Более того, из верхней мергелисто-известняковой толщи вода вымывала глинистые частицы и переносила их по трещинам. Отлагаясь на многочисленных плоскостях, в толще пород и, конечно, на отмеченном водоупоре, глинистые прослойки сыграли роль смазки, также облегчившей смещение оползня.
Не исключено, что оползневой блок был со всех сторон ограничен разломами, хотя это и оспаривается некоторыми исследователями. С востока и запада он отчленялся от коренного массива крутопадающими разрывами с углами наклонов сместителей до 80–90°. Со стороны же тыловой стенки отрыва в широтном направлении (170–200°) по северному склону горы Ток прослеживалась зона сбросо-сдвига, падающего под углом 40–50° в сторону водохранилища. Эта зона мощностью в несколько метров, обнаженная в борту долины р. Пьяве, прекрасно трассировалась по многочисленным зеркалам скольжения.
Таким образом, покоясь на своеобразном «стуле», блок известняков и мергелей был как бы «вырублен» из коренного массива и не имел с ним прочной связи.
Ступень Пиан-делла-Поцца, представлявшая фрагмент фронтальной части будущего оползня, в геологическом прошлом, вероятно, являлась дном р. Вайонт. Затем река сместилась на север, оставила эту террасовидную ступень на склоне горы Ток и начала врезать свое русло. С этого времени по мере углубления Каньона р. Вайонт устойчивость ступени Пианделла-Поцца постоянно снижалась, с одной стороны, за счет Подрезки рекой слагающих ступень пластов пород, с другой — за счет накопления рыхлых отложений на ее поверхности. Когда же было создано Вайонтское водохранилище, то состояние не только этой ступени, но и всего склона горы Ток резко ухудшилось. При заполнении чаши водохранилища эти элементы рельефа были затоплены на высоту 250 м. Уровень воды при эксплуатации гидроузла испытывал периодические подъемы и понижения. Вода «загонялась» в расчленяющие склон трещины под громадным давлением 250-метрового слоя водной массы. Она расширяла, расклинивала их, глубоко проникая в тело будущего оползня, смачивая глинистые прослойки и значительно облегчая его скольжение.
В августе — сентябре 1963 г., за месяц до оползня, выпало почти максимальное для района количество атмосферных осадков — около 200 мм. Возможно, это было последнее, что окончательно лишило склон устойчивости, и он пришел в движение. Промоченная атмосферными осадками сверху, подтопленная снизу, отчлененная со всех сторон от коренного склона разломами, мергелисто-известняковая толща не удержалась на своем «стуле»-пьедестале и рухнула в водохранилище.
Был ли Вайонтский оползень случайным событием? И какие признаки говорили о возможности его образования?
Целенаправленные инженерно-геологические изыскания в районе Вайонтского гидроузла до катастрофы не проводились. В 1959 г., когда уже заканчивалось его строительство, итальянским правительством был издан закон о необходимости выполнения таких изысканий при проектировании плотин и водохранилищ.
До строительства гидроузла геологическое изучение его окрестностей выявило не совсем благоприятную ситуацию. На правом берегу каньона р. Вайонт были установлены зияющие трещины откола, а на обоих бортах долины были обнаружены следы обвалов и оползней. Однако на них не было обращено должного внимания. Более того, сейсморазведка и несколько разведочных скважин позволили сделать ошибочный вывод о наличии на глубине в толстослоистых известняках ступенеобразной поверхности, тормозящей лежащую на ней мергелисто-известняковую толщу. Сама же она была отнесена к разряду крепких скальных разновидностей без особых признаков оползневой опасности. Предполагалось, что после заполнения водохранилища вдоль ступени Пианделла-Поцца могут соскальзывать отдельные блоки пород общим объемом не более 1 млн. м5, что и должно было привести склон в равновесие. В этом состояла одна из роковых ошибок изыскателей. Уже в ходе строительства плотины появились сомнения в устойчивости левого борта будущего водохранилища, а после его наполнения это стало очевидным. Мелкие обвалы и оползни возникали здесь неоднократно до и после окончания строительства. Но первый из наиболее крупных произошел осенью 1960 г. К этому времени уровень воды в водохранилище был поднят на значительную высоту (до отметки 635 м). Наблюдательные реперы зафиксировали оползневые подвижки, а ступень Пианделла-Поцца опоясалась со стороны склона горы Ток зияющей серповидной трещиной длиной до 2 км. Она достигала абсолютных отметок 1200–1350 м и отчленяла от коренного массива блок шириной около 1 км и длиной 1,7 км.
Водохранилище наполнялось. 4 ноября 1960 г., когда уровень воды поднялся до отметки 675 м, с левого склона горы Ток на участке Пинаколо сорвался оползень-обвал. Ширина его по фронту составляла 360 м, а объем обвалившихся раздробленных карбонатных пород достигал 700 тыс. м. Возникла необходимость понизить уровень водохранилища до отметки 600 м, что и было сделано к концу 1960 г. Этим предполагалось уменьшить гидродинамическое давление в трещинах пород оползневого склона, которое могло достичь огромной величины. Но ничто уже не могло предотвратить катастрофу, тем более что из происходивших событий не делалось правильных выводов. Вместо того чтобы принять эту первую крупную оползневую подвижку за предвестник и прообраз более грандиозных смещений, было твердо решено, что оползень на участке Пинаколо создал хороший контрфорс-подпорку для основного скального массива горы Ток, а переменное заполнение водохранилища способствовало консолидации пород по мере их увлажнения и высыхания. На самом же деле подвижки склона горы Ток, зафиксированные реперами в моменты наполнения и спуска водохранилища, подготовили и значительно отшлифовали многочисленные плоскости скольжения в толще пород.
Как справедливо заметил И. М. Буачидзе, трудность объективной оценки ситуации объяснялась еще и тем, что «плотина была уже построена и любая Концепция об устойчивости левобережного склона принималась охотно».
8 октября 1963 г., за день до катастрофы, был зафиксирован последний ее предвестник: скорость смещения оползня возросла до 20–30 см в день. Еще можно было успеть. И если не спасти погибшие города, то хотя бы вывести их жителей из-под удара гигантского водяного смерча. 9 октября скорость движения оползня, по мнению итальянских специалистов, увеличилась в несколько миллионов раз, и он, сорвавшись со склона, нашел свои жертвы.
Уже на первых этапах изучения последствий катастрофы предполагалось, что она есть следствие смещения старого оползня, сформировавшегося задолго до 1963 г. Казалось, и генеральная тыловая трещина, появившаяся в 1960 г. и уже тогда оконтурившая будущий оползень 1963 г., подтверждала эту точку зрения. Но в действительности все было не так. Одна из скважин, пройденная на склоне горы Ток в самом центре будущего оползневого тела на глубину, превышающую его мощность (толщину), показала следующее. Даже после заложения магистральной тыловой трещины отрыва оползня Вайонт в 1960 г. никакой единой поверхности скольжения не образовалось. Слои, пройденные скважиной, имели нормальное залегание, согласное с их положением на правом борту долины, без явных признаков оползневых деформаций в горном массиве, а тем более без признаков единой зоны скольжения. Во всяком случае скважина не вскрыла раздробленных перемятых пород, столь характерных для подобных зон. Зато на глубине всего в несколько десятков метров она «встретилась со слоем ила и песка», совершенно аналогичного по составу тому слою, что был затем подсечен скважинами в зоне скольжения оползня Вайонт. Конечно же, тогда этому факту не придавалось особого значения. Зато после оползня Вайонт стало ясно, что подобные «слои ила и песка» в скальном массиве представляют собой не что иное, как следы смещения разновозрастных оползней. Это подтвердила позднейшая реконструкция послеледникового геоморфологического профиля долины р. Вайонт. Оказалось, что встреченный скважиной на небольшой глубине в 1960 г. «слой песка и ила» располагался как раз там, где, по расчетам, должна была находиться старая оползневая поверхность. И поэтому весьма вероятно, что этот слой мог быть остатком зоны скольжения древнего оползня, объем которого достигал 30–35 млн. м
3
. Он произошел на ранних стадиях размыва рекой современного глубокого ущелья, в те времена, когда закончилась Вюрмская ледниковая эпоха и растаял ледник, заполнявший долину р. Вайонт. Поверхность смещения этого древнего оползня, хотя и располагалась гораздо выше оползня Вайонт, сформировалась все в тех же слабо-сцементированных известняково-мергелистых слоях. Тыловая стенка отрыва древнего оползня должна была располагаться на высоте 730—1000 м над современным дном долины Вайонт. Это открытие, сделанное, к сожалению, слишком поздно, будь оно своевременным, было бы первым настораживающим фактом относительно устойчивости северного склона горы Ток. Но оно было не единственным.
При выборе места для плотины Вайонт, задолго до ее строительства, на правобережье речной долины, как уже говорилось, обнаружились оползневые массы, которые, как сперва считали, обрушились с правобережного склона. Позднее, уже после катастрофы, внимательное изучение показало, что оползень переметнулся сюда опять же с левого берега, со склона все той же горы Ток — прародительницы всех предшествующих и будущих оползней на этом участке. Объем оползня составил около 9 млн. м
3
. Обрушившись в ущелье р. Вайонт, он завалил его и изменил направление течения реки. Изгиб ее русла до сих пор хорошо заметен. В совокупности с ясно видимой левобережной нишей отрыва оползня и хорошо сохранившейся его правобережной фронтальной частью древний изгиб русла р. Вайонт не был должным образом понят и классифицирован. Если бы геологи по этим признакам правильно оценили оползневую опасность северного склона горы Ток, то можно было выбрать другой створ для плотины и избежать Вайонтской катастрофы.
Аберфен, 1966 г
В Южном Уэльсе, на Британских островах, в районе г. Аберфен производится добыча каменного угля из недр Валлийских гор, который залегает между пластами глин и глинистых сланцев, часто обводненными. После извлечения угля пустая порода складируется на поверхности в виде холмов-терриконов. Материал, слагающий их, представляет разнообломочную грязе-каменную массу. Семь таких холмов возвышаются над г. Аберфен на высоте от 40 до 200 м, располагаясь на склоне горы Мертир.
21 октября 1966 г. в 9 часов 15 минут огромный оползень сорвался со склона террикона № 7 и обрушился на Аберфен. Он поглотил часть города, в том числе здание начальной школы. Погибло 116 школьников и 5 учителей. Всего же было убито 144 человека.
Каковы же были причины катастрофы, потрясшей не только жителей Англии, но и других стран?
По данным английских специалистов Дж. Г. К. Андерсона и К. Ф. Тригга, оползень 1966 г. не был неожиданностью. Неизбежность катастрофы была очевидна на протяжении по крайней мере последних 50 лет, в течение которых создавались отвалы пустой породы. Терриконы насыпались на склоне, наклоненном под углом 14° в сторону города и сложенном пластами песчаников, покрытыми слоем глины. Поскольку угол падения пластов в сторону долины был меньше, чем у поверхности склона, то грунтовые воды, скапливаясь на глинистом и иных водоупорах в толще песчаников, просачивались на поверхность и создавали цепочку родников, в том числе под терриконами. Поэтому нижние части последних были постоянно обводнены, чему способствовало и большое количество осадков (до 1500 мм), выпадающих в этом районе.
Оползни на склонах терриконов происходили на протяжении длительного времени — с 1916 по 1966 г. Однако они не привлекали внимания, поскольку не сопровождались жертвами.
Аэрофотосъемка и наземные наблюдения фиксировали оползневые подвижки на терриконе № 7 в течение ряда лет, в том числе включая большой оползень в конце 1963 г. Горные выработки, пройденные после катастрофы 1966 г., вскрыли четкую поверхность скольжения под терриконом № 7.
Основным фактором, вызвавшим оползень 1966 г., была признана избыточная увлажненность самого отвала и подстилающих его пород. В момент подвижки оползня высвободилась часть воды, вызвавшей образование грязевого потока. Он смыл естественное покрытие склона и освободил выход напорным водам из трещиноватых песчаников. Это еще более усугубило ситуацию. Скользя по такой «водяной смазке», оползень развил скорость до 32 км/ч и ударил по г. Аберфен.
Оползень века
Широко известен проявлением мощных оползней Ангренский район в Узбекистане. По данным Н. Н. Ходжибаева и других исследователей, оползни охватывают здесь достаточно развитую в промышленном отношении территорию в долине р. Ахангаран. Ее левобережный склон имеет среднюю крутизну 15–20°, увеличивающуюся в при водораздельной части до 30–35°. Он сложен осадочно-эффузивной толщей палеозоя и более молодыми песчано-глинистыми породами с пластами угля, известняков, мергелей и гравелитов общей мощностью от 60–70 до 160–180 м. На них залегают лёссовые отложения. В зоне проходящего здесь Шаугавского надвига отмеченные породы раздроблены, разделены разломами на отдельные блоки, что создает сложные гидрогеологические условия. Подземные воды во всей толще пород носят напорный характер.
Границы оползней часто предопределены разрывами нарушениями, дифференцированным перемещением блоков пород и положением мест разгрузки подземных вод.
Всего насчитывается восемь участков, на которых в разное время активизировались следующие оползни: Багаранский в 1950 г. (400 тыс. м
3
), Турский в 1954 г. (25 млн. м
3
), Верхнетурский в 1954 г. (более 20 млн. м
3
), Загасанский в 1958 г. (около 20 млн. м
3
), Джигиристанский в 1958 г. (100 тыс. м
3
) и др.
Один из наиболее крупных и изученных оползней в этом районе, названный «оползнем века», — Атчинский — проявил активность в апреле 1973 г. Оползень начал формироваться на левобережном склоне р. Ахангаран, охватил площадь в 8 км
2
и имел гигантский объем — до 700 млн. м
3
. Первые подвижки на склоне были отмечены еще в 1972 г. Тогда в верхней части будущего оползня возникли провалы в лёссовых породах, а на правобережье Ахангарана изменились уклоны арыков. Резкие изменения в рельефе участка пришлись на весну 1973 г. В месте отрыва оползня возникли почти прямолинейные трещины проседания длиной 900—1700 м, шириной до 1,2 ми глубиной до 3,5 м. Во фронтальной части оползня выдвижение его языка привело к появлению на территории шахтерского городка Тешикташ валов и бугров выпирания высотой до 1,5 м, на вершинах которых возникали трещины длиной до 270 м.
Крупнейший специалист по изучению оползней и мерам борьбы с ними профессор Г. С. Золотарев дал следующее заключение о причинах и условиях возникновения Атчинского оползня. Природное и без того неустойчивое равновесие склона Кураминского хребта было нарушено участившимися в районе Тянь-Шаня, Памиро-Алая и Ташкента землетрясениями. Под воздействием многократно повторявшихся сейсмических колебаний оторвавшийся блок пород начал скользить по глубоко залегавшему слою глины. Поверхность этого слоя, наклоненная по ходу движения оползня, выполаживалась и даже приобретала обратный уклон на правобережье р. Ахангаран. Она как бы слегка взмывала вверх и выклинивалась под городом Тешикташ. Ползущие и напиравшие сверху массы пород и вызвали выпучивание во фронтальной части оползня, в самом его языке, поднимавшем дома и стальные опоры.
По мнению Н. Н. Ходжибаева, причиной, вызвавшей столь грандиозный оползень, было выгазовывание пласта угля мощностью 5—15 м, занимающего на глубине 100–130 м площадь 1,05 км
2
. Подземная газификация, осуществляемая здесь с 1961 г., привела к выгоранию угля объемом 3700 тыс. м
3
и образованию полости, над которой земная поверхность опустилась на 5 м. Очевидно, это лишило упора толщу пород на крутом склоне, а рассекающие ее разрывные нарушения предопределили границы Атчинского оползня.
В довершение ко всему разразился ливень, и тыловые трещины отрыва Атчинского оползня тотчас же превратились в нагорные дренажные канавы, перехватившие поверхностный сток. В результате в глубь склона устремились потоки воды, увлажняя и смазывая и без того скользкую глинистую поверхность оползания. Необходимо было немедленно прекратить доступ воды к подошве оползня, в противном случае скорость его движения могла резко возрасти. Работая по двенадцать часов в сутки, бульдозеристы срезали тонны земли и засыпали зияющие оползневые трещины. Но это была всего лишь полумера, не способная остановить оползень. Нужны были быстрые и решительные действия по спасению г. Ангрена — «Донбасса Средней Азии». В короткий срок был выполнен целый комплекс геолого-геофизических исследований, включая бурение с отбором тысяч образцов керна и геодезические наблюдения. Решения о мерах защиты принимал специально созданный экспертно-методический Совет по Атчинскому оползню, в который кроме профессоров Г. С. Золотарева и Е. В. Петренко вошли доктора наук Г. М. Шахунянц, М. В. Чуринов и другие специалисты. При анализе движения оползня было замечено, что он как бы обходит терриконы, сложенные отвалами вскрышных пород. Своей тяжестью они прижимают его к поверхности скольжения, в связи с чем увеличивается трение в его подошве и возрастают силы сцепления. Таким образом, само поведение оползня подсказало единственно возможный в данной ситуации путь борьбы с ним: пригрузку контрбанкетами, создание упора-контрфорса в наиболее мобильной части оползня — его языке, где особенно активны валы выпирания, а именно на берегах и в русле р. Ахангарана, включая территорию г. Тешикташ. Одновременно с переселением жителей и перенесением г. Тешикташ на новое место началась отсыпка такого контрфорса. Объем его должен был составлять не менее 15 млн. м
3
грунтов (по другим данным 65 млн. м
3
). Кроме того, проектировался трехкилометровый обводной канал, по которому предполагалось отвести воды Ахангарана, чтобы обезопасить от затопления угольный разрез и южные районы города в случае катастрофической подвижки оползня. После отсыпки 15 млн. м
3
пород скорость движения оползня замедлилась, но до полной его остановки было еще далеко. Стали активизироваться участки оползня, где пригрузка не была столь эффективной. Валы выпирания обнаружились в русле Ахангарана, где возникли пороги, усугубившие угрозу наводнения, которая вовремя была ликвидирована.