Эффект оползней


Обычно все крупные явления такого рода происходят в течение нескольких минут после окончания землетрясения. Эффект  оползней усиливается их количеством и общими разрушениями, происходящими вследствие землетрясения в это же время; поэтому сейсмогенные оползни в большей мере мешают человеческой деятельности, чем изолированные явления, возникающие в статических условиях. Землетрясения представляют собой самое полное и серьезное испытание для всех потенциально неустойчивых структур горных пород на площадях в сотни или тысячи квадратных километров. Поскольку ни в одной сейсмически активной области невозможно исследовать полностью все потенциально неустойчивые участки, многие из эффектов землетрясения всегда будут неожиданными.

Прочность на сдвиг и поровое давление. Характер изменения сил, стремящихся вызвать образование оползней, сравнительно просто понять и при минимальном знании прикладной механики, но изложение вопросов прочности рыхлых и скальных пород на сдвиг требует краткого рассмотрения механических свойств и поведения этих материалов. Во-первых, необходимо описать влияние давления, развивающегося в поровой жидкости, на поведение зернистого материала. А показан разрез через агрегат зерен почвенного слоя: между зернами имеются свободные пространства, называемые порами, или пустотами. Что же касается скальных пород, то, как видно на разрезе образца такой породы, пустое пространство в них слагается из трещин. Поры и трещины заполнены газом (воздухом), жидкостью (обычно водой) или и тем, и другим, находящимися под некоторым гидростатическим давлением. Если образец рыхлого или скального грунта  поместить в гибкую, например резиновую, оболочку, к внешней стороне которой можно приложить давление, как показано на схеме, то можно исследовать эффект изменения этого давления. В частности, можно измерить поровое флюидальное давление и полный объем образца.

Если поры или трещины в породе заполнены легко сжимаемым газом (воздухом), то приложение внешнего давления вызовет изменение объема породы, но мало повлияет на давление газа. Это связано с большим различием в сжимаемости воздуха и текстуры породы и приводит к тому, что зерна породы сближаются, и порода под давлением становится прочнее.

Однако если поровое пространство полностью насыщено водой, то изменение внешнего давления, приложенного к оболочке, приведет к изменению давления воды в порах. Степень повышения порового давления зависит от относительной сжимаемости твердой и жидкой составляющих почвы. Если почва насыщена водой, то в общем случае вода оказывается сравнительно менее сжимаемой, чем твердый материал почвы, так что приложение внешнего гидростатического давления заставит поровое давление подняться на некоторую величину. Вследствие того что благодаря несжимаемости воды объем образца почвы не может сильно измениться, увеличение внешнего давления в этом случае не повышает прочности материала. С другой стороны, в скальной породе сравнительно небольшой объем пустот обусловливает приблизительное равенство сжимаемости твердой и жидкой составляющих. Поэтому повышение внешнего гидростатического давления повышает и гидростатическое давление в породе, и поровое давление жидкости. Увеличение прочности породы пропорционально той доле повышения давления, которая приходится на твердую составляющую породы. Во всех случаях изменение прочности и других интегральных свойств вещества зависит только от величины напряжения.

Если в оболочке имеется отверстие, дающее выход в область низкого давления воды, то вода будет удаляться из образца; в результате' того понизится поровое давление, создаваемое приложенным извне напряжением, и твердый каркас породы будет сжиматься. В природе роль такого «отверстия» играет водопроницаемость окружающих пород. Таким образом, достаточно быстрое приложение гидростатического давления к водоносы- щенному рыхлому или скальному грунту обычно вызывает изменение как порового давления, так и нормального давления на твердую составляющую грунта; изменение порового давления через некоторое время исчезнет, так как излишняя поровая вода перейдет из нагруженной области в смежный материал.