Динамика экзогенных геологических процессов в районе горного кластера Сочинского полигона в условиях повышения техногенной нагрузки

Согласно классификации эрозионных процессов Краснодарского края принято следующее соотношение степени смыва в зависимости от крутизны склона:

слабый смыв - до 3⁰

средний смыв - 3-5⁰

сильный смыв - 5-7⁰

очень сильный смыв - более 8⁰.

Нарушение естественного стока поверхностных вод происходит главным образом на застроенной территории Краснополянского поселкового округа, особенно интенсивно проявляется этот процесс на присклоновом застроенном участке. Нарушение стока приводит в свою очередь к затоплению территории.

Накопление отложений у подножья склонов. В результате эрозионных и денудационных процессов, которые развиваются на предгорных склонах, у подножья склонов происходит накопление разрушенного и переработанного материала. Это в свою очередь способствует нарушению естественного стока поверхностных вод со склонов. Оползни. Оползни широко распространены на склонах долины реки Мзымта и ее притоков. Оползни активные, редко стабилизировавшиеся, в основном, имеют форму цирков, вытянутых по склону, с хорошо выраженными границами, трещинами отрыва и уступами. В крупных оползнях (глубина захвата до 12-15 м) смещению подвергаются подстилающие делювий глины, в мелких (глубина захвата до 3-6 м) - только делювий. Оползание происходит по глинам, мергелям, глинистым сланцам и песчаникам. Основными факторами, способствующими образованию оползней, являются наличие слоев с падением их по склону, значительная крутизна склона (более 15-30⁰) и искусственная подрезка склонов. Причинами возникновения оползней являются переувлажнение пород атмосферными осадками, подземными водами, а также увеличение техногенной нагрузки. На рисунке 4 представлена карта оползневой опасности рассматриваемого района, совмещенная со схемой расположения Олимпийских объектов.

Рисунок 4 - Карта оползневой опасности [2]

Оползневые накопления являются реальной опасностью формирования твердой составляющей катастрофического селя.

Карст. Карст развит в районах, сложенных известняками, и обусловлен выщелачиванием последних подземными и поверхностными водами. На поверхности карст проявляется с образованием воронок, ниш и карров. Глубина воронок достигает 30 м, диаметр 10-70, реже до 150 м, крутизна стенок 10-40, чаще 10-15⁰, расстояние между воронками 5-150 м, чаще 20-40 м, иногда воронки соединяются между собой. Часто крупные воронки осложнены более мелкими. Стенки воронок задернованы, дно плоское или неровное, часто заполнено суглинками. Ниши встречаются по склонам долин рек и располагаются обычно на высоте 5-30 м, реже 100-200 м над днищами. Размер их колеблется в широких пределах. Наиболее крупные ниши имеют ширину в несколько метров при глубине 1,5-2 м. Часто они располагаются цепочками и связаны трещинами. Карры приурочены преимущественно к известнякам, имеющим пологое падение. Развиваются карры обычно по трещинам напластования и представляют собой борозды и трещины глубиной 0,1-0,3, реже до 0,5 м, шириной до 2-3 м, длиной до 30-40 м. Карры обычно сопровождаются кавернами, пустотами и западинами, глубиной до 2 м и шириной до 15 м. Подземные формы карста представлены пещерами, гротами, понорами и карстовыми трещинам. Пещеры и гроты расположены в основном на склонах долин рек Мзымта и др. [5].

Сели. Сели образуются в горах во время ливневых дождей. Они представляют собой бурные грязевые потоки, несущие большое количество щебня, глыб и обладающие огромной разрушительной силой. Материал селевых потоков отлагается в устьевых частях промоин и долин рек, в верховьях которых они зарождаются, и образует конусы выноса, имеющие веерообразную форму. Длина конусов выноса достигает 0,5-0,7 км, ширина до 0,3-0,4 км, мощность до 3-7 м. Развитие селевых процессов, в основном водно-каменного типа, отмечается на правом борту р. Мзымта - по балкам в верхнем откосе автодороги Адлер - Красная Поляна, в долинах рек Бешенка, Монашка, Галион 1,2,3, ручья Мельничный, балки Сулимовской и т.д.

Физическое и химическое выветривание. В зоне среднегорного ландшафта наблюдается физическое и химическое выветривание с образованием основного количества мелкозема. Глинисто-сланцевая и флишевая формации на исследуемой территории в основном испытывают физическое выветривание, вследствие чего происходит дробление и частичное разуплотнение пород, порода превращается в дискретную среду.

Сейсмичность. Согласно СниП II-7-81* (в редакции 2000 г) фоновая сейсмичность всей исследуемой территории составляет 8 баллов для массового строительства. Грунты, принимающие участие в геологическом строении Краснополянского поселкового округа, залегающие в 10-ти метровой толще отложений, относятся к I и II категории по сейсмическим свойствам. С учетом грунтовых условий сейсмичность составляет 7 и 8 баллов для массового строительства [10].

6.2 Описание участков наблюдения

Территория, рассматриваемая в настоящей работе, относится к площадям с высокой степенью пораженности разнообразными экзогенными геологическими процессами, описанными в предыдущей главе. Практически весь объект Роза-Хутор находится в сложных инженерно-геологических условиях.

Изучение и оценка динамики ЭГП, представляющих угрозу для отдельных сооружений и курорта в целом, требует тщательного изучения всех факторов их развития, как с помощью ретроспективного, так и прогнозного анализа.

В настоящей работе было признано допустимым и целесообразным рассмотреть две основные угрозы - оползневую и селевую, на двух наиболее представительных и информативных участках:

а) автомобильная дорога к горнолыжным трассам, пораженная оползнями;

б) автомобильная дорога к хозяйственным объектам ФЭСК, характерным ЭГП которой является селевой.

Выбор данных участков не случаен, поскольку позволяет изучить не только природные факторы развития ЭГП, а также долю в нем техногенных составляющих, но и оценить возможности и эффективность инженерных защитных сооружений, примененных на этих участках.

Далее рассмотрим подробнее конфигурацию и характеристики каждого из участков более подробно.

6.2.1 Автомобильная дорога к горнолыжным трассам

Построенная в условиях высокогорья магистраль обеспечивает проезд к горнолыжному центру «Роза-Хутор».

Магистраль представляет собой десятикилометровую трассу с двумя тоннелями, а также с подпорными стенами общей длиной более 10 км.

Автомобильная дорога от горноклиматического курорта «Альпика-Сервис» до финишной зоны трасс горнолыжного центра «Роза-Хутор» является основным подъездным путем к санно-бобслейной трассе, фристайл-центру, сноуборд-парку и горной Олимпийской деревне.

На всем протяжении данной автодороги выделено 5 оползневых участков.

Оползневые тела расположены в пределах откосов автомобильной дороги, в период 2013 - 2014 г.г. 4 участка находится в стадии стабилизации, 1 участок слабоактивен, несмотря на укрепление склона с помощью анкеров. Основная информация об этих участках, факторах их образования и развития, сведена в таблице 3 .

Таблица 3 - Сводная информация об оползневых участках №1-№5

На всех участках организована инженерная защита, представленная, в основном, подпорными стенами, а также укреплением с помощью геотекстиля. Данные меры, в основном, дают хорошие результаты в закреплении откосов дорог, но на некоторых участках применение этих мер оказывается неэффективным, например, на участке 2.

6.2.2 Автомобильная дорога к хозяйственным объектам ФЭСК

На данном участке автодороги, расположенном на левом берегу р. Мзымта, наиболее активно из опасных экзогенных геологических процессов развит процесс селеобразования.

На этом участке 01.10.2012 г. на автодорогу сошло сразу 9 селевых потоков. Отложения перекрыли а/д и для ее расчистки понадобилось применение спецтехники, кроме того в данной ситуации возникла опасность перекрытия русла р. Мзымты, которое могло послужить причиной возникновения чрезвычайной ситуации.

Основная информация о сошедших на участке селевых потоках сведена в таблице 4.

Таблица 4 - Сводная информация о сошедших на участке селевых потоках

На рисунке 5 показано расположение селевых русел.

Рисунок 5 - Расположения селевых русел на а/д к хоз. объектам ФЭСК

В пределах исследованной территории формируются несвязные (наносоводные), связные (грязекаменные и грязевые) сели, а также водоснежные потоки. Генезис селевых потоков - дождевой или смешанный (дождевой и снеготаяния). Селевые потоки формируются как при выпадении дождей, так и в периоды резкого повышения температуры воздуха и интенсивного снеготаяния или снеготаяния с дождем в весенний (март-май) и осенне-зимний (октябрь-декабрь) периоды. Преобладающий структурно-геологический тип селей - связные сели (грязекаменные и грязевые). Грязекаменные сели образуются в руслах водотоков, прорезающих моренные, оползневые и коллювиально-делювиальные отложения в полосе развития юрских глинистых сланцев и аргиллитов (как правило, в верхнем течении); в руслах водотоков с большими накоплениями обвально-осыпного материала. В верхней и средней части селевых русел (в зоне транзита селей) происходит дополнительная подпитка селей крупнообломочной фракцией за счет переработки потоком старых селевых отложений. Грязекаменные сели отличаются высокой плотностью - 2000-2300 кг/м³. Максимальные дальности выброса грязекаменных селей достигают 5-15 км, объемы - превышают 1000 тыс. м³ [11].

В руслах крупных рек (Мзымта, Пслух, Пслушонок, Ачипсе и др.) формируются преимущественно наносоводные сели, но во время сильных ливневых осадков по этим водотокам проходят грязекаменные сели, отложения которых вскрываются по берегам рек. Отложения грязекаменных селевых потоков представлены глыбово-валунным материалом с супесчано-суглинистым заполнителем.

После устранения последствий активизации селей, на а/д была организована противоселевая защита, представленная на рисунке 6.

Рисунок 6 - Русло селя № 4, селезащитная галерея арочного типа.

Активизация селевых процессов в 2012 году связана с масштабным техногенным изменением рельефа, сопровождающим строительство автомобильной дороги к Олимпийским объектам и планированием площадок под строительство спортивных комплексов.

Пришедшие в движение техногенные осыпи многократно приращиваются в объеме за счет рыхлых пород делювиального чехла и трещиноватых, дислоцированных аргиллитов, алевролитов и песчаников зоны тектонического нарушения.

6.3 Оценка изменения динамики ЭГП

Динамика ЭГП характеризуется определенными закономерностями их развития во времени. Например, современные оползни закономерно связаны с современным положением базиса эрозии и уровня абразии. Одни из них образуются быстро, внезапно, имеют катастрофический характер, другие - медленно, с затухающей или прогрессирующей скоростью.

Однако, вмешательство человека вносит свои коррективы в естественное развитие экзогенных геологических процессов.

При анализе каждого конкретного оползня можно восстановить его историю, эволюцию, состоящую из этапов, стадий и фаз.

В настоящей работе оценка динамики проводится также по тем же двум участкам, выделенным в прошлой главе.

Автомобильная дорога к горнолыжным трассам.

Одним из наиболее эффективных и наглядных методов оценки динамики оползневых процессов, помимо мониторинга и натурных наблюдений, является сравнительный анализ космоснимков.

Для оползневых участков была сформирована таблица из двух космоснимков разных лет, которая наглядно демонстрирует динамику оползневых тел. Таким образом, результаты анализа космоснимков вместе с самими космоснимками были сведены в таблицы. В таблице 5 представлен материал для участков с первого по третий, в таблице 6 - для четвертого участка.

Таблица 5 - Результаты анализа космоснимков для участков 1-3

Таблица 6 - Результаты анализа космоснимков для участка 4

Таким образом, исходя из рассмотренных космоснимков, а также данных маршрутных наблюдений, можно сказать, что причинами образования оползней и изменения их динамики сводится к трем основным группам:

1) изменение формы и высоты склона. К этой категории относится подрезка склонов.

2) изменение строения, состояния и свойств пород, слагающих склон. Это физическое и химическое выветривание, увлажнение пород атмосферными осадками и подземными водами.

3) дополнительная нагрузка на склон. Это различные дополнительные нагрузки, такие как сейсмические, гидродинамические, гидростатические, искусственное статическое или динамическое воздействие.

Возвращаясь к рассматриваемым оползневым участкам, стоит отметить, что причины образования оползней, а затем изменения их динамики, относятся к первой группе. Именно подрезка склона стала причиной развития оползневых процессов на данном участке, и только применение защитных инженерных сооружений позволило их стабилизировать. Однако, стоит отметить, что на участке №4, несмотря на применения мер по укреплению склона, оползень остается в слабоактивном состоянии, поскольку в данном случае основным фактором динамики является геологический - сложное геологическое строение участка, выход на поверхность сильнотрещиноватых пород. Немаловажным также является метеоклиматический фактор, но в данном случае его роль несколько меньше.

Автомобильная дорога к хозяйственным объектам ФЭСК.

Как уже отмечалось ранее, сели являются одним из наиболее распространенных и опасных геологических процессов в пределах курорта Роза-Хутор.

Основными факторами селеобразования является большое количество атмосферных осадков, концентрированно выпадающих в летний период, крутые склоны русел, а также большое количество рыхлого материала ледникового, обвально-осыпного и оползневого генезиса в очагах зарождения селей и в зоне их транзита.

В последнее время из-за активного строительства в пределах территории усилилось влияние техногенного фактора - прокладка дорог, подрезка неустойчивых склонов, вырубка закрепляющей склон растительности, строительство зданий и сооружений, канатных дорог и пр. - все это создаёт условия для активизации селевых процессов.

Как видно из таблицы 7, основным фактором образования селей на этом участке а/д является техногенный. На начальных этапах строительства, при минимальной нагрузке на среду и небольших объемах техногенного грунта, данный склон практически не был поражен селями. С течением времени, к 2014 году на склоне образовалось несколько достаточно глубоких селевых русла, которые образовавших фактически с нуля, в настоящее время представляют собой селеопасные русла временных водотоков, по которым в будущем прогнозируются новые сходы селевых потоков. Однако, несмотря на то, что основным фактором образования и динамики селей в пределах этого склона является антропогенный, стоит отметить, что «спусковым» фактором является метеоклиматический.

Таблица 7 - Результаты анализа космоснимков для участка, пораженного селями.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные экзогенные геологические процессы, развитые в пределах изученного района, и условия их формирования и развития.

Была проведена оценка инженерно-геологических условий участков, т.е. рассмотрены особенности рельефа, гидрогеологического, геологического, тектонического строения, геологические и инженерно-геологические процессы. В итоге стоит отметить, что территория находится в сложных инженерно-геологических условиях и подвержена воздействию опасных ЭГП, основными из которых являются оползни и сели.

Основным направлением работы стало изучение динамики экзогенных геологических процессов, а так же анализ ее изменения в условиях повышенной техногенной нагрузки. Использование космоснимков позволило доказать, что при повышении техногенной нагрузки динамика ЭГП в пределах территории изменилась - активизировались уже существующие процессы, которые находились в стадии стабилизации, а также возникли совершенно новые. Так в пределах второго участка (а/д к хозяйственным объектам ФЭСК) ранее не пораженный селями склон в настоящий момент в своем строении имеет несколько селеопасных русел, сходы селей по которым прогнозируется и в будущем.

Повышенное внимание к комплексу Роза-Хутор не является необоснованным, поскольку в настоящее время это курорт международного значения, что обуславливает необходимость обеспечения безопасности в его пределах. Поскольку экзогенные процессы представляют опасность не только для зданий и сооружений, но и для людей находящихся в пределах зоны их воздействия, то необходимость изучения динамики процессов и прогноз ее изменчивости остается вопросом первого порядка. В настоящий момент удалось стабилизировать ситуацию практически в пределах всех оползневых тел на участке 1, что практически дает гарантию безопасности на данном участке а/д. К сожалению, рассмотренный в работе, участок №2 стабилизировать к настоящему моменту не удалось. Опасность схода селевых потоков на этой территории остается очень высокой, вследствие чего, остается высокой вероятность блокирования автомобильной дороги и запруживание р. Мзымта селевыми отложениями.

Список использованных источников

1. Топографическая карта. Лист К-37-05. м-б 1:200000, 2001 г.

2. ГИС-Атлас карт территории Сочинского полигона. ФГУГП «Гидроспецгеология», Москва, 2012

3. Измайлов Я.А. Отчет о результатах регионального обследования экзогенных геологических процессов на территории Краснодарского края/ Я.А.Измайлов, А.Т. Полещук и др. - г. Краснодар, 1982

4. Река Мзымта, Сочи, Адлер/ [электронный ресурс] / Режим доступа: http://vsereki.ru/atlanticheskij-okean/bassejn-chyornogo-morya/mzymta

5. «Туристско-спортивный горноклиматический комплекс «Красная Поляна», Отчет, ЗАО «СевКавТИСИЗ», 2004

6. Горнолыжный курорт "Роза Хутор"/[электронный ресурс] / Режим доступа: http://kraspol.ru/ski-lift/kurort-rosa-khutor

7. Красная Поляна/ [электронный ресурс] / Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Красная_Поляна

8. Абрамов С.Е. Результаты изучения условий развития и режима экзогенных геологических процессов в пределах Азово-Черноморского побережья Краснодарского края. Отчет, «Севкавгеология», Сочи, 1989

9. Геологическая карта, лист К-37-05, м-б 1:200000, ФГУГП «Кавказгеолсъемка», 2001

10. СниП II-7-81 (в редакции 2001 г) Строительство в сейсмических районах. М. Госстрой России - 2001

11. Казанов Н.А. Селевые процессы в бассейне р.Мзымта (Красная Поляна) и их влияние на территорию строительства объектов Олимпийского комплекса/ Н.А. Казанов, Ю.В. Генигоровский, Е.Н.Казанова, Г.Л. Морозов // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. - 2013. - №6. -С. 516-529.

12. Инженерная геология СССР. Т. 8.. Кавказ. Крым. Карпаты. Изд-во МГУ, 1978, с. 7-209.

13. Востряков А.В. Принципы и методы картирования современных экзогенных физико-геологических процессов/ А.В. Востряков, В.А. Гаряннов, В.Н. Зойнц, А.Д. Наумов. М.:Наука, 1980

14. Полунин Т.В. Динамика и прогноз экзогенных процессов/ Т.В. Полунин. - М.: Наука, 1989

15. Осипов В.И. Опасные экзогенные процессы/В.И. Осипов, В.М. Кутепов, В.П. Зверев и др. - М.: ГЕОС, 1999. - 290 с.

16. Толстых Е.А. Методика измерения количественных параметров экзогенных геологических процессов/ Е.А. Толстых, А.А. Клюкин. - М.:Недра, 1984

17. Милановский Е.Е. Новейшая тектоника Кавказа/ Е.Е. Милановский. - М.: Недра, 1968

18. Фоменко Е.В. Инженерно-геологические условия туристско-спортивного горноклиматического комплекса «Красная Поляна» / Е.В. Фоменко, Е.В. Антошкина, В.В. Антошкина// Геология, география и глобальная энергия. - 2012. - №4 (47). - С. 218-222

Размещено на Allbest.ru