Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Высокоточный мониторинг оползневых процессов на примере г.Москвы 

В г. Москве существует 15 участков развития глубоких оползней, находящихся в различной степени активности. Протяженность оползневых участков варьирует от 0,5 до 3,5 км, ширина (длина по оси движения оползня) достигает 100–380 м, форма в плане – фронтальная, реже – циркообразная. По механизму деформаций склона они относятся к оползням выдавливания, основным деформирующимся горизонтом служат юрские глины. Их скорости варьируют в зависимости от стадии процесса, но чаще всего мы имеем дело с оползнем, находящимся в стадии подготовки основного смещения. Только 1 раз за всю историю изучения оползней в г. Москве удалось провести наблюдения на стадии основного смещения, когда в 2006 г. на Карамышевской набережной сошел оползень протяженностью 300 м. При этом была разрушена хозяйственная постройка и под угрозой оказались несколько коттеджей и церковь Троицы Живоначальной. Эта стадия характеризуется весьма большими скоростями смещений.  На стадии подготовки  скорости  колеблются от первых миллиметров до десятков миллиметров в год. Такие, казалось бы, медленные смещения, тем не менее, вызывают деформации сооружений. Ярким примером являются две аварии на Чертановких канализационных коллекторах в 1978 и 2002 гг., приведшие к экологической катастрофе и полному их закрытию.

Инструментальные наблюдения являются важной составляющей изучения оползневых процессов. Их цели заключаются в получении сведений о структуре оползня, глубине поверхности скольжения, скорости и направления движения, чтобы в итоге выработать предложения по защитным мероприятиям. Чтобы достигнуть цели при низких скоростях смещений, необходима высокая точность измерений, следовательно, это является обязательным требованием, предъявляемым к используемым методам.

На трех оползневых участках (Коломенское, Карамышевская наб., Воробьевы горы) в дополнение к инженерно-геологическим и геофизическим изысканиям были применены глубинные и поверхностные методы инструментальных наблюдений: скважинная высокоточная инклинометрия и двухуровневая (спутниковая и наземная) система геодезических наблюдений.

Инклинометрические наблюдения позволяют определить глубину зоны скольжения и поверхности скольжения оползней более высоких порядков. Существующие в настоящее время высокоточные инклинометры (разработанные в ИФЗ РАН и зарубежные аналоги) позволяют определять пространственное положение скважины и ее изгибные деформации до глубины 100 м с погрешностью в пределах первых миллиметров.

Геодезические наземные измерения уже стали традиционным методом мониторинга оползней. Для оползня, находящегося в стадии основного смещения, достаточно выполнять нивелирование 2 класса и полигонометрию 2-го разряда. Что касается медленных движений, то опыт показал, что наиболее рациональным представляется совместное применение GPS и тахеометров, отработанное в Коломенском, где плановая геодезическая сеть составлялась с учётом необходимости обеспечения средней квадратической погрешности (СКП) в положении пунктов не более 7 мм. Для реализации указанной точности на площади 1,5 га была создана двухуровневая геодезическая сеть, опирающаяся на два исходных пункта вне зоны предполагаемых оползневых подвижек.

Пункты первого уровня синхронно наблюдались спутниковым методом (GPS) с использованием двухчастотных геодезических приёмников. Для повышения точности спутниковых измерений в условиях полузакрытой местности время регистрации спутниковых сигналов составляло 6 часов, что позволило выйти на точности порядка 3 мм.

Для повышения устойчивости наблюдательной сети и возможности независимой обработки плановой сети без учета наблюдений GPS в стенке набережной на противоположном берегу р. Москвы были заложены стенные наблюдательные марки.

Плановое положение каждого репера второго уровня определялось с 2-3 базисов опорной сети первого уровня методом линейно-угловых засечек с использованием высокоточных тахеометров. Для повышения точности использовались реперы принудительного центрирования. По результатам обработки наблюдений СКП положения координат пунктов сети не превысила 5 мм.

Для наблюдения за вертикальными смещениями оползневого массива использовались те же пункты, что и в плановой сети. Измерения производились с применением метода геометрического нивелирования I класса по замкнутым полигонам в соответствии с ГОСТ 24846-81 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений».

На участке Коломенское оползень прибывает в фазе повторных смещений стадии подготовки. По результатам инклинометрических измерений установлено, что поверхность скольжения расположена на абс. отм. 102-106 м в основном в оксфордских глинах, с захватом келловейских. Мощность оползня до глубины поверхности скольжения лежит в пределах от 20 до 30 м. В разрезе выделяются 5 блоков. Похожие результаты дали и сейсморазведочные работы по методу отраженных волн с общей глубинной точкой (МОВ ОГТ). Хорошая корреляция результатов геофизических исследований с прямыми измерениями позволяет их применять в местах, где бурение по каким-то причинам невозможно.

Геодезические спутниковые (GPS) и наземные измерения зарегистрировали смещения со скоростями по вертикали 2,0-2,7 мм в месяц, а по горизонтали до 10 мм в месяц. Анализ изменения величин вертикальных смещений во времени впервые в г.Москве показал их сезонный характер, особенно это отмечается в языковой части, где воздымания сменяются осадками и наоборот. Зимой движение приостанавливается, язык, испытывавший ранее сжатие, растягивается. Происходит релаксация напряжений, что и вызывает осадки, а точнее возврат в исходное состояние. В марте-апреле, во время снеготаяния, происходит резкая подвижка, приводящая к повторному сжатию, в конце лета – снова подвижки, связанные с увеличением количества осадков, а с наступлением холодов сжатие сменяется растяжением.

В данном случае работы были организованы для определения наилучшей трассы проектируемого канализационного коллектора глубокого заложения на месте разрушенного Чертановского. Поскольку величина глубины захвата оказалась весьма большой, заказчик принял решение о переносе трассы на более безопасный участок.

На Карамышевской наб. наблюдательная сеть, как и в Коломенском, включала в себя грунтовые реперы и инклинометрические скважины.

В результате проведенных геодезических исследований были определены скорости вертикальных и горизонтальных смещений. Анализ графиков скоростей смещения грунтовых реперов позволил определить окончание первых двух фаз стадии основного смещения - разрушения и нарастания скорости. Основное направление движения оползневого массива в целом – в сторону реки. Тем не менее, расхождения векторов, даже в пределах одного блока, достигают 15-20º. Дополнительно вычислены средние величины деформаций массива. Анализ изменения характера деформаций за период наблюдений показал, что блоки сползают рывками, причем первично отползание первого от реки блока, которое приводит к цепной реакции и последующему его продвижению смещающейся вышерасположенной массой грунта.

Неравномерность движения подтверждают и инклинометрические наблюдения, зафиксировавшие зону скольжения, которая проходит на глубине 14-17 м по кровле оксфордских глин. Были зафиксированы признаки разворота блоков и разные азимуты движения стратиграфо-генетических комплексов в пределах одного блока.

Обобщив полученную в результате бурения и мониторинга информацию, был построен уточненный геологический разрез через тело оползня. Выделено 6 оползневых блоков, определены их пространственные границы.

Эти два оползневых участка являются наиболее яркими, но не единственными, примерами выполнения работ по комплексному мониторингу оползневых процессов. Настоящий подход может быть использован при исследовании любых оползней выдавливания или сдвига.

 Главная-->Статьи-->Мониторинг оползней