Недавно в журнале «Геоинфо» был опубликован адаптированный перевод [1] очень объемного обзора международной группы исследователей «Рекомендации по количественному анализу оползневых рисков», опубликованного в 2014 году в журнале Bulletin of Engineering Geology and the Environment («Бюллетень по инженерной геологии и окружающей среде») [2]. С 2014 года прошло более десяти лет, но с тех пор мы не видели таких же емких и подробных обзоров, предназначенных для использования инженерами-геологами, работающими в направлении оценки оползневых рисков для их уменьшения или предотвращения. Однако выходило и выходит множество небольших статей разных авторов на схожую тематику. Например, в 2019 году в колумбийском журнале DYNA была опубликована работа латиноамериканских специалистов «Оценка оползневых рисков на откосах и склонах. Методика и ее применение на практике» [3], где после небольшого, но достаточно примечательного обзора литературы на соответствующую тему была предложена общая методика оценки оползневых рисков на основе комплексного подхода, а затем был рассмотрен конкретный случай ее применения на практике. Здесь мы дадим краткий обзор материалов указанной статьи [3].
Обзор выполнен при поддержке ГК «ПЕТРОМОДЕЛИНГ» и Алексея Бершова.
Несмотря на имеющиеся знания о механизмах неустойчивости склонов/откосов и множества методов защиты, оползневые события по-прежнему приводят к серьезным экономическим потерям и большому количеству человеческих жертв во всем мире, особенно в менее развитых странах, где не хватает средств на дальнейшее изучение оползневых опасностей и рисков. Поэтому необходимы совместные исследования и более активные усилия в сфере соответствующих исследований [1, 2]. Здесь мы кратко рассмотрим материалы весьма примечательной в этом отношении статьи [3], написанной группой специалистов из Мексики, Эквадора и Колумбии, с привлечением небольшого количества дополнительных источников.
Сначала авторы работы [3], ссылаясь на другие публикации, напоминают о том, что к различным видам оползней приводит неустойчивость склонов и откосов. Коэффициенты устойчивости участков и, соответственно, вероятность возникновения на них оползней зависят от сочетаний геологических, гидрологических, гидрогеологических, геоморфологических условий, геодинамических процессов, частоты и интенсивности атмосферных осадков и сейсмических событий, а также же от растительности, человеческой деятельности и пр. Поэтому время возникновения и даже виды возможных оползней характеризуются неопределенностью. При оценке оползневых рисков неопределенность может увеличиться из-за недостаточной достоверности данных и математических моделей, используемых для анализа. Поэтому различные виды и степень неопределенности необходимо учитывать.
Далее авторы напоминают, ссылаясь на другие работы, что оползневой риск определяется как вероятность возникновения потерь для подверженных опасности объектов с известной уязвимостью (предрасположенностью к получению ущерба/потерь), если в течение определенного периода возникнет оползень определенной интенсивности:
Рис. 1. Общая методика оценки оползневого риска (по [3])
Далее, что весьма ценно, в статье [3] подробно рассматривается реальный случай анализа и оценки риска возникновения оползней на откосе насыпи из глинистого песка (высотой 35 м, с углом наклона 30%) и нанесения ущерба построенным на вершине откоса двухэтажным домам в черте мексиканского города Тихуана.
Жильцы этих домов заметили трещины в стенах и на земле. Как показали исследования, данные нарушения были вызваны фильтрацией воды и увлажнением насыпного грунта из-за неисправности в дренажной системе для отвода дождевой воды. Эта неисправность была устранена, но все же в рамках комплекса мер по мониторингу было решено провести оценку оползневого риска для подверженных ему объектов (семи домов – рис. 2, 3).
Рис. 2. Изучаемый откос и объекты, находящиеся в зоне потенциального риска (по [3])
Рис. 3. Один из инженерно-геологических разрезов рассматриваемого откоса и его геотехнические параметры (по [3])
Для оценки оползневого риска для изучаемого откоса были выполнены все этапы рассмотренной выше методики, но здесь остановимся лишь на некоторых из них.
Как отмечают авторы, для оценки вероятности возникновения оползней на рассматриваемиом откосе не применялись статистические методы, поскольку ни для этого насыпного сооружения, ни для его аналогов еще не накопились сведения об исторических оползнях. А для расчета вероятности возникновения оползня с использованием детерминистических методов было рассмотрено девять разрезов откоса, расположенных с шагом 20 м (рис. 4).
Рис. 4. Расположение девяти разрезов с шагом 20 м (от 0+000,00 до 0+160,00) для анализа устойчивости исследуемого откоса (по [3])
Анализ устойчивости изучаемого откоса выполнялся с учетом воздействий сейсмического ускорения (30% от силы тяжести) и 25%-ного водонасыщения грунта. Для каждого из девяти разрезов были определены: коэффициент устойчивости откоса Ку, глубина возможной поверхности скольжения, механизм разрушения, зона потенциально неустойчивого грунта, зона прогрессирующего разрушения. Результаты показали, что размеры и направления перемещения потенциальных оползней для девяти разрезов схожи.
На основе полученных данных была построена трехмерная модель откоса, на которой видны потенциально неустойчивые зоны и зоны прогрессирующего разрушения (рис. 5).
Рис. 5. Трехмерная модель откоса. Механизм разрушения (по [3])
Далее для каждого разреза на основе результатов анализа устойчивости с использованием факторов оценки, предложенных в статье [4], авторами работы [3] были получены вероятности возникновения разных оползней (таблица 2). При этом общая вероятность возникновения оползня – это среднее значение из вероятностей, полученных при анализе поверхности скольжения и Ку.
Таблица 2. Вероятность возникновения оползня (по [3, 4]).
Рис. 6. Модель разрушения откоса для одного из разрезов и критерии для анализа и оценки уязвимости семи двухэтажных домов на вершине откоса (по [3])
Все семь зданий были расположены на одинаковом расстоянии от бровки откоса и имели схожие характеристики, как и все девять разрезов этого откоса. Были получены величины уязвимости такого здания (таблица 3). При этом социальная (человеческая) уязвимость была принята равной нулю, поскольку пострадавших людей не ожидалось.
Таблица 3. Уязвимость подверженного риску здания
Рис. 7. Зонирование конкретных рисков для исследованного участка
Также были построены кривые развития рисков во времени для подверженных ему объектов, для которых опасность является более высокой, при разной уязвимости (V), с учетом периода повторяемости в 20 лет (рис. 8).
Рис. 8. Развитие рисков во времени при разной уязвимости (V) при периоде повторяемости в 20 лет
Итак, в работе [3] была рассмотрена общая методика оценки оползневого риска на основе комплексного подхода. И был разобран пример использования этой методики на практике. Ее применение, по мнению предложивших его авторов, значительно снижает неопределенность для проектов, для которых устойчивость склонов/откосов играет ключевую роль, и поэтому может быть ценным инструментом в руках проектировщиков и органов власти для предотвращения катастрофических событий, связанных с оползнями.
Обзор выполнен при поддержке ГК «ПЕТРОМОДЕЛИНГ» и Алексея Бершова.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Оформить подписку