Исследование оползневого процесса в условиях сезонномерзлых грунтов (оползневый склон долины р. Воркута)

Введение. В свете последних тенденций таяния многолетнемерзлых толщ состояние криолитозоны отмечается как неустойчивое, поэтому широко распространены такие экзогенные геологические процессы, как оползни.

Материалы и методы. Проведен анализ оползневого процесса в долине р. Воркута вблизи территории жилой застройки в условиях сезонномерзлых грунтов. По результатам вертикального электрического зондирования представлен геоэлектрический разрез у бровки оползневого срыва. Осуществлены статистические расчеты по геодезическим данным, трансформация временного ряда смещения оползня к стационарному виду методом детрендирования, корреляционный анализ.

Результаты. Определены тренды временных рядов по точкам смещений. Они имели квадратичное распределение. Все исследуемые ряды обладали сильной детерминацией. Проверка компонент на стационарность и распределение по нормальному закону выполнялись по оценке математических ожиданий параметров детрендированных рядов. Краткосрочный прогноз оползневого процесса на один период был дан по критериям стандартной квадратичной модели регрессии, приведен график прогноза. По критерию Колмогорова – Смирнова принята гипотеза об однородности распределения одиночного ряда для климатических параметров за период наблюдений. Коэффициенты корреляции параметров смещения бровки оползневого уступа и некоторых климатических факторов по шкале Чеддока находились в диапазоне от обратной слабой (–0,18) до значительной (0,58) корреляции.

Выводы. Представлено два возможных случая развития оползневого процесса: пассивная стадия и выполаживание склона или начало нового цикла. Для установления достоверного прогноза необходимо вести геодезический мониторинг. За период наблюдений отмечено незначительное повышение среднегодовой температуры воздуха. Выявлена тесная взаимосвязь оползневых смещений и среднего значения температуры воздуха месяцев с положительными значениями, Kкор = 0,58. Умеренная связь (Kкор = 0,5) — со среднегодовым количеством осадков. Предложены инженерные рекомендации для стабилизации склона: установка теплоизоляционных экранов на глубину сезонного промерзания грунтов, обустройство дренажных колодцев в теле оползня и в грунтах выше по склону.

1. Heginbottom J.A., Brown J., Ferrians O.J., Melnikov E.S. Circum-Arctic map of permafrost and ground-ice conditions. Circum-Pacific Map Series CP-45. Washington, DC, 1997. DOI: 10.3133/cp45

2. Шерстюков А.Б. Корреляция температуры почвогрунтов с температурой воздуха и высотой снежного покрова на территории России // Криосфера Земли. 2008. Т. 12. № 1. С. 79–87. EDN ILKVVN.

3. Оберман Н.Г., Шеслер И.Г., Рубцов А.И. Экогеология Республики Коми и восточной части Ненецкого автономного округа : монография. Сыктывкар : Пролог-Плюс, 2004. 256 с. EDN QJIZQP.

4. Westerveld L., Kurvits T., Schoolmeester T., Eckhoff T.S., Overduin P.P., Fritz M. et al. Arctic Permafrost Atlas. Arendal : GRID-Arendal, 2023. 175 p. DOI: 10.61523/kpji4549

5. Анисимов О.А., Борщ С.В., Георгиевский В.Ю., Инсаров Г.Э., Кобышева Н.В., Костяной А.Г. и др. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М. : Планета, 2012. 512 c. EDN QKKXCN.

6. Васильев А.А., Гравис А.Г., Губарьков А.А., Дроздов Д.С., Коростелев Ю.В., Малкова Г.В. и др. Деградация мерзлоты: результаты многолетнего геокриологического мониторинга в западном секторе Российской Арктики // Криосфера Земли. 2020. Т. 24. № 2. С. 15–30. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(15-30). EDN HROYGC.

7. Shano L., Raghuvanshi T.K., Meten M. Landslide susceptibility evaluation and hazard zonation techniques : a review // Geoenvironmental Disasters. 2020. Vol. 7. Issue 1. DOI: 10.1186/s40677-020-00152-0

8. Tay L.T., Sh. Alkhasawneh M., Lateh H., Hossain M.K., Kamil A.A. Landslide hazard mapping of Penang island using Poisson distribution with dominant factors // Journal of Civil Engineering Research. 2014. Vol. 4. Issue 3A. Pp. 72–77. DOI: 10.5923/c.jce.201402.12

9. Cook M.E., Brook M.S., Hamling I.J. Investigating slow-moving shallow soil landslides using Sentinel-1 InSAR data in Gisborne, New Zealand // Landslides. 2023. Vol. 20. Issue 2. Pp. 427–446. DOI: 10.1007/s10346-022-01982-9

10. Лебедева Е.В., Балдина Е.А., Медведев А.А. Склоновые процессы в долине р. Гейзерной (Камчатка): результаты дешифрирования разновременных космических снимков высокого пространственного разрешения // Геоморфология. 2022. Т. 53. № 4. С. 3–16. DOI: 10.31857/S0435428122040095. EDN AYXHHL.

11. Чермошенцев А.Ю. Применение данных со спутника Sentinel-1 для оперативного обнаружения оползней // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2020. Т. 4. № 1. С. 29–35. DOI: 10.33764/2618-981X-2020-4-1-29-35. EDN FWUIZS.

12. Das I., Stein A., Kerle N., Dadhwal V.K. Probabilistic landslide hazard assessment using homogeneous susceptible units (HSU) along a national highway corridor in the northern Himalayas, India // Landslides. 2011. Vol. 8. Issue 3. Pp. 293–308. DOI 10.1007/s10346-011-0257-9

13. Симонян В.В., Николаева Г.А. Исследование оползневого процесса методом корреляционного анализа с использованием случайных функций // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 8 (107). С. 846–853. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.846-853. EDN ZFBXUP.

14. Андреичева Л.Н. Плейстоцен Европейского Северо-Востока : монография. Екатеринбург : Уральское отделение РАН, 2002. 323 с. EDN YEBCFN.

15. Андреичева Л.Н., Марченко-Вагапова Т.И., Буравская М.Н., Голубева Ю.В. Природная среда неоплейстоцена и голоцена на Европейском Северо-Востоке России. М. : ГЕОС, 2015. 224 с. EDN XXUXPZ.

16. Лютоев В.А., Вихоть А.Н. Влияние оползневых процессов и природно-техногенной микросейсмичности на геологическую среду г. Сыктывкара. Сыктывкар : ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2019. 79 с.

17. Саламов А.М., Кадиров А.Г., Мухтаров А.Ш., Заманова А.Г., Гасымов Э.Э. Исследование развития оползневых процессов на восточном крыле Бибиэйбатской брахиантиклинали методом электроразведки // ANAS Transactions, Earth Sciences. 2020. № 1. С. 19–27. DOI: 10.33677/ggianas20200100039

18. Christopher W.A.P.P., De Silva N., Attanayake A.M.A.N.B., Jayasingha P. Characterization of landslides: a vertical electrical sounding approach // Geoscience Letters. 2023. Vol. 10. Issue 1. DOI: 10.1186/s40562-023-00274-x

19. Damavandi K., Abedi M., Norouzi G.H., Mojarab M. Geoelectrical characterization of a landslide surface for investigating hazard potency, a case study in the Tehran-North freeway, Iran // International Journal of Mining and Geo-Engineering. 2022. Vol. 56. Issue 4. Pp. 339–347. DOI: 10.22059/IJMGE.2022.340800.594958

20. Mebrahtu G., Atsbaha S., Berhe B.A. Vertical Electrical Sounding (VES) investigation for road failure along Mekelle – Abi-Adi road segment, northern Ethiopia // Momona Ethiopian Journal of Science. 2021. Vol. 13. Issue 1. Pp. 134–146. DOI: 10.4314/mejs.v13i1.7

21. Ezung M., Walling T., Chelladurai C. Appli-cation of vertical electrical sounding for subsurface characterization to determine slope instability at Perizie, Nagaland // Current World Environment. 2022. Vol. 17. Issue 3. Pp. 657–671. DOI: 10.12944/cwe.17.3.14

22. Flageollet J.C., Maquaire O., Martin B., Weber D. Landslides and climatic conditions in the Barcelonnette and Vars basins (Southern French Alps, France) // Geomorphology. 1999. Vol. 30. Issue 1–2. Pp. 65–78. DOI: 10.1016/s0169-555x(99)00045-8