обоих типов обвалов.
Водный обвал – вызывается перемещением воды под поверхностью земли. Водные обвалы часто происходят в результате затоплений, длительного дождя или нарушения естественного дренажа.

Каждый из этих типов обвалов оползней имеет свои особенности и требует специальных методов предотвращения и устранения. При разработке мер по борьбе с обвалами оползней необходимо учитывать характеристики конкретного типа обвала и его причины, чтобы наиболее эффективно защитить окружающую среду и предотвратить возможные ущербы.

Что делать при возникновении обвала оползня?

Обвал оползня — это серьезная угроза, которая может привести к разрушению и повреждению строений, а также нанести вред окружающей среде и людям. Правильные действия в такой ситуации могут спасти жизни и уменьшить материальный ущерб.

Быстро определите уровень угрозы:

Если обвал оползня произошел неподалеку от вас и нет времени на эвакуацию, найдите прочное укрытие в здании или на открытой местности, избегайте областей склона, резких изменений высоты и зарослей.
Если обвал оползня удален, но вас могут подстерегать другие опасности, такие как поврежденные линии электропередач, поваленные деревья и запоры на дорогах, будьте осторожны и следуйте указаниям местных органов власти и экстренных служб.

Свяжитесь с экстренными службами:

Вызовите спасателей, пожарных, полицию или специализированные группы по ликвидации стихийных бедствий.
Следуйте их рекомендациям и инструкциям.

Эвакуация:

Если уровень угрозы обвала оползня слишком высок и связь с внешним миром доступна, соберите важные документы, медикаменты, припасы и эвакуируйтесь в безопасное место, указанное властями.
При эвакуации оставляйте заметки для локализации и спасения, описывающие ваше местонахождение, план действий и количество путей эвакуации.

Не возвращайтесь в зону риска:

После эвакуации не рискуйте жизнью и здоровьем, не возвращайтесь в район обвала оползня до его полной спокойствия и выяснения со стороны специалистов.

Информируйте о происшедшем:

Сообщайте о событии местным органам власти, геологическим службам и другим заинтересованным структурам.
Помните, что ваши данные могут быть полезными для анализа и предупреждения подобных ситуаций в будущем.

Обратитесь за помощью:

После обвала оползня важно обратиться за помощью и поддержкой специализированных организаций и специалистов.
Они помогут оценить уровень повреждений, провести работы по укреплению склона и восстановлению инфраструктуры в районе обвала.

Запомните, что профилактика и грамотное реагирование на угрозы обвалов оползней способны снизить риски и спасти жизни. Поэтому следуйте указаниям экспертов, не игнорируйте предупреждения и берегите свою безопасность и жизнь окружающих.

Обвалы: особенности и причины

Основными причинами обвалов являются:

Наклонные поверхности: Склоны с большим уклоном часто подвержены обвалам из-за неустойчивости грунта или породы.
Воды и атмосферные осадки: Насыщение почвы или породы водой может привести к увеличению веса и снижению сцепления между частицами, что усиливает вероятность обвала.
Геологические процессы: Природные явления, такие как землетрясения или извержения вулканов, могут вызывать обвалы из-за изменений в подземном грунте или породах.
Человеческое влияние: Несоблюдение правил строительства, неконтролируемый транспорт или интенсивная эксплуатация ресурсов могут создавать условия для возникновения обвалов.

Обвалы представляют опасность для людей и инфраструктуры, поэтому необходимо предпринимать меры предотвращения и защиты. Основные меры включают:

Геотехническая оценка: Проведение детального изучения грунта и породы, чтобы определить вероятность обвалов и разработать соответствующие меры безопасности.
Контроль за использованием земель: Ограничение строительства и разработки на участках, где есть высокий риск обвалов.
Инженерные сооружения: Создание подпорных стен, укрепление склонов и дренирование воды для предотвращения обвалов.
Предупреждение и эвакуация: Установка систем предупреждения и разработка планов эвакуации, чтобы защитить людей от обвалов.

Важно принимать во внимание особенности местности и климата при разработке мер предотвращения обвалов, чтобы обеспечить безопасность и устойчивость окружающей среды

Квантовая теория гравитации

Несмотря на более чем полувековую историю попыток, гравитация — единственное из фундаментальных взаимодействий, для которого пока ещё не построена общепризнанная непротиворечивая квантовая теория. При низких энергиях, в духе квантовой теории поля, гравитационное взаимодействие можно представить как обмен гравитонами — калибровочными бозонами со спином 2. Однако получающаяся теория неперенормируема, и поэтому считается неудовлетворительной.

В последние десятилетия разработаны три перспективных подхода к решению задачи квантования гравитации: теория струн, петлевая квантовая гравитация и причинная динамическая триангуляция.

Теория струн

В ней вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами. Вариантом теории струн является М-теория.

Петлевая квантовая гравитация

В ней делается попытка сформулировать квантовую теорию поля без привязки к пространственно-временному фону, пространство и время по этой теории состоят из дискретных частей. Эти маленькие квантовые ячейки пространства определённым способом соединены друг с другом, так что на малых масштабах времени и длины они создают пёструю, дискретную структуру пространства, а на больших масштабах плавно переходят в непрерывное гладкое пространство-время. Хотя многие космологические модели могут описать поведение вселенной только от Планковского времени после Большого Взрыва, петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва, и даже заглянуть раньше. Петлевая квантовая гравитация позволяет описать все частицы стандартной модели, не требуя для объяснения их масс введения бозона Хиггса.

Причинная динамическая триангуляция

В ней пространственно-временное многообразие строится из элементарных евклидовых симплексов (треугольник, тетраэдр, пентахор) размеров порядка планковских с учётом принципа причинности. Четырёхмерность и псевдоевклидовость пространства-времени в макроскопических масштабах в ней не постулируются, а являются следствием теории.

Гравитационное притяжение

Закон всемирного тяготения.

В рамках классической механики гравитационное притяжение описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы и , разделёнными расстоянием , пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть:

−11

Закон всемирного тяготения — одно из приложений закона обратных квадратов, встречающегося также и при изучении излучений, и являющегося прямым следствием квадратичного увеличения площади сферы при увеличении радиуса, что приводит к квадратичному же уменьшению вклада любой единичной площади в площадь всей сферы.

Гравитационное поле, так же как и поле силы тяжести, потенциально. Это значит, что можно ввести потенциальную энергию гравитационного притяжения пары тел, и эта энергия не изменится после перемещения тел по замкнутому контуру. Потенциальность гравитационного поля влечёт за собой закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергии и при изучении движения тел в гравитационном поле часто существенно упрощает решение. В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.

Большие космические объекты — планеты, звезды и галактики имеют огромную массу и, следовательно, создают значительные гравитационные поля.

Гравитация — слабейшее взаимодействие. Однако, поскольку оно действует на любых расстояниях, и все массы положительны, это, тем не менее, очень важная сила во Вселенной. В частности, электромагнитное взаимодействие между телами в космических масштабах мало, поскольку полный электрический заряд этих тел равен нулю (вещество в целом электрически нейтрально).

Также гравитация, в отличие от других взаимодействий, универсальна в действии на всю материю и энергию. Не обнаружены объекты, у которых вообще отсутствовало бы гравитационное взаимодействие.

Из-за глобального характера гравитация ответственна и за такие крупномасштабные эффекты, как структура галактик, черные дыры и расширение Вселенной, и за элементарные астрономические явления — орбиты планет, и за простое притяжение к поверхности Земли и падения тел.

Гравитация была первым взаимодействием, описанным математической теорией. Аристотель (IV в. до н.э.) считал, что объекты с разной массой падают с разной скоростью. Только много позже (1589) Галилео Галилей экспериментально определил, что это не так — если сопротивление воздуха устраняется, все тела ускоряются одинаково. Закон всеобщего тяготения Исаака Ньютона (1687) хорошо описывал общее поведение гравитации. В 1915 году Альберт Эйнштейн создал Общую теорию относительности, более точно описывающую гравитацию в терминах геометрии пространства-времени.

Предупреждение об ожидаемых обвалах оползней

Оползни – это опасные и разрушительные явления, которые приводят к сдвигу и перемещению грунта, камней и других материалов на склонах гор или холмов. Оползни могут быть вызваны различными факторами, такими как сильные дожди, землетрясения, снеготаяние или даже постоянное размывание грунта водой.

Для предотвращения и уменьшения риска обвалов оползней необходимо проводить мониторинг состояния склонов и прогнозировать возможные оползни. Для этого погодные службы и специалисты проводят комплексные исследования и анализ данных.

Выделение опасных зон

Одним из методов предупреждения об ожидаемых обвалах оползней является выделение опасных зон. Специалисты проводят геологические и гидрологические изыскания с целью определения уязвимых и опасных склонов. На основе полученных данных строятся карты опасных зон, которые должны быть доступны для широкой аудитории.

Разработка технических мероприятий

Предупреждение об ожидаемых обвалах оползней включает в себя разработку и реализацию технических мероприятий. Это может быть строительство противооползневых сооружений, укрепление склонов, а также проведение мер по дренированию воды на склонах.

Системы мониторинга

Для своевременного предупреждения о возможных обвалах оползней необходимо создать системы мониторинга. Специальные сенсоры и датчики, установленные на склонах, позволят отслеживать изменения в грунте и своевременно предупреждать о возможных оползнях. Данные с датчиков должны своевременно поступать на специализированные пункты управления, где проводится анализ информации и принимаются соответствующие меры.

Образование и информирование населения

Одним из важных аспектов предупреждения об ожидаемых обвалах оползней является образование и информирование населения. Чтобы уменьшить риски и сохранить жизни людей, необходимо проводить обучающие программы, рассказывающие о признаках и опасностях оползней, а также о том, как правильно себя вести в случае возникновения угрозы.

Таким образом, предупреждение об ожидаемых обвалах оползней включает в себя комплекс мероприятий, направленных на выделение опасных зон, разработку технических мероприятий, создание систем мониторинга и информирование населения о возможных рисках. Это позволяет уменьшить угрозу от оползней и сохранить жизни и имущество.

Основные причины и признаки образования оползней

Существует достаточно много естественных (природных) причин по которым возможно возникновение оползней.

За счет подмыва основания склона волнами, увеличения его крутизны и эрозии, подмыва дождевыми или грунтовыми водами, возникновения инфильтрационного давления в породах, из-за колебания уровня воды в различных водоемах и сейсмических толчков, происходит ослабление прочности горных пород.

Но в образовании каменных обвалов не стоит винить только природу, человеческий фактор в провоцировании данного процесса ей не уступает.

Сход каменных лавин чаще стал происходить по следующим причинам, связанным с деятельностью человека:

разрушение горных склонов и дорожных выемок;
чрезмерный выпас и полив;
бесконтрольная вырубка лесов;
неправильное применение агротехники на склонах сельскохозяйственных угодий;
неправильная нагрузка на верхние части склонов или бровку и др.

О наличии оползня говорят разнообразные признаки, зависящие от его структуры и механики схода. На некоторых склонах образуются с уклоном в обратную сторону террасы, рельефные бугры, заболоченные открытые или полуоткрытые западины, трещины в местах разрыва и искаженный облик растительного мира, наподобие пьяного леса.

Так же о нем говорят наклонные столбы, поврежденные трещинами дома, заборы, а у подножия склонов образуются разрывы в почве и обвалы, появляются заболоченные места из-за выхода воды, которая скорее всего и является первым признаком и причиной оползня.

Гравитационное обогащение — классификация процессов

Гравитационное обогащение — это обогащение, основанное на различии плотностей разделяемых компонентов. Исходным материалом для гравитационного обогащения является механическая смесь твердых частиц, различающихся по плотности.

Процессы гравитационного обогащения — это процессы, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером и формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления среды разделения. В качестве среды разделения используют воду, воздух, тяжелые суспензии и жидкости.

Гравитационные процессы реализуются в сложных многокомпонентных и многофазных взвесях. Расслоение зерен достигается по одному из следующих разделительных признаков: реологические параметры среды разделения; скорости движения частиц в пульсирующем потоке жидкости; скорости движения частиц в тонком слое воды на наклонной плоскости и др.

Все гравитационные процессы подразделяются на две принципиально отличные категории: гидростатические и гидродинамические.

По способу осуществления гравитационные процессы классифицируют следующим образом: реализуемые в объеме пульпы (обогащение в тяжелых суспензиях, отсадка, гидравлическая классификация, сгущение), во взвесенесущем потоке малой толщины (обогащение на концентрационных столах,шлюзах, желобах и конусных сепараторах), в центробежном поле (обогащение на винтовых сепараторах и в центробежных концентраторах), процессы пневматического обогащения (обогащение на пневматических сепараторах и пневматических отсадочных машинах).

Комбинированными процессами являются магнитогидро- динамическая (МГД) и магнитогидростатическая (MFC) сепарации. В MFC-процессе утяжеление среды разделения вызывается неоднородным магнитным полем, действующим на растворы парамагнитных солей (MgCl2, СаСl2). В МГД-процессе утяжеление среды разделения (электролита) достигается за счет сил, которые возникают при пропускании тока через помещенный в магнитное поле электролит. По сравнению с обогащением в тяжелых суспензиях чувствительность разделения в этих процессах резко повышается, так как вязкость электролита существенно ниже вязкости тяжелой суспензии.

Процессы гравитационного обогащения имеют значительное распространение в практике переработки всех видов твердых полезных ископаемых с верхним пределом крупности до 500 мм и нижним — до 0,074 мм.

Неукротимое коварство

Многообразие вредных и опасных последствий оползней трудно даже представить. При всей своей медлительности оползни могут рушить жилища и ставить на грань выживания целые населенные пункты. Они губят сельскохозяйственные угодья, создают серьезную опасность при добыче полезных ископаемых и эксплуатации карьеров. Оползни повреждают трубопроводы и коммуникации, разрушают туннели, угрожают плотинам. Они могут вызывать наводнения, а также огромные губительные волны в заливах и озерах. Даже небольшие подводные оползни, о существовании которых многие из нас и не подозревают, умудряются навредить человеку — они рвут телеграфные кабели. Что уж говорить о стремительных обвалах и камнепадах, которые подстерегают человека в горах, или о крупных подводных оползнях, являющихся причиной образования гигантских цунами.

Классификация оползней по СП 11.105-97

Часто используются классификации по механизму, но и здесь нет единства мнений. Из наиболее «свежих» — это классификация В.В. Кюнтцеля. Существует и классификация в СП 11.105-97 ч.2, но она скорее синтетическая, тем не менее используется часто, все-таки нормативный документ:

Типы опасных склоновых процессов	Подтипы	Характеристика пород основного деформируемого горизонта (ОДГ)	Характер проявления
Оползни сдвига (скольжения)	Инсеквентные (срезающие)	Глинистые (реже выветрелые полускальные и скальные) породы, массивные или слоистые, с пологим, или обратным падению склона залеганием слоев	Отрыв и смещение блоков пород по вогнутой криволинейной поверхности с одновременным их запрокидыванием
Консеквентные (соскальзывающие)	Прослои глинистых пластичных грунтов в толще более прочных грунтов и поверхности ослабления, наклоненные в сторону падения склона	Смещение массива или блоков пород по поверхностям ослабления
Оползни выдавливания	—	Глинистые, преимущественно пластичные	Выдавливание грунта из-под подошвы прибровочного уступа склона и его смещение совместно с ранее образовавшимися на склоне оползневыми накоплениями
Оползни вязкопластические	Оползни-потоки Сплывы (оплывины)	Глинистые, малоуплотненные и слаболитифицированные, пластичные	Вязкопластическое течение массы грунта: по ложбинам — оползни-потоки, вытянутой по оси оползания формы в плане; на увлажненных крутых уступах — сплывы; в пределах зоны сезонного промерзания при оттаивании — оплывины
Оползни гидродинамического разрушения	Суффозионные Гидродинамического выпора	Водонасыщенные песчаные и глинистые пылеватые грунты	Отрыв оползневого тела или обрушение суффозионной ниши с последующим растеканием сместившейся водонасыщенной массы
Оползни внезапного разжижения	Несейсмогенного разжижения Сейсмогенного разжижения	Слабоуплотненные глинистые и песчаные водонасыщенные грунты, подверженные быстрому разупрочнению при динамических воздействиях	Разжижение при динамическом воздействии (техногенном сотрясении или сейсмических толчках) и быстрое вязкое течение разжиженного грунта по уклону рельефа
Обвалы и вывалы	—	Скальные, полускальные и глинистые твердые трещиноватые породы	Отрыв от крутых уступов (откосов) крупных блоков (обвалы) или отдельных глыб грунта (вывалы) с последующим быстрым смещением (свободным падением или качением)
Осыпи	—	Скальные и полускальные выветрелые, песчаные и твердые глинистые породы	Отрыв от обнаженной поверхности уступа (откоса) и скатывание к его основанию мелких обломков породы

У данной классификации есть существенный недостаток: здесь вместе с оползнями приводятся обвалы, вывалы и осыпи, которые к оползням не относятся. Назвать ее классификацией гравитационных процессов также нельзя, т.к. они приведены не все. Например, нет селей.