Оценка оползневой опасности и прогноз активизации оползней.

Основной проблемой при освоении горных и предгорных территорий, обеспечения безопасного проживания в горах людей является оценка вероятности возникновения и развития оползней и снижение ущерба от них. Анализ проявления оползней в бассейнах крупных рек, таких, как Кугарт, Майлуу-Суу, Кара-Унгур, Яссы, Кара-Дарья, показал, что активизация оползней происходит с определенной периодичностью, отмечаются годы с максимальным их проявлением и минимальным.

Активизация оползней связана с такими природными факторами, как годовое количество атмосферных осадков, землетрясениями, поднятием уровня грунтовых вод Сопоставление данных по проявлению этих явлений с 1969 года по 1998 год указывает на их определенную периодичность, что позволяет перейти к долгосрочному прогнозу оползней. В пределах выделенного промежутка времени прослеживаются периоды с длительностью 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10 - 13, 18 - 22, 31, 61 год и ряд других, сдвинутых по времени в зависимости от конкретных географических, геологических и климатических условий.

Интерпретация этих природных явлений позволяет выявить аномалии, которые можно с достаточной степенью достоверности принять за предвестники катастрофических явлений. Обработка экспериментальных данных наблюдений за проявлением опасных природных явлений позволила выделить временные промежутки с наибольшим их количеством. Максимальное количество оползней активизируется с периодичностью 9 лет (+1). Сильные землетрясения повторяются с периодичностью 8 лет (+1). Определенной периодичностью обладает и выпадение осадков. Засушливые годы сменяются годами, в течение которых выпадает более 1000 мм. (осадков). Большое количество атмосферных осадков выпадает с периодичностью каждые 4, 7, 9, 10, 13, 14, 21 и 48 лет. Наибольшее суммарное количество осадков в год повторяется каждые четыре, семь и девять лет. При сопоставлении периодов максимального проявления оползней, землетрясений, выпадения осадков и поднятия уровня грунтовых вод явно прослеживается их взаимосвязь и периодичность. Для всех этих явлений характерен 9-летний (+1 год) период максимальных значений. Четырехлетние периоды совпадают для таких катастрофических явлений, как оползневая активность, землетрясения, осадки. Следует обратить особое внимание на связь и периодичность проявления оползней и землетрясений.[18] При землетрясениях силой до 7 баллов активизируются сформировавшиеся оползни, смещающиеся непосредственно при землетрясениях или в течение 1 - 6 месяцев после них. При землетрясениях силой более 7 баллов сформировавшиеся оползни сходят непосредственно после землетрясений, а максимальное их количество активизируется и смещается через 1 - 2 года. Как видно из представленных графиков изменения количества катастрофических явлений, наибольшее их проявление зарегистрировано в 1969, 1979, 1988 и 1994 гг. Согласно проведенным расчетам и статистической их обработке, новая фаза активизации оползней в бассейнах рек Кугарт и Яссы начнется с 1998 г. Достоверность сделанного прогноза подтверждается тем, что если в 1996 и 1997 годах количество сошедших оползней составляло 4 - 3, то уже в 1998 году их было 17, а в 1999 - 23. Максимальная активизация оползней ожидается в 2003 - 2004 годах.

Выявленная периодичность активизации оползневых процессов в Кыргызстане позволит заранее подготовиться к этому грозному явлению природы и разработать превентивные мероприятия по снижению ущерба от оползней.

Промышленное и гражданское освоение горных склонов приводит к нарушению их естественного равновесия, вызывая увеличение сдвигающих сил и образование оползней в покровных образованиях. Нередки ситуации, когда на внешне устойчивом склоне через 10  - 15 лет после его освоения (прокладка линейных сооружений, строительство гражданских, промышленных и геотехнических объектов) на нем развиваются оползни, и нередко уже готовый объект приходится переносить на другое место. Это происходит по той причине, что на предварительном этапе проектирования данного объекта не были учтены такие геомеханические параметры склона и покровных образований на них, как напряженное состояние покровных образований, его изменение при сейсмических нагрузках и изменение свойств грунтов при повышении их влажности.

Каждый склон в своем развитии имеет определенные стадии деформирования. Неоползнеопасный склон в течение определенного промежутка времени под воздействием природных факторов проходит следующие этапы. Первый - это подготовка к формированию оползневого тела. В породном массиве склона с покровными образованиями происходит возрастание касательных напряжений, действующих параллельно поверхности скольжения и имеющих максимальные значения по контакту покровных образований с коренными породами. Одновременно увеличиваются и растягивающие напряжения, достигающие максимальных значений на дневной поверхности склона. Изменяются и прочностные характеристики грунта. В зоне концентрации растягивающих напряжений снижается сцепление грунтов, развиваются пластические деформации. При достижении растягивающими напряжениями в покровных образованиях значений, превышающих предел прочности при растяжении, происходит разрушение грунта и образование закольной трещины.

Второй этап развития оползневого процесса - это активизация формирования оползневого тела. В течение этого периода снижается сцепление на контакте покровных образований с коренными породами, начинают развиваться деформации ползучести и при достижении касательными напряжениями, действующими на этом контакте предела прочности грунтов при сдвиге, происходит смещение покровных образований по контакту и формирование оползневого тела с выраженной поверхностью скольжения. Далее происходит смещение оползневого тела. При этом если сдвигающие усилия превышают удерживающие, происходит активизация оползня и его смещение на более низкий гипсометрический уровень на склоне. Процесс оползнеобразования необратим, поэтому прогноз развития этого процесса является одной из наиболее важных проблем при освоении горных территорий.

В результате многолетних исследований оползневых процессов в Кыргызстане установлены основные природные признаки, при которых происходит формирование и развитие оползней. Выделены региональные и локальные признаки.[19] К региональным признакам относятся геология, геоморфология, тектоника, современные тектонические движения, климат и сейсмичность территории. Установлены основные параметры этих факторов, при которых происходит активизация оползневых процессов. Геологическим признаком развития оползней на данной территории является распространение мезо-кайнозойских пород, причем коренные породы преимущественно мелового возраста перекрыты чехлом покровных образований. Геоморфологическим признаком развития оползней является высота склона над уровнем моря 1000 - 2500 м, северная или близкая к ней экспозиция склона, крутизна склона от 15 до 35 градусов. Мощность покровных образований должна быть больше 5 м. Наличие в строении склона краевого разлома, горстов, крыльев тектонических складок, водоносных разломов является тектоническими признаками оползневой опасности данной территории. Существенную роль в развитии оползневых процессов играет климат. Если в течение года выпадает осадков более 500 мм, то в сочетании с другими факторами это приводит к массовому формированию оползней в данном регионе.

К локальным признакам оползневой опасности отнесены те признаки, которые присущи конкретному склону. Это наличие следов палеооползней, так как до 70% оползней образуется на теле древних отложений. Высокое стояние грунтовых вод относительно поверхности скольжения оползня и его поднятие по 30 - 40 см. в сутки в течение 6 - 7 суток является гидрогеологическим признаком оползневой опасности данного склона. Свойства грунтов покровных образований - это основной фактор образования и развития оползня. Наличие в составе грунтов покровных образований более 50% глинистой фракции и при влажности грунта более 26% служит признаком активизации оползней. Одним из основных признаков оползневой опасности является геомеханическое состояние покровных образований на горных склонах.

В результате комплексных исследований установлено, что в покровных образованиях естественное напряженное состояние отличается от напряженного состояния массива коренных пород.[20]

В верхней части склона в покровных образованиях зарегистрирована область концентрации напряжений. Эта область, наличие которой характерно для склонов без явных признаков формирования оползней, имеет размеры, не превышающие 1/3 длины склона в его осевой части. Такие размеры области концентрации напряжений соответствуют устойчивому состоянию покровных образований на горном склоне. При отсутствии внешних воздействий на склон, линейные размеры области концентрации напряжений определяются длиной и крутизной склона, мощностью покровных образований, плотностными и прочностными свойствами грунта. Если размеры области концентрации равны половине длины склона по падению, то покровные отложения находятся в состоянии предельного равновесия и при влиянии таких природных факторов, как обильные осадки, повышение уровня грунтовых вод или землетрясения, на склоне сформируется оползень. В этой области основными напряжениями являются растягивающие. Сравнение величины предельного сопротивления грунта при сдвиге с действующими в покровных образованиях касательными напряжениями показало, что склон находится в устойчивом состоянии при условии, что касательные напряжения меньше сопротивления грунтов сдвигу в 2,5 - 3 раза. Нередки случаи, когда на склоне до его освоения не были выявлены признаки оползневой опасности, но при его освоении на нем стали образовываться закольные трещины. Зарегистрировано, что на таких участках линейные размеры зоны концентрации напряжений превышали половину длины склона, а прочность грунта была в 1,5 - 2,0 раза больше предела прочности при сдвиге. Появление закольных трещин на склоне свидетельствует о начале формирования оползня. На этой стадии развития оползневого процесса горизонтальные напряжения в покровных образованиях, действующие по створу склона, превышают напряжения, действующие вкрест падения. На склоне наблюдаются просадочные явления, и это соответствует переходу оползня в стадию подготовки к основному смещению. Трещины, имевшие только горизонтальные раскрытия, приобретают и вертикальное опускание, оформляется будущее оползневое тело.