Лавини, обвали, осипи, зсуви, розсипи, курум

Лавини і сніжні зсуви.

Лавиною називаються обвали великих мас снігу, які сповзають або падають з крутих гірських схилів.

Сніг накопичується в льодовикових карах (поглибленнях, виритих льодовиком), вибоїнах і борознах і у вигляді нависаючих карнизів (козирків) на гребенях гір і краях схилів. Під дією зростаючої власної ваги, перекристалізації (сніг поступово перетворюється на крупні кристали льоду), підтавання при відлизі і весняного танення маси снігу приходять в рух і женуть перед собою з великою швидкістю повітряну хвилю.

Швидкість так званої сухої лавини досягає 30—110 м/с; підтоплена мокра лавина ковзає вниз зі схилу із швидкістю 5—15 м/с. Лавина у міру руху росте, захоплюючи нові маси снігу, а іноді каміння, уламки скель і рихлі породи. Повітряна хвиля ламає і викорчовує дерева, утворюючи просіку на схилах, що лежать нижче за область зародження (живлення) лавини. У нижній частині і біля підніжжя схилу лавина відкладає сніжний конус з глибами й уламками дерев.

Лавини широко розповсюджені в Альпах, особливо в Швейцарії.

Розрізняють сніжні зсуви або обвали, лоткові і стрибаючі лавини. Сніжні зсуви зісковзують з крутих і трав'янистих схилів на порівняно великій площі. Лоткова лавина рухається по улоговинах і утворює біля підніжжя схилу круті сніжні конуси винесення потужністю 5-20м і об'ємом 10000-1000000м³. Коли конус тане, на місці залишаються щебінь, глиби і уламки дерев. Об'єм цих накопичень складає 200 м3 і більш. Стрибаючою називається лавина, що досягає прямовисної ділянки схилу, з якого вона падає прямо на дно долини.

При дослідженнях для обґрунтування проектів залізниць і автомобільних доріг та вибору будівельних майданчиків в гірських місцевостях дуже важливо встановлювати шляхи і межі руху лавини. Лавинонебезпечні ділянки виявляють за рельєфом схилів, на яких можуть накопичуватися, а потім рухатися маси снігу. За поширенням щебеню, уламків і залишків дерев біля підніжжя схилів приблизно обкреслюють площу, яку займав сніжний конус. Область дії повітряної хвилі визначають розрахунком.

Якщо в лавинонебезпечних місцях проходять дороги та знаходяться будівлі і споруди, організовують інженерний захист від лавини і повітряних хвиль, що викликаються ними. Сніг з лавинозбірників періодично відстрілюють з метою викликати рух дрібної, ще безпечної лавини. На схилах влаштовують майданчики і тераси, що затримують рух снігу. Біля області живлення лавини садять ліс.

Для відведення можливої лавини споруджують спеціальні борозни, лавинорізи, відбійні і направляючі стінки, щити і надовбні, що затримують сніг. Іноді автодорогу або залізничну колію перекривають кам'яними або залізобетонними галереями, над якими сходить лавина.

Обвали

Раптове обсипання масивів гірських порід, що супроводжується перекиданням і розколюванням окремих глиб і уламків при падінні, називають обвалами, а маса уламків порід, що утворилися при цьому - колювієм. До обвалів схильні тріщинуваті скельні породи на гострих вершинах і гребенях, в урвищах, на схилах глибоко врізаних ущелин і берегах річок, на побережжі морів, особливо якщо пласти і площини тріщинуватості нахилені у бік схилу.

Найвищі обриви складені тріщинуватими вапняками, кварцитами, пісковиками на кременистому цементі, діабазами, базальтами, порфірами і деякими іншими породами. Тут відбуваються і найкрупніші обвали. Основна причина обвалів — вивітрювання та інші процеси денудації, що порушують цілісність масиву і ослаблюють міцність порід. Безпосереднім поштовхом для обвалу можуть служити перші осінні морози, лавина, весняне сніготанення, сильні зливи, урагани, шторми, землетруси, неправильне ведення гірських і будівельних робіт.

За об'ємом і характером обвали досить різні. Обвалення окремих глиб або десятків кубічних метрів породи вважаються малими обвалами. У катастрофічних обвалах обрушуються мільйони і навіть мільярди кубометрів скельних порід. Такі обвали, що перегородили долини річок, утворили озеро Ріца на Кавказі та ін. Передвісниками обвалу є розширення існуючих тріщин, поява нових тріщин, паралельних урвищу або схилу, глухий шум і тріск та деякі інші явища.

Обвали створюють загрозу населеним пунктам, спорудам і транспорту. Гірські річки, підгачені обвалами, несуть небезпеку прориву озер, що утворилися. Тому, при будівництві в обвальних районах, необхідно здійснювати захисні заходи. З крупними і катастрофічними обвалами боротьба дуже важка. Якщо можливо, обходять ділянки, потенційно небезпечні для виникнення крупних обвалів. Якщо такі обвали відбулися, вживають заходи щодо ліквідації їх шкідливих наслідків. Для попередження малих обвалів застосовують наступні заходи: сколюють нависаючі або відділені від масиву глиби, тампонують тріщини і цементують тріщини на поверхні, з’єднують залізними скріпленнями частини масиву, влаштовують підпірні і вловлюючі стінки, полиці, рови, траншеї, відводять поверхневі води. Іноді при неможливості обходу обвального масиву проектують галереї і тунелі. Організовують постійну службу спостереження за обвальними ділянками і бригади з прибирання каміння.

Осипи

Скелясті гребені, кручі, виступи, прямовисні і круті схили під впливом вивітрювання розтріскуються. Від них відділяються уламки різної величини, що падають на схил. Такі явища широко поширені у всіх гірських країнах в Криму, на Кавказі. 

Багато скельних порід — гнейси, сланці, мергелі, опоки, трепел, пісковики на глинистому або вапняковому цементі при вивітрюванні дають відносно дрібні відокремлення (від жорстви до уламків у кілька кубічних дециметрів). Відокремлені від масиву уламки падають, скочуються і сповзають зі схилу до місця, де схил виположується, або до його підніжжя. Цей процес називають обсипанням, а скупчення на схилі або біля підніжжя обриву різних уламків скельних порід — осипом.

Петрографічний склад, форма і розміри уламків, що складають осип, величина і вигляд в плані, потужність, швидкість накопичення і рухи осипів можуть бути досить різними. Деякі осипи, що накопилися біля підніжжя схилів у вигляді крупних конусів, мають потужність десятки метрів. Нахил поверхні осипу відповідає куту природного відкосу уламків. У сухих осипів, що складаються з уламків ізометричної форми, він складає 34—37°, іноді більше, у осипів з плитчастими уламками — 30—34°. При зволоженні осип або його частина сповзає, причому поверхня стає більш полога, що відповідає куту природного відкосу змочених уламків. Такі рухи називаються зсувами. При землетрусах зсуви відбуваються і в обводнених і в сухих осипах.

Осип росте до тих пір, поки денудація не згладить повністю скельні виходи. На витягнутому по падінню схилі осип і після цього поволі сповзає. Він зупиняється, досягнувши горизонтального або слабо нахиленого майданчика, наприклад тераси біля підніжжя схилу. Вивітрювання і стирання уламків призводять до накопичення в тілі осипу піщаних, пилуватих і глинистих частинок. Проникаючі в осип води відкладають розчинені речовини. Цей матеріал може скріплювати крупніші уламки і сприяти зупинці осипу.

Якщо по поверхні осипу перекочуються уламки, рослинність приживається погано. Чим менше уламків, що котяться, тим більше з'являється чагарників і дерев, навіть якщо весь осип ковзає по схилу. На нерухомому осипі ростуть прямо стовбурні дерева.

Осипи дуже ускладнюють будівництво. Будівлі, насипи або інші споруди, зведені на рухомому осипі, деформуються. Уламки засипають споруди, перекочуються через уловлюючі і підпірні стінки. Привантаження навіть закріпленого осипу спорудою може пожвавити переміщення, а підрізування виїмкою — викликати зсуви нагірної частини.

Якщо будівництво на осипі таки неминуче, застосовують різні заходи. Частину рухомого осипу, розташованого вище за споруду на схилі, прибирають. У нижній частині осипу укладають контрфорс з переміщеного зверху матеріалу, а також ставлять уловлюючі і підпірні стінки. Осушують підошву осипу, перехоплюючи вище по схилу живлячі струмки або джерела. На порівняно крутих схилах над дорогою або каналом влаштовують захисні козирки, через які уламки перекочуються. Вище по схилу влаштовують дротяні мережі, що затримують уламки. Під могутніми рухомими осипами дорогу пропускають в галереї або тунелі. Організовують спеціальну службу спостереження за осипами. Матеріал осипу використовують для зведення насипів.

Розсипи і куруми

Кам'яними розсипами називаються скупчення уламків і глиб, які залишилися на місці руйнування скельного масиву, що піддався вивітрюванню. Розсипи покривають платоподібні вершини, пологі схили, улоговини і днища долин в гірських місцевостях. Залежно від петрографічного складу матеріалу, інтенсивності і тривалості процесу вивітрювання розсипи складені уламками різної величини. Потужність розсипів різна: від декількох метрів на плато до 15 м на дні долин і в підошві схилів.

У міру виположування схилів глибовий матеріал осипів і розсипів починає зміщуватися не тільки під дією сили тяжіння, але й завдяки зміні об'єму глиб при коливаннях температури або об'єму води в їх основі при періодичному замерзанні і відтаванні. Вода часто стікає під глибами при таненні снігу і багатолітньомерзлих порід, дощах, при конденсації пари охолодженими глибами з повітря, що швидше нагрівається на початку дня. Такі мало рухомі по схилах скупчення глиб називаються курумом. На рівних схилах вони можуть займати великі площі і називаються кам'яними морями. Курум, що рухається по улоговині, називається кам'яним потоком. Куруми поширені в багатьох гірських країнах переважно в області вічної мерзлоти (у Східному Сибіру і на Далекому Сході) та в місцевостях з суворим кліматом (Тянь-Шань, Саяни). Вони є і в Карпатах.

Куруми і осипи часто зустрічаються на одних і тих же схилах. Але будівництво на осипах істотно складніше, зважаючи на скочування по їх поверхні уламків і можливості зсувів матеріалу. Тому, при дослідженнях необхідно розрізняти осипи і куруми. Куруми відрізняються від осипів за наступними ознаками:

- як правило, куруми займають середні і нижні частини
схилів крутизною менш 30°, гіпсометрично нижче або поряд з осипами;

- на поверхні куруму часто зустрічаються кущі, прямо стовбурні багаторічні дерева (частіше модрини), а деякі куруми заросли лісом;

- глиби в курумі крупніші, ніж в осипі, унаслідок сортування матеріалу при скочуванні по схилу;

- кути і ребра глиб в курумі затуплені в результаті тривалого зсуву по схилу;

- грані глиб покриті мохом і лишайниками;

- грані осипів через скочування, розколи і перевертання оголені.

- глиби в курумі укладені щільніше, ніж в осипі;

- у проміжках між глибами є щебінь, жорства, пісок.

Будова куруму переважно двошарова. Під шаром глиб потужністю 2—4 м залягають щебінь, жорства з піщаним заповнювачем і включеннями окремих глиб. Потужність нижнього шару коливається від 0 до 3 м, а іноді буває і більшою. На поверхні куруму поступово наростають шари суглинку, супіску, піску з домішкою щебеню, які затримуються рослинністю. Остання укорінюється в нижньому і поверхневому дрібнозернистих шарах куруму.

При будівництві поверхню розсипу, куруму вирівнюють, сколюючи глиби, що стирчать. Пустоти між глибами заповнюють крупним (не менше 1 дм³) щебенем, щоб в них не провалювався матеріал насипу, що зводиться. Дрібніший матеріал може ускладнити пропуск стікаючих по схилу вод і сприяти утворенню заледенінь вище по схилу.

Куруми частіше рухаються з швидкістю в декілька міліметрів або сантиметрів в рік. У таких випадках достатньо розширити верх проектованого насипу на 1—2 м. На схилах крутіших 25° і при великих швидкостях зміщення куруму, прагнуть осушити його підошву, проектують підпірні стіни, естакади в скельному ложі куруму. В окремих випадках прагнуть перенести трасу зі схилу, зайнятого курумом, на іншу відмітку або протилежний борт долини. Іноді дорогу проводять в тунелі або галереї під курумом.