Ликбез по природным катастрофам. Оползни

В декабре 2024 года в REX была опубликована статья «Процессы формирующие рельеф планеты Земля» [6]. В ней показано, как в результате противодействия, а точнее взаимодействия, процессов эндогенных и экзогенных формируется рельеф планеты, крайние точки которого — гора Джомолунгма и дно Марианской впадины —разнесены по высоте практически на 20000 м. Это значит, что огромные массы горных пород и воды в разных агрегатных состояниях подняты над планетарным базисом эрозии. Они обладают колоссальной потенциальной энергией, которая питает широкий спектр взаимосвязанных гравитационных процессов: оползни, обвалы, камнепады, осыпи, лавины, сели, лахары и др. Наш рассказ об этих опасных природных процессах в рамках общего цикла «Ликбез по природным катастрофам» начнём с оползней.

Для того, чтобы охарактеризовать оползневые явления как стихийные бедствия и подчеркнуть актуальность нашего рассказа о них, предоставим слово средствам массовой информации. Начнём с прошлогодней катастрофы в Эфиопии.

Оползни в Гофе в 2024 году 21-22 июля

«После сильных дождей в населённом пункте Кенчо-Шача в Геэз-Гофе вечером 21 июля произошёл первый оползень, похоронивший под собой четыре дома. На следующее утро около 10:00 по восточному поясному времени (07:00 по всемирному координированному времени) произошёл второй оползень, когда люди прибыли на место происшествия, чтобы спасти выживших, что привело к дополнительным жертвам. Между оползнями были погребены две близлежащие деревни. По меньшей мере 257 человек погибли в результате оползня, в том числе 148 мужчин и 81 женщина, что делает этот оползень самым смертоносным в Эфиопии. Среди погибших был местный администратор. В Управлении Организации Объединенных Наций по координации гуманитарных вопросов заявили, что окончательное число погибших может превысить 500 человек» [4].

В Индонезии в результате схода оползня погибли или пропали без вести свыше 100 человек

«27 декабря 2007 г. Подразделения внутренних войск Индонезии пришли сегодня на помощь добровольцам-спасателям, которые вторые сутки вручную откапывают людей, заживо погребенных под оползнями на самом густонаселенном острове мира — Ява. Приказ об этом главе республиканского МВД отдал в среду вечером президент страны Сусило Бамбанг Юдхойоно. Наиболее катастрофическая ситуация, вызванная тропическими ливнями, сложилась в районе горного озера Тавангмангу. Там только в одном округе Каранг-Аньяр близ города Соло из-под грязевых завалов извлечены тела более 60 погибших... Как заявляют власти, нынешние оползни и наводнения на Яве — самые крупные за последние четверть века. Под оползнем погибли и два местных жителя на международном курорте Бали, также оказавшемся во власти муссонных дождей» [1].

Самые страшные оползни в истории. Трагедия Варгаса 1999 года

«15 декабря 1999 г. в венесуэльском штате Варгас проливной дождь привёл к одному из самых страшных оползней в истории. Дождь обрушился на склоны Сьерра-де-Авила, вызвав тысячи оползней, которые нанесли ущерб близлежащим городам. Подтвердить число погибших оказалось непросто, так как многие тела были погребены под землёй или смыты в море локальными наводнениями. Хотя было найдено лишь около 1000 тел, по оценкам, погибло 30000 человек. Этот регион страны печально известен своими оползнями, которые случаются довольно часто» [8].

Заметим, что в сообщениях СМИ, а иногда и в специальной литературе о природных катастрофах под термином оползни подразумевается очень широкий спектр гравитационных процессов, развивающихся на горных склонах. В нашей статье под оползнями понимаются крупные смещения земляных масс по склону, захватывающие различные горные породы, слагающие склон и распространяющиеся на большую глубину. Главным диагностическим признаком оползня является отсутствие отрыва перемещающихся горных пород от земной поверхности. Сходные явления (сползание вниз по склону) меньшего масштаба, захватывающие только поверхностную часть склона, почвенный слой и часть подстилающей выветрившейся породы, называются оплывинами или сплывами [3].

Первопричиной образования оползней является специфическое геологическое строение склонов в рельефе, а именно наличие в геологическом разрезе слоев пластичных глин. Над глинами часто располагаются рыхлые песчаные отложения, который формируют водоносный горизонт. Обычно он маркируется цепочками родников и источников, расположенных вдоль уреза реки. Еще более осложняет устойчивость берегов падение (наклон) геологических слоев в сторону уреза воды, наличие тектонических нарушений, ослабляющих склон и выветрелость (разрушенность) горных пород. Иногда в геологическом разрезе берегового склона принимают участие два водоносных горизонта (соответственно и два водоупора, т.е. два слоя глин). В таких случаях могут образовываться двухъярусные оползни.

В пределах оползневого склона выделяют следующие морфологические элементы: само оползневое тело — сместившиеся вниз по склону горные породы. Верхняя часть склона, лежащая над оползневым телом, называется надоползневым уступом. Место сопряжения оползневого тела с надоползневым уступом, обычно выраженное понижением в рельефе — тыловой шов оползня. Верхняя поверхность оползневого тела, примыкающая к надоползневому уступу, обычно несколько запрокинута в сторону склона и образует своеобразный уступ — оползневую террасу. Поверхность, по которой происходит отрыв оползневого тела от основной массы склона и его движение вниз называют поверхностью скольжения. Место выхода поверхности скольжения в склон — подошва оползня [3].

Сама поверхность склона в пределах оползневого тела всхолмленная, бугристая, часто на уступе оползневой террасы образуются западинные озерца и болотца.

Оползни развиваются обычно на крутых береговых склонах озер и морей, рек и оврагов. В России они широко развиты в Среднем и Нижнем Поволжье (от впадения р. Камы и ниже). Особенно страдают от оползней города Нижний Новгород, Васильсурск, Сенгилей, Ульяновск, Вольск, Саратов, которые расположены на правом берегу, испытывающем постоянный подмыв за счет действия сил Кориолиса.

Ареной классического развития оползней является г. Ульяновск (Симбирск), за время существования которого (с 1648 г.) произошло более 25 крупных оползней. Особенно крупный оползень 1915 г. захватил береговую полосу 1,5 км длиной и до 600 м шириной. Была деформирована ветка Московско-Казанской железной дороги, которая местами опустилась на 1,5 м и передвинулась на 10 м. Была разрушена эстакада моста через Волгу. Катастрофических размеров достигали оползни в г. Саратове, так в 1884 г. здесь было разрушено около 300 домов [3].

Широко развиты оползни на р. Оке, так весь правый берег реки у знаменитого села Константиново — родины русского поэта Сергея Есенина, представляет каскад разномасштабных оползней.

Оползни на берегах р. Москвы можно наблюдать непосредственно в пределах столицы у с. Коломенское, на Филях, на Воробьевых (Ленинских) горах, где прекрасно представлен так называемый, «пьяный лес» — перемещенные вниз по склону и оставшиеся живыми деревья, стволы которых, однако, утратили вертикальное положения.

В современной Москве оползни занимают около 3% территории. Насчитывается 15 участков с глубокими оползнями (толщина скользящего вниз «куска земли» — до 100 м) и свыше 300 с мелкими (захват пород 1-10 м). Глубокие оползни расположены преимущественно по берегам Москвы-реки. Местами грунт смещается на 5-10 см в год, иногда — до 25-30 см.

Оползневая проблема в столице была актуальна уже несколько веков назад. В Москве в результате бурных паводков в XVII-XIX вв. постоянно подмывался и разрушался берег Москвы-реки. По инструкции Петра I от 1722 г. все жители Москвы, дворы которых выходили к реке, обязывались ставить против своих дворов «обрубы» — деревянные стенки, предохраняющие берега от размыва [5].

Оползневая опасность в столице усилилась с началом активного строительства в первой половине прошлого века. Прокладка дорог, туннелей, рытье котлованов, строительство мостов нарушали устойчивость склонов и вызывали многочисленные оползни. Соответственно в то же время, т.е. в 1930 гг. начали проводиться систематические наблюдения за оползневыми процессами на склонах долины Москвы-реки. Сейчас на многих участках созданы бетонные стенки-набережные, коллекторы для отвода вод. После строительства канала имени Москвы, водохранилищ и плотин в 1930-60-х годах Москва-река стала вести себя более «спокойно». Но в ряде мест оползни продолжают развиваться [5].

Оползни стали предметом серьезного научного изучения в рамках наук инженерной геологии и грунтоведения. Автор данного текста является членом Диссертационного совета Московского университета по этим наукам и может обоснованно сказать, что кандидатские и докторские диссертации по проблеме оползней в России защищаются регулярно. В качестве недавнего примера назовем докторскую диссертационную работу О.В. Зеркаля «Природа оползневых процессов и закономерности их развития», успешно защищенную 18 апреля 2025 г.

Крупным регионом развития оползней в России является Черноморское побережье Крыма, а также очень крутой западный склон Кавказских гор в районе Сочи. Горные склоны, генерирующие оползни, продолжаются на восточных подводных склонах Черного моря, выполаживаясь только на глубинах более 2000 м. Такой перепад высот обеспечивает гравитационным процессам колоссальную энергию. Реки, впадающие здесь в море, продолжаются в его глубины в виде подводных каньонов, по которым обломочный материал, сбрасывается в глубины в виде мутьевых (турбидитных) потоков.

Заметно участились сообщения об оползнях в Сочи после интенсивного «олимпийского» строительства.

В Сочи продолжается разбор завалов на месте схода оползня (5.02.2024 г.)

«Железную дорогу в Сочи накрыл такой мощный оползень, что расчистить её не удаётся уже почти сутки. Как заявили в РЖД, чтобы восстановить движение на путях, нужно убрать еще десять тысяч кубометров камней и грязи. Более ста железнодорожников и спасателей со вчерашнего вечера работают на месте, они уже убрали пять тысяч кубометров грунта, но сель продолжает сходить. Движение прервано на перегоне Дагомыс — Лоо. Пути обесточены. Почти четыре тысячи пассажиров пересадили на автобусы, им раздавали еду и воду. Ливни с градом и шквалистым ветром не прекращаются уже несколько дней, в регионе штормовое предупреждение. Аэропорт Сочи не принимает рейсы, побережье закрыто. В городе затоплены дороги» [2].

Обратим внимание, что в заголовке статьи речь идёт об оползне, а в тексте появляется термин — сель. Объяснить это можно частым сопряжением гравитационных процессов, вызванных их генетическим родством. Однако не исключена и ошибка автора сообщения.

Непосредственными причинами, провоцирующими оползание горных масс вниз по склону, могут быть самые разнообразные процессы, но чаще всего (как обычно и бывает в природе) их сочетание.

Землетрясения. Практически всегда в горах они инициируют весь спектр гравитационных процессов, перечисленных в начале текста, включая и оползни.

Интенсивный подмыв берега течением рек или морским прибоем (абразией), что приводит к увеличению крутизны склона и нарушению естественного равновесия слагающих этот склон отложений.

Очень важным фактором являются атмосферные осадки. Давно замечено, что наиболее интенсивно оползни развиваются после периода затяжных дождей, ливней, весенних паводков, тайфунов. Физический смысл явления заключается в интенсивном обводнении водоносных горизонтов и размокании и набухании водоупорных глин, по которым и происходит перемещение тела оползня.

При обнажении глин в береговых обрывах они подвергаются интенсивным внешним воздействиям — выветриванию, т.е. разрушению. Особенно способствует этому периодические разнонаправленные воздействия — циклы обводнения и высыхания (растрескивания), замерзания и оттаивания. Разрушенные такими процессами глины после очередного интенсивного обводнения могут перейти в пластичное или даже текучее состояние и увлечь вниз, лежащие на них отложения.

Суффозия — вынос породных частиц из водоносных горизонтов, за счет движения подземных вод, а также за счет химического растворения, например, солей или карбонатов. Длительное воздействие суффозии приводит к ослаблению (разрыхлению) водоносного горизонта, он проседает, при этом нарушается равновесие лежащих на нем слоев.

Гидродинамическое давление, создаваемое подземными водами у их выхода на поверхность склона. Особенно интенсивно такое воздействие происходит при резком изменении уровня воды в реке или море (например, во время ветровых нагонов). Подъем уровня воды в реке приводит к насыщению водоносного горизонта, затем следует резкий сброс уровня, за которым не успевает уйти вода из водоносного горизонта. Образуется гидроразрыв, который также нарушает устойчивость водоносного горизонта и лежащего на нем разреза [3].

Антропогенное воздействие на склон, которое может происходить в рамках любого из выше обозначенных сценариев. Выемка грунта на склоне при прокладке автомобильных и железных дорог или трасс трубопроводного транспорта. Опаснее всего нарушение устойчивости склона в его основании, что может происходить при прокладке каналов, сооружении искусственных водоемов или при строительстве портовых сооружений, когда вынимаются большие объемы прибрежных (пляжевых) отложений.

Неумеренная откачка грунтовых вод, или же наоборот, закачка в подземные пласты воды или газа, что происходит при добыче нефти и создании подземных газохранилищ. Нарушается сложившееся в природе равновесие, в результате чего могут начаться оползневые процессы.

Вырубка леса и неумеренный выпас скота. Так, в районе г. Ментона на юге Франции вырубили оливковые деревья, чтобы заложить на их месте плантацию гвоздик, которые приносили большую прибыль. Результат непродуманных действий оказался трагическим. Лишённый удерживающей силы корней грунт на склонах пришёл в движение. Возникшие оползни унесли 11 человеческих жизней.

В Словакии над городом Гандлова (в котором 15 мая 2024 г. было совершено покушение на премьер-министра Роберта Фицо) распахали участки склона. В 1960 г. после сильных дождей повысился уровень грунтовых вод, склоны утратили устойчивость. 40 млн тонн почвы поползли вниз по склону. Экстренно была введена в действие дренирующая система, которая через два месяца остановила оползание, но 150 домов в городе уже было разрушено [7].

Возле города Уайтхорс на плато Юкон в Канаде были вырублены деревья на краю 60-метровой террасы. После того как на этом месте была расчищена площадка для строительства дороги, на город обрушились многочисленные оползни и грязевые потоки. Остановить бедствие удалось после интенсивного дренирования склонов и возобновления растительности вдоль кромки террасы [7].

В 1907-1914 гг. при строительстве Панамского канала в стенах выемках грунта начали происходить оползневые процессы. Был обнаружен ряд участков, где оползни продолжались много лет. Площадь некоторых из них достигала 300 квадратных метров. Все попытки укрепить стены будущего канала оказались безрезультатными. Сваи были смыты, оползни продолжали двигаться, а из русла канала приходилось все время удалять оползневые массы. В результате бесплодной борьбы пришлось изменить первоначальный проект и сделать наклон стен канала 11 градусов, вместо 56.

В районе Лондона обрушились стены нескольких железнодорожных выемок, сложенных глинами. Одна из стен — в Кенасал-Грин — обрушилась через 116 лет после создания, другая — в Садбери -Хилл — рухнула через 49 лет [7]. Так было обнаружено явление постепенного ослабления сопротивления сдвигу глинистых толщ, что, конечно, при начале строительства никем не учитывалось.

Ниже приведем серию литературных примеров, которые, впрочем, как и практически все сообщения СМИ, приведенные выше, указывают на исключительную роль атмосферных осадков при образовании оползней.

В бразильском г. Сантус в марте 1956 г. 100 человек погибло из-за оползней, возникших после периода проливных дождей. Сильные дожди часто приводят к оползням в холмистых районах Гонконга: почвенный покров и выветрелая порода скользят по подстилающему граниту. В июле 1972 года после жуткого ливня, когда количество осадков за день превысило 40 см, на японском острове Камидзима возник оползень, в результате которого погибло 112 человек и было разрушено 350 домов.

13 сентября 1936 г. сильный дождь вызвал оползень в Норвегии. Сама оползневая масса, сорвавшись с очень крутого горного склона, не вызвала разрушений. Но она обрушилась в озеро Лоен. Возникла огромная волна (оползневое цунами), которая смыла расположенную на другом берегу деревню вместе с большей частью жителей [7].

Последний пример еще раз убедительно говорит о теснейшей сопряженности и взаимообусловленности природных стихийных процессов, о которых мы продолжим разговор в следующих впусках.

Источники:

1. В Индонезии в результате схода оползня погибли или пропали без вести свыше 100 человек. https:// news.rin.ru//news /36042

2. В Сочи продолжается разбор завалов на месте схода оползня. https://www.1tv.ru/news/2024-02-05/470257-v_sochi_prodolzhaetsya_razbor_zavalov_na_meste_shoda_opolznya?ysclid=m7qnfq34fo694033402

3. Горшков Г.П., Якушова А.Ф. Общая геология. М.: МГУ, 1973. 592с.

4. Оползни в Гофе в 2024 году. 21-22 июля. Википедия.

5. Ретроспектива Москвы. Оползни.

6. Сывороткин Владимир. Процессы формирующие рельеф планеты Земля. 28 декабря 2024

7. Уолтхем Т. Катастрофы: неистовая Земля. -Л.: Недра, 1982. -223с.

8. Эрик Луис. Самые страшные оползни в истории. Трагедия Варгаса 1999 года https://www.ranker.com/list/worst-landslides-in-history/eric-vega