Osuwisko

Valles_Marineris_slide.jpg


Osuwisko (ang. landslide) to rodzaj ruchów masowych zachodzący zarówno w środowisku lądowym, jak i podwodnym, który charakteryzuje się wyraźnym poślizgiem masy górotworu wzdłuż określonej strefy osłabienia określanej jako powierzchnia poślizgu (ang. plane of shear failure).

Osuwiska powstają, gdy siły nacisku określonej masy przekroczą siły oporu, tzn. tarcia i spójności działające na określonej powierzchni przesuwu. Taka sytuacja może wynikać z nagłego obciążenia górnej krawędzi skarpy lub zmniejszenia wytrzymałości na ścinanie (np. w skutek wzrostu ciśnienia porowego). Osuwisko może nagle powstać po długim okresie stabilności także w wyniku zmian topografii (na przykład podcięcia dolnej części skarpy), zmiany poziomu wód gruntowych, wietrzenia, czy nagłych wydarzeń, jak wstrząsy sejsmiczne. W przypadku sztucznych skarp zachowanie się skarpy może być różne w krótkiej oraz dłuższej skali czasu, czyli w fazie konstrukcji, w chwili zakończenia budowy i w fazie eksploatacji.

Cheng i Lau ( 2008) wymieniają dwie najczęstsze przyczyny powstawania osuwisk: (1) istnienie stref osłabienia oraz złożone i (2) trudne warunki hydrogeologiczne. Osuwiska mogą powstawać nawet przy niewielkim nachyleniu powierzchni terenu. Jest to możliwe, gdy powierzchnie warstwowania są nachylone w tym samy kierunku co zbocze, gdy skarpa jest zbudowana z gruntów ilastych (zwłaszcza w strefie powierzchni poślizgu) oraz gdy w obrębie skarpy panuje wysokie ciśnienie porowe. W takich warunkach przy niskim kącie tarcia wewnętrznego może dojść do powstania osuwiska nawet przy niewielkim nachyleniu terenu. W warunkach podwodnych (na przykład na skłonie kontynentalnym) osuwiska mogą prowadzić do powstawania podwodnych spływów grawitacyjnych.

Na zdjęciu po prawej stronie szereg osuwisk rotacyjnych w zboczu doliny Valles Marineris na Marsie. Wysokość zbocza sięga 1000 m. Widoczny kolisty kształt górnej krawędzi oraz spękania wzdłuż górnej krawędzi w prawej dolnej części zdjęcia (inicjalna faza osuwiska). Zdjęcie dostępne dzięki uprzejmości NASA.

rotacyjne.GIF

Podstawowe dwa rodzaje osuwisk to osuwisko rotacyjne oraz translacyjne. Osuwisko rotacyjne (przedstawione na schemacie A) charakteryzuje się wklęsłą (cylindryczną) powierzchnią poślizgu (cyrk osuwiskowy), która oddziela masę przesuwającą się od stałej. Osuwająca się masa ulega rotacji zaś oś obrotu, która przebiega ponad skarpą jest względnie równoległa do powierzchni terenu. W terenie można zaobserwować charakterystyczny kolisty kształt górnej krawędzi osuwiska, która stanowiła główną powierzchnię poślizgu (i kontynuuje się dalej poniżej powierzchni terenu). Takie osuwiska powstają przy bardziej jednorodnym charakterze materiału budującego je. Koluwium ma nierówną powierzchnię ze spękaniami wzdłuż górnej krawędzi osuwiska, drzewami nachylonymi w stronę stoku i małymi zbiornikami wodnymi wypełniającymi obniżenia a także wyraźnie zarysowanym czołem.

Osuwisko translacyjne lub zsuw translacyjny (przedstawione na schemacie B) to takie, w którym masa gruntu porusza się wzdłuż powierzchni przypominającej równię pochyłą i która nie ulega rotacji. Taki typ osuwiska najczęściej powstaje wzdłuż powierzchni warstwowania, spękań i uskoków, które są nachylone w kierunku nachylenia stoku. Osuwiska translacyjne to przeważnie zsuw warstwy zwietrzeliny o grubości do kilku metrów po powierzchni niezwietrzałego, nachylonego podłoża. Możliwe są także osuwiska o charakterze mieszanym.

Prędkość przemieszczania się osuwisk waha się od paru milimetrów do kilkudziesięciu kilometrów na godzinę. Dlatego osuwiska mogą być wydarzeniami katastrofalnymi i mogą powodować znaczne szkody. Ocena stateczności naturalnych zboczy, jak i sztucznych skarp i nasypów wymaga przeprowadzenia kompleksowych badań warunków gruntowo-wodnych.

Stateczność naturalnych i sztucznych skarp może zostać poprawiona poprzez zmianę topografii (obniżenie wysokości skarpy, wycięcie półek w skarpie, redukcja nachylenia stoku), poprawę warunków gruntowo-wodnych (drenaż skłonu na przykład poprzez częściową wymianę gruntu na przepuszczalny) lub sztuczne wzmocnienie górotworu na przykład poprzez obsadzenie stoku roślinnością, budowę opasek lub ścianek oporowych, instalację gabionów i bloków obciążających podstawę stoku, instalację kotew, kolumn cementowo-wapiennych lub palowanie.

Literatura:

Cheng, Y. M., Lau, C. K. 2008. Slope Stability Analysis and Stabilization: New Methods and Insight, Psychology Press
Cruden, D.M., Couture, R. 2011. The Working Classification of Landslides: material matters, PanAm CGS Geotechnical Conference
Highland, L., 2004. Landslide Types and Processes, U.S. Geological Survey Fact Sheet
Margielewski, W. 2004. Typy przemieszczeń grawitacyjnych mas skalnych w obrębie form osuwiskowych polskich Karpat fliszowych. Przegląd Geologiczny 52 dostępny dzięki stronie Beskid Wyspowy
The International Geotechnical Societies' UNESCO Working Party for World Landslide Inventory 1993. Multilingual Landslide Glossary, BiTech Publishers Ltd.