Плотина Сан-Фернандо, Калифорния


      Землетрясение,  разразившееся  9 февраля 1971 г. в долине Сан-Фернандо, Калифорния, вызвало в соседних горах Сан-Габриель тысячи обвалов всевозможных размеров, но наиболее важным проявлением оползневых  движений был оползень, возникший под воздействием этого землетрясения на обращенном к верховьям долины откосе 60-метровой  земляной плотины Сан-Фернандо.

Хотя оползень развился полностью, уровень воды в водохранилище за этой плотиной был, по благоприятному стечению обстоятельств, на необычно низком уровне, так что уцелевшая часть плотины оказалась достаточной, чтобы не выпустить воду из водохранилища в нижнюю часть долины. Однако вследствие обрушения плотины и опасности новых оползней при афтершоках землетрясения или из-за начатого по указанию властей быстрого спуска воды из водохранилища около 80 тыс. человек было эвакуировано из районов в нижней части долины.

Плотина была построена в период с 1912 по 1920 г. главным образом путем намыва, но затем в несколько приемов высота плотины была увеличена, и ее прочность была повышена добавлением и укаткой материала. Проведенный после землетрясения анализ показал, что циклические касательные напряжения, развившиеся в теле плотины при сотрясениях, привели к тому, что в отдельных зонах насыпи произошло разжижение. Это вызвало обрушение откоса плотины, обращенного вверх по течению, через короткое время после начала землетрясения. Обвалившаяся часть материала плотины соскользнула в верхний бьеф водохранилища и прошла вверх по долине расстояние от 100 до 200 м.

Во время этого землетрясения частичный оползень произошел и на обращенном вниз по течению откосе верхней плотины Сан-Фернандо (несколько меньшего размера и построенной позднее), удерживавшей воду на некотором расстоянии от главной плотины. Часть материала испытала смещение примерно на 1 м с вращением. Если бы землетрясение продолжалось еще некоторое время, то этот оползень развился бы, вероятно, полнее. При этом же землетрясении ряд оползней сошел и с берегов водохранилища Обрушение плотины Сан-Фернандо заставило провести обширные работы по переоценке устойчивости всех земляных плотин в сейсмических районах Калифорнии.

Плывунные глины: Квебек (Канада) и Швеция. Последние из описываемых случаев быстрого обрушения склонов характерны для явлений, часто встречающихся в областях развития определенных типов глин, особенно в Канаде, Норвегии и Швеции. Эти породы называются плывунными глинами (quick clays); соотношение напряжений и деформации в них указывает на их исключительную неустойчивость. Они формировались, по-видимому, в морских условиях, а затем были подняты выше уровня моря, так что соленая вода, заполнявшая их поры, была в результате фильтрации дождевых и грунтовых вод замещена пресной водой. В этих глинах при неплотной, рыхлой текстуре развивается сильное сцепление между частицами, так что в спокойном состоянии прочность этой породы очень высока. Однако когда глина нарушена скалыванием или перемята, сцепление исчезает и материал становится существенно жидкой суспензией глинистых частиц в воде.

На склонах, сложенных такими глинами, касательные напряжения у основания откоса могут превысить прочность породы на сдвиг. В зоне скалывания глина деформируется и теряет прочность, в результате чего в соседних зонах касательные напряжения увеличиваются, и эти зоны в свою очередь также подвергаются скалыванию и становятся непрочными. На некоторой критической стадии росга такой поверхности скола общая касательная нагрузка оказывается выше, чем уменьшающаяся прочность материала на сдвиг, и начинается оползень. Как только смещение оползневой массы превысит некоторую небольшую величину, материал вдоль плоскости скола становится существенно жидким и движение оползня ускоряется.

Хотя и вполне возможно, что перед обрушением наблюдения показали бы развитие неустойчивости, однако большинство таких потоков грунта возникает в плохо изученной сельской местности и поэтому они бывают неожиданными и могут оказаться весьма разрушительными. Одним таким оползнем было убито более 100 человек. Оползни развиваются в условиях довольно пологого рельефа, когда поверхность над береговыми уступами и невысокими обрывами имеет наклон всего в несколько градусов. Материал, сползающий в реку, может запрудить ее или может быть вынесен водой в нижнюю часть долины.

Такие явления периодически происходят в Канаде в долине реки Святого Лаврентия и ее притоков, а также вдоль различных водотоков в Норвегии. Большой оползень плывунных глин уничтожил значительную часть города Сурте на реке Гота в Швеции в 1950 г. Непосредственной причиной этого оползня послужила, возможно, работа копра, забивавшего сваи. Около 3 млн. м3 грунта сместилось в сторону реки Гота, почти запрудив ее. В настоящее время оползание плывунных глин изучено достаточно хорошо, и изыскания, проводимые перед началом строительства в каждом конкретном районе, должны обнаружить потенциальную опасность, связанную с их присутствием. Старые оползни такого рода хорошо видны на аэрофотоснимках.