Особенности механизма оползневого процесса в условиях г. Москвы на примере участка Хорошево-1

А. В. Тихонов

На территории г. Москвы развито несколько генетических типов экзогенных геологических процессов. Одним из наиболее опасных для сооружений является оползневый (глубокие оползни с основным деформирующимся горизонтом в юрских глинистых отложениях).

При непосредственном участии автора была организована система наблюдений за состоянием склона, которая позволила получить уникальную информацию о динамике оползневого процесса. Экспериментальные данные на стадии основного смещения в условиях г. Москвы получены впервые, что дало возможность автору предложить собственную модель развития процесса.

Выявленные особенности помогут повысить эффективность противооползневых мероприятий и определить причины возобновления оползневых деформаций при выполненных мерах инженерной защиты.

Распространение проявлений экзогенных геологических процессов на территории г. Москвы определено особенностями инженерно-геологических условий и тектонического развития региона. В ее пределах развиты несколько генетических типов ЭГП, наиболее опасными из которых являются глубокие оползни с основным деформирующимся горизонтом в юрских глинистых отложениях. Они выявлены в долине р. Москвы на 12 участках (Щукино, Серебряный бор, Хорошево-1, Фили-Кунцево, Нижние Мневники, Хорошево-2, Поклонная гора, Воробьевы горы, Коломенское, Москворечье, Чагино, Капотня), в долине реки Сходни на 2-х участках (Сходня, Тушино) и развиты на склонах высотой 15-70 м, крутизной 9-17⁰, по механизму деформаций склона относятся к оползням выдавливания [3] или сдвига [4]. Каждый из названных оползней угрожает различным сооружениям (коллекторам водонесущих коммуникаций, линиям ЛЭП, историческим памятникам и пр.). Наибольшую опасность для сооружений представляют собой оползни на участках Воробьевы горы, Коломенское и Хорошево-1, где наблюдается активность оползневого процесса, не смотря на выполненные комплексы мер инженерной защиты на первых двух участках.

Участок Хорошево-1 расположен на левом берегу р. Москвы между Хорошевским и Карамышевским спрямлениями. Протяженность участка около 1400 м, ширина – до 120 м, высота склона достигает 18-20 м. Участок подвержен значительной техногенной нагрузке: вибрация от строительства, а затем и эксплуатации Живописного моста, утечки из водонесущих коммуникаций (поперек склона проложены два ливнестока, вдоль склона проложен канализационный коллектор), пригрузка склона различными зданиями.

В августе 2006 г. на участке от территории церкви Троицы Живоначальной в Хорошеве до коттеджного поселка «Годуново» на протяжении 300 мпроизошел откол оползневого блока от поверхности ходынской террасы р. Москвы. Стенка срыва располагается в 5 м от одного из коттеджей и в 15 м от церкви, что создало угрозу их сохранности.

В Московском регионе подобное явление уникально, за все время наблюдений за оползнями это только третий случай основного смещения [3]. Для этого типа оползней оползневый цикл включает две стадии развития: основного смещения и подготовки. Каждая стадия разделяется на фазы.

В стадии основного смещения выделяют три фазы: разрушения коренных пород, нарастания скорости смещения и затухания скорости смещения. Начало фазы разрушения коренных пород совпадает с переходом установившейся ползучести в прогрессирующую, конец – с полным разделением пород в зоне сдвига [3]. Далее наступила фаза нарастания скорости смещения, причем наблюдения за развитием процесса именно в этой фазе были выполнены впервые, что позволило получить экспериментальные сведения о механизме смещения, который был известен лишь теоретически.

Изучением оползней выдавливания, к которым относится этот оползень, занимались многие исследователи, в частности, подробное описание механизма встречается в кандидатской диссертации К. А. Гулакяна, которая основана на материалах моделирования из эквивалентых материалов. Согласно его исследованиям, сначала происходят пластические деформации глинистой толщи в области пониженного давления, после чего от коренного склона отделяется блок пород, который сдвигает оползневые накопления. После этого окончательно формируются два и более вала выдавливания [2].

На участке Хорошево-1 процесс происходил несколько иначе.

Отмечу, что визуальные наблюдения здесь велись с1975 г. и продолжаются по сей день. До 2006 г. фиксировались незначительные оплывины, размеры которых не превышали 1-2 м вдоль бровки склона. В 300 мниже по течению от церкви в период с 1977 по 1984 гг. велись высокоточные геодезические наблюдения. Наибольшие значения величин смещений реперов (91–86 мм) отмечались у реки и уменьшались вглубь склона. Ближе к верхней части склона они составляли 45–46мм. При этом заметные признаки глубоких деформаций отсутствовали [5, 6].

В августе 2006 г. произошло основное смещение оползня. Протяженность стенки срыва вдоль бровки склона составила 300 м, высота – 0.5-1.0 м, впоследствии достигшая 3 м (рис. 1, 2). Согласно классификации Г. И. Тер-Степаняна она является опущенной трещиной растяжения [10]. Указанная трещина отмечается в краевых частях участка посередине крутой части склона, параллельно его бровке, что дает основание предполагать расширение зоны оползневых деформаций как вверх, так и вниз по течению р. Москвы.

Осадка блока происходила настолько быстро, что даже представители ТСЖ могли ее фиксировать полуинстументальными методами, при этом получаемые результаты были выше точности измерений. Скорости составляли в первые дни 3.5 см/сут, к сентябрю снизились до 2 см/сут.

Оползнем была разрушена хозяйственная постройка, находившаяся на территории церкви, забор, а также вероятно скорое разрушение церковного туалета. В краевых частях оползня трещина закола пересекла крутую часть склона почти посередине и там стенка срыва составила около 1 м.

Почти одновременно с заколом образовалась и трещина растяжения в нижней части склона длиной около 165 м, величина раскрытия которой к декабрю 2006 г. достигла 1 м. Ее отрезок протяженностью 15 мотносится к горизонтальным трещинам растяжения. Остальной отрезок данной трещины длиной 150 м классифицируется как поднятая трещина растяжения. Амплитуда составляет от 0.3 м под коттеджным поселком до 1 м под хозяйственным двором церкви.

В октябре2006 г. была развернута наблюдательная сеть, состоящая из грунтовых деформационных реперов и деформационных марок (более 50 знаков), позднее были пробурены и оборудованы под наблюдения скважины (инклинометрические, тензометрические и др.), а также на несущих конструкциях коттеджей и церкви разместили наклономеры. Наблюдения по грунтовым реперам велись с частотой 2 раза в неделю, а, начиная с мая 2007 г., – раз в 2 недели [12].

Инструментальные наблюдения показали, что плановые смещения оползневой террасы больше, чем отколовшегося блока. По створу 4 репер, расположенный в нижней части склона сместился на 84 мм, тогда как репера, установленные на отколовшемся блоке, переместились на 57-68 мм [1]. Кроме того, трещина, отделяющая блок от деляпсия, за год раскрылась на 0,7–1,1 м. Аналогичная картина наблюдается на остальных створах, за исключением краевых, где деформации затухают. Это объясняется тем, что на оползневой террасе в оползших породах, обладающих меньшими значениями прочностных свойств, вследствие многократно повторяющихся подвижек, смещения происходят по ранее сформированной поверхности скольжения и с большими скоростями смещений [11].

На участке Хорошево-1 заметного выпора не произошло, нижняя часть участка приподнялась на 5-9 мм за год, а профиль реки почти не изменился с 1986 г., причем деформации возникли ближе к крылу оползневого цирка. 

Если бы оползневая терраса испытывала сжатие со стороны блока, то неизбежно должен бы был образоваться вал выпирания (сжатия). Так как этого не произошло, то можно считать, что собственно процесс выдавливания юрских глин не развился в полной мере, и основное смещение произошло «преждевременно». Согласно исследованиям В.В. Кюнтцеля, примерная продолжительность полного оползневого цикла составляет 400-500 лет, а в отдельных случаях может быть 100-150 лет [4]. Эти цифры были получены, исходя из среднегодовой величины размыва. В данном случае речная эрозия почти отсутствует, а оползневый цикл составил 94 года, т. е. техногенные нагрузки привели к изменению механизма оползневого процесса и его ускорению.

На исследуемом участке отмечаются бугры и западины, характерные для оползней выдавливания. Подобные структуры выделяются и в кровле юрских отложений, следовательно, собственно выдавливание развивалось при предыдущем основном смещении. Значит механизм, присущий глубоким оползням выдавливания с основным деформирующимся горизонтом в юрских глинистых отложениях в природных условиях, меняется при интенсивных техногенных нагрузках. В пользу этой гипотезы говорят два факта:

1. Активизация оползневого процесса совпала со строительством Живописного моста, а именно с забивкой свай для временных опор в юго-западной части Хорошевского спрямления.
2. В конце 2007 г. скорости смещений снизились до 2 мм в месяц, но сразу после открытия движения транспорта по мосту 7 января 2008 г. возросли в 4 раза, достигнув2 ммв неделю.

Сравнение результатов наземных геодезических наблюдений и инклинометрии [9] позволило выделить некоторые особенности перемещения грунта в теле оползня. В нижней части склона оползневый массив движется относительно прямолинейно, направление движения на поверхности и на глубине совпадают, а величины смещений в зоне скольжения на несколько миллиметров превосходят плановые смещения реперов, что вполне закономерно при движении по поверхности, близкой к круглоцилиндрической. В теле отколовшегося блока азимуты смещений реперов и изгиба скважин значительно различаются, особенно в краевых частях оползня (до 15º), где грунт на глубине около 12-15 мсползает в сторону центра оползневого цирка, тогда как на поверхности он смещается в сторону реки. Даже перемещения оголовков скважин по величине и направлению отличаются от искривлений на глубине.

Разнонаправленное смещение грунта можно объяснить следующим образом: волжские глинистые отложения, залегающие на глубине около 7-10 м [7, 8], двигаясь по пути наименьшего сопротивления, устремляются в сторону центральной оси смещения оползня, т.е. в сторону понижения абсолютных отметок кровли оксфордских глин. Меловые пески, залегающие выше, водонасыщенные и обладают плывунными свойствами. Они тоже движутся по пути наименьшего сопротивления – в сторону уменьшения абсолютных отметок волжских глин и суглинков.

В подтверждение вышесказанного можно привести следующий факт: в головной части оползневой террасы вдоль реки на протяжении около 200 мпрослеживается бессточная ложбина, заполненная меловым песком (волжские отложения отсутствуют). Ее формирование было возможно только при отползании террасы и вплывании песка в образующуюся полость. Подобная ложбина выделена и  на склоне Воробьевых гор.

Таким образом, оползневый блок уже нельзя считать геологическим телом с ненарушенным строением [2]. Это особенно важно при проведении противооползневых мероприятий, которые предусматривают отсыпку бермы и строительство свайного контрбанкета. Сваи должны располагаться рядами, направленными поперек склона, образуя свайные стены. В случае, если нагрузка на ряды свай будет касательной, они могут разрушиться.

Исходя из вышеизложенного, механизм развития оползня на участке Хорошево-1 на стадии основного смещения представляется следующим: сначала под действием техногенных нагрузок произошло смещение оползневой террасы, а лишь потом произошел откол блока, сопровождающийся незначительным выдавливанием в нижней части склона (перед валом, который выделен в оксфордских глинах [11]) пород основного деформирующегося горизонта, в данном случае – оксфордских глин. Внутри блока происходят оползневые деформации, которые выражаются в разнонаправленном движении различных по литологии толщ.

Литература

1. Гаврилов С.Г. Результаты наблюдений за деформациями оползневого склона на участке между Карамышевским и Хорошевским спрямлениями реки Москвы по состоянию на 23 октября2006 г., …, 08 ноября2007 г. ГУП «Мосгоргеотрест», 2006-2007 гг.
2. Гулакян К.А. Автореферат канд. дисс. Методы изучения и механизм глубоких оползней выдавливания (на примере оползней районов Одессы, Саратова, Москвы). – М.,1965 г.
3. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. – М.: Недра,1972 г.
4. Кюнтцель В.В. Закономерности оползневого процесса на европейской территории СССР и его региональный прогноз. – М.: Недра,1980 г.
5. Парецкая М.Н, Пигарина С.Д. Отчет «Региональное изучение оползней на территории г. Москвы». М.: ЦИГГЭ,1977 г.
6. Парецкая М.Н., Рапутов М.Б. Отчет «Изучение режима экзогенных геологических процессов на территории г. Москвы и Московской области (о результатах стационарного изучения оползневых процессов на территории г. Москвы и Московской области с 1973 по 1989 гг.)». М.: МГГЭ,1991 г.
7. Соколов В.С. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для проектирования противооползневых мероприятий на участке склона между Карамышевским и Хорошевским спрямлениями р. Москвы. Альбом1. М.: ФГУП «ГСПИ»,2007 г.
8. Соколов В.С. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для проектирования противооползневых мероприятий на участке склона между Карамышевским и Хорошевским спрямлениями р. Москвы. Альбом2. М.: ФГУП «ГСПИ»,2007 г.
9. Соколов В.С. Отчет «Мониторинг оползневых процессов на участке склона между Карамышевским и Хорошевским спрямлениями р. Москвы». М.: ФГУП «ГСПИ»,2007 г.
10. Тер-Степанян Г.И. Новые методы изучения оползней. – Ереван: Издательство АН Армянской ССР,1978 г.
11. Тихонов А.В. Инженерно-геологическое заключение о прогнозе развития оползневых процессов на участке между Карамышевским и Хорошевским спрямлениями р. Москвы. М.: ФГУП «Геоцентр-Москва»,2007 г.
12. Тихонов А.В. Проект мониторинга оползневого склона на участке между Карамышевским и Хорошевским спрямлениями р. Москвы. М.: ФГУП «Геоцентр-Москва»,2007 г.

Ссылка на статью: Тихонов А.В. Особенности механизма оползневого процесса в условиях г. Москвы на примере участка Хорошево-1 //Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2009, №4. – с 74-75.

Главная-->Статьи-->Оползень на Карамышевской наб., Москва