Обвалом называется отделение крупного блока от массива горных пород на крутом обрывистом склоне с последующим обрушением и скатыванием глыбово-щебенистой массы. В условиях высокогорья могут наблюдаться обвалы ледников, из-за отделения от основного тела крупных глыб льда с последующим обрушением и скатыванием.
Для появления обвалов склоны массива скальных грунтов слоистой структуры или льда должны быть разбиты вертикальными трещинами на отдельные блоки, угол склона которых должен быть больше так называемого угла естественного откоса для слагающих пород. Изучением обвалов занимается геоморфология и гляциология. Установлено, что причинами обвалов являются: выветривание, сейсмические толчки, длительное увлажнение, подмыв склонов водотоками.
Часто обвалы возникают при ураганах, землетрясениях, проведении взрывных работ. Обвалы обычно приурочены к районам с благоприятным рельефом, тектоническим строением. В таких случаях говорят о территориях с опасностью обвалов. Развитию обвалов способствуют атмосферные осадки, особенно в виде интенсивных или обложных дождей.
Обвалы могут вызывать сопутствующие ОЯП: оползни, сели, волны стока. Сопутствующие ОЯП могут выступать в качестве дополнительных поражающих факторов.
В России обвалы приурочены к горным районам: Северный Кавказ, Прибайкалье, горные хребты Восточной Сибири и т.п.
Поражающими факторами при обвале является кинетическая энергия глыбово-щебенистой массы или льда, завалы. Объем вовлеченных в обвал масс может достигать нескольких кубических километров. Например, Сарезское или Памирское землетрясение 1911 г. сопровождалось колоссальным горным обвалом, который образовал плотину высотой до 650-700 м, шириной в 5 км поперек долины и длиной около 1 км вдоль русла реки Мургаб.
Под завалом был погребен кишлак Усой, по имени которого назван завал. Усойский завал — величайший из всех, возникших на земном шаре за историческое время. Объем вовлеченной горной породы оценивается в 2,2-2,4 км3 (около 6 млрд. т). Погибло около 90 человек и много скота.
Ярким примером обвала льда, как ОЯП, и его последствий является трагедия в Кармадонском ущелье, произошедшая 20 сентября 2002 г. в Осетии. Произошло достаточно редкое явление: ледник Колка практически полностью обвалился, т.е. оторвался от своей тыльной стороны и всей массой ушел вниз по долине реки в Карма-донском ущелье.
Одной из возможных причин отрыва ледника Колка является очередной обвал горной породы и льда с гребня Джимарай-Майли, который является основным источником питания ледника Колка. Эти обвалы случаются регулярно и не вызывают движения ледника пока он «сухой», но если ледник оказывается достаточно «мокрым», то на очередной обвал, упавший на него, он может отреагировать необычным образом, оторваться от своей тыловой стороны и улететь вниз.
Отрыву ледника Колка способствовали аномально большие массы воды в теле льда и у его подошвы, которые скопились за предшествующие четыре года аномально теплой погоды. Среагировав на очередной обвал горных пород и висячих льдов с гребня Джимарай-Майли, колоссальные массы «мокрого» льда с огромной скоростью устремились вниз, образовав ледовую лавину, чрезвычайно редкое ОЯП.
На своем пути эта лавина уничтожила поселок Нижний Карма-дон, киногруппу известного режиссера Сергея Бодрова-младшего в полном составе. Дойдя до поперечной гряды Скалистого хребта, лавина остановилась, заполнила всю Кармадонскую котловину, образовав завал высотой от 60 до 150 м. Тело завала состоит из смеси льда, воды и камней. Таяние этого завала продлится не менее 10 лет. Ледяные массы прошли 12 км за 4-5 мин, их скорость существенно превысила 100 км/ч.
Интересно отметить, что ледник Колка ведет себя подобным образом не в первым раз. В 1969 и 1902 гг. происходили подобные явления, есть сведения о ледовом выбросе 1835 г. Однако уроки не были учтены, строения Нижнего Кармадона были построены слишком низко и были уничтожены ледовой лавиной. По-видимому, обвалы с гребня Джимарай-Майли являются редким спусковым механизмом образования ледовых лавин ледника Колка.
Более 20 лет назад один из исследователей Колки, К.П. Рототаев, считал, что турбулентно-вязкий ледовый сель со значительным водосодержанием, подобный выбросу 1902 г., в современных условиях может, по-видимому, достигать выхода в Кармадонскую котловину. Фактически он предсказал сценарий Кармадонской трагедии.
Обвалы могут вызывать перекрывание русел горных рек и приводить к образованию горных озер. Естественно, что при этом коренным образом изменяется окружающий ландшафт, экосистемы, изменяется хозяйственная деятельность людей. За счет обвалов образовалось огромное количество горных озер, которые воздействуют на перекрытие, стараясь прорвать ее за счет давления воды.
Рис. 3.3. Участок обвала висячего льда и горной породы с гребня Джимарай-Майли
В случае прорыва перекрытия вода из озера устремится вниз, сметая на своем пути все живое. Таким образом, в случае перекрытия русел горных рек, обвалы закладывают условия для такого специфического ОЯП, как прорыв перекрытия горного озера. Наиболее известным в данном аспекте является Сарезское озеро в Таджикистане, получившее название Мургабской бомбы. Озеро Сарез образовалось в 1911 г. в результате перекрытия упомянутым выше самым большим в мире Усойским завалом реки Мургаб и ее долины.
Более того, считается, что причиной образования Усойского завала является многолетний подмыв рекой Мургаб своего правого берега, а Сарезское землетрясение вызвало обвал этой подмытой каменистой стены, высота которой составляла несколько сот метров. Озеро сразу стало заполняться водой, которая в том же 1911 г. затопила кишлак Сарез. По имени кишлака озеро получило свое название.
В настоящее время в озере скопилось около 17 км3 воды, а его наибольшая глубина достигает 500 м. Если Усойский завал будет прорван, например, землетрясением, или вода озера Сарез перельется через верх завала, например, при попадании в него мощного очередного горного обвала, то вниз устремится колоссальный селевой поток.
В 1993 г. в Вашингтоне прошел международный семинар по проблемам Аральского моря. Председатель делегации Таджикистана, выступивший с докладом, назвал зоны возможного поражения. Согласно его мнению, площадь такой зоны составляет 52 тыс. км2, включая части территории Таджикистана, Афганистана, Узбекистана и Туркмении, а количество населения в этой зоне равняется 5 млн. человек.
Существуют и более скромные оценки, но по данным Комитета по чрезвычайным ситуациям Таджикистана только на территории этой страны в зоне поражения могут оказаться 150 населенных пунктов с населением 280 тыс. человек. Потери в промышленности и сельском хозяйстве Таджикистана могут составить 22% и 38% соответственно. Прошло всего 90 лет, а проблема Сарезского озера с момента его образования достигла уровня потенциальной региональной экологической катастрофы в масштабах нескольких стран и Приаралья.
Обычно при обвалах погибают люди в зоне, попавшие под обвал, а также повреждаются дороги, железнодорожные пути, ЛЭП, сооружения в зоне поражения. При производстве горнопроходческих работ обвалы могут уничтожить результаты работ, привести к гибели людей, техники.
Прогнозирование обвалов представляет собой достаточно трудную задачу, поэтому основным методом борьбы с обвалами является использование специальных защитных инженерных сооружений и устройств: противообвальные сетки, стенки, карнизы, тоннели и т.п. Весьма важно располагать технические объекты не только с учетом обвалов, но и сопутствующих ОЯП.