Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

ANALYSIS OF THE EFFECTS OF GRAVITY ON THE ACTIVATION OF A MUD FLOW IN PHASE SIGIDOV (NEW AND FULL MOON) TO ENHANCE SECURITY

Politov S.I. 1 Mishin V.M. 1 Sidyakin P.A. 1 Chirkov A.A. 1
1 North-Caucasus Federal University
Рассмотрена возможность влияния сил гравитации в фазе сизигий (новолуния) на активизацию селевых потоков и оползней. На основании анализа длительных (в течение 47 лет – с 1960 по 2007 гг.) статистических наблюдений за сходом селевых потоков на территории Центрального Кавказа составлена сводная таблица и календарный график схода селевых потоков в увязке с лунным календарём. На основе статистических данных показано, что активизация селевых очагов проявляется в период сизигий, то есть, когда Луна и Солнце расположены на одной линии по одну сторону от Земли. Установлено, что на границе фаз сизигий – «полнолуние» сход селевых потоков учащается в 3 раза. Проведены лабораторные исследования по моделированию системы «грунтовая масса – силы гравитации». В качестве модели грунта в предельном состоянии использовали песок средней зернистости, перемешанный с металлической стружкой. Экспериментально установлено, что при воздействии силы гравитации на массив модели неравновесного грунта (песок, перемешанный с металлической стружкой в магнитном поле, моделирующем силы гравитации, создаваемые Луной и Солнцем в фазе сизигий) угол естественного откоса изменился с 36 до 34°, то есть уменьшился на 2°. Это подтверждает активирующее влияние сил гравитации в период сизигий на слои грунта, находящиеся в предельном состоянии. Таким образом, установленная статистическая связь оползней и селевых потоков с фазой сизигий объясняется гравитационным влиянием Луны и Солнца на активизацию поведения грунтовых массивов в селевых очагах, находящихся в условиях неустойчивого равновесия.
The possibility of the influence of gravitational forces in the phase of syzygy (new moon) on the activation of landslides and mudflows. Based on the analysis of long-term (for 47 years – from 1960 to 2007) for the statistical surveys mudflows in the Central Caucasus, compiled a summary table and schedule mudflows in conjunction with the lunar calendar. On the basis of statistical data shows that the activation of mud foci is shown during syzygy, that is, when the Moon and Sun are aligned on one side of the Earth. It was found that the interfacial syzygy – «Full Moon – New Moon», mud flows quickens 3 times. The laboratory simulation studies of the «dirt mass – the force of gravity». As a soil model in the limit state using medium grit sand mixed with metal shavings. Experimentally found that when exposed to the force of gravity on an array of non-equilibrium model of soil (sand, mixed with metal shavings in a magnetic field simulating gravity created by the Moon and the Sun in the phase of syzygy) changed the angle of repose 36 to 34° with, ie decreased by 2°. This confirms the activating effect of gravitational forces during syzygy on the soil layers that are in the limit state. Thus, the established statistical relationship of landslides and debris flows with the phase of the syzygy is explained by the gravitational influence of the moon and sun to enhance the behavior of soil masses in the mud foci in situations of unstable equilibrium.
the force of gravity
the phase of the syzygy
the Moon
mudflow
landslide
mudflow
hearth
1. Alikhova T.N. i dr. Geologicheskij slovar. t. 2, m.: mir knigi, 1978, 136 р.
2. Vinogradov Yu.В., Vinogradova T.A. Determinirovannoe modelirovanie selevykh potokov razlichnogo tipa. // sb. tr. severo-kavkazskogo instituta po proektirovaniyu vodokhozyajstvennogo i meliorativnogo stroitelstva. vyp. 20. – Pyatigorsk, skipvims, 2014, рр. 45–50.
3. Politov S.I. K voprosu obespecheniya nadezhnosti osnovanij zdanij i sooruzhenij. aktualnye problemy fundamentostroeniya na yuge rossii // mat. rossijskoj n/p konf. yurgtu // Novocherkassk, yurgtu (npi), 2010, рр. 192–195.
4. Rejd. l. Magiya luny. Kak upravlyaet luna nami. m.: mir knigi, 2006, 127 р.
5. Seynova I.B., ZolotarYov E.A. Ledniki i seli Prielbrusya. M.: Novyiy mir, 2001, 203 р.
6. Chernomorec S.S. Selevye ochagi do i posle katastrof. M.: novyj mir, 2005, 180 р.

Известно, что спутник Земли – Луна силами гравитации влияет на уровень морских приливов и отливов. Когда Луна расположена в фазе сизигий относительно Земли (Луна и Солнце расположены с одной стороны Земли), гравитационные силы между Землёй и Луной максимальны.

Исходили из объяснения физической причины активации селевых потоков в зависимости от изменения гравитационного влияния Луны и Солнца в фазе сизигий, которое, несмотря на незначительный эффект, может оказывать активирующее воздействие на поведение грунтовых массивов в селевых очагах, находящихся в условиях неустойчивого равновесия [2].

Целью работы является рассмотрение возможности влияния сил гравитации в фазе сизигий (новолуния) на активацию оползней и селевых потоков.

Материалы и методы исследования

На основе литературных данных было изучено соответствие дат расположения Луны в фазе сизигий (полнолуния и новолуния) относительно Земли и схода селевых потоков по литературным источникам [5, 6]. Результаты представлены в таблице.

Статистические данные схода селевых потоков в горах Центрального Кавказа в период 1960–2007 гг.

Дата схода селя

Место схода

Характер, причина

Лунный день

Литература

1

2

3

4

5

01.08.1960

Герхожан-Су

В десятидневный срок до схода селя выпали обильные осадки, жаркая погода 26…30 июля привела к активному таянию ледников

10

Черноморец, с. 43 [5]; Сейнова, с. 128, 129, табл. 22 [6]

14.08.1961

Герхожан-Су

Деградация морено-ледниковой системы в верховьях реки Герхожан-Су

4

[5] Черноморец, с. 43 [5]; Сейнова, с. 129 [6]

31.07.1962

Герхожан-Су

1

03.08.1963

Койсюрюльген

Единичный, слабый, снеговой характер

15

Сейнова, с. 154, табл. [6]

03.08.1966

Кубасанты, Адылсу

Сель смешанного гляцио-ливневого генезиса

17

Сейнова, с. 118, 137

05.08.1967

Кубасанты, Терскол

Гляцио-ливневый характер = ливни + таяние ледника Терскол

29

Сейнова, с. 118, 137 [6]

31.07.1968

Терскол

Гляцио-ливневый характер = ливни + таяние ледника Терскол

7

Сейнова, с. 113 [6]

20.07.1970

Челмас, Сабалыксу

Локальный, средний, ливневый характер

18

Сейнова, с. 154, табл. [6]

20.07.1972

Сагаевский

Единичный, средний, ливневый характер

11

28.06.1973

Кубасанты

Микросель, образованный в результате обрушения оползня в нижнем течении Кубасанты

27

Сейнова, с. 137 [6]

28–29.07.1937

Адырсу

Единичный, средний, гляцио-ливневый характер

28–1

Сейнова, с. 154, табл. [6]

21–23.07.1974

Кубасанты

Микросели, образованные в нижнем течении Кубасанты, в результате подвижки обрушения подошвы оползня, происходящего вне зависимости от метеоусловий

2–4

Сейнова, с. 137 [6]

1–3.07.1974

Кубасанты

12–14

09.06.1975

Кубасанты

1

05.07.1975

Кубасанты, Адыпсу

Средний, гляцио-ливневый характер

26

Сейнова, с. 137 [6]

11.08.1977

Герхожан-Су, Адыпсу, Терскоп

Смешанный гляцио-ливневый характер, вызван обильными осадками

26

Сейнова, с. 113, 118, 130 (табл. 23, стр. 130) [6]

19.07.1978

Азау

Прорыв ледникового озера на ледоразделе Большого и Малого Азау

15

Сейнова, с. 105 [6]

26.07.1979

Адыпсу

Смешанный гляцио-ливневый характер, вызван обильными осадками

4

Сейнова, с. 118 [6]

26.07.1980

Адырсу

Локальный, средний, гляцио-ливневый характер

18

Сейнова. с. 154 [6]

18.07.1983

Кулумкол-Су

Ливневый дождь над мореной привёл к обрушению селевого желоба

9

Черноморец, с. 97 [5]

19.07.1983

Карабаши, Адыпсу, Кубасанты

Смешанный гляцио-ливневый характер

10

Сейнова, с. 109, 118, 137 [6]

19.07.1984

Терскоп

Гляцио-ливневый характер

21

Сейнова, с. 113 [6]

25.07.1984

Кубасанты

Ливневый характер

26

Сейнова, с. 137 [6]

10.07.1985

Кандыбашсу

Единичный, слабый, ливневый характер

22

Сейнова, с. 154 [6]

04.09.1985

Азау

Единичный, слабый, ливневый характер

20

10.08.1986

Азау

Единичный, слабый, ливневый характер

6

1

2

3

4

5

05.09.1986

Кулумкол-Су

Изменение подземных путей стока и перераспределение путей стока в привершинной части морены.

2

Черноморец, с. 98 [5]

18–20.06.1987

Кубасанты

Микросели, образованные в нижнем течении Кубасанты, в результате подвижек и обрушения подошвы оползня, происходящих вне зависимости от метеоусловий

22–24

Сейнова, с. 137 [6]

24–26.06.1987

Кубасанты

28–1

Сейнова, с. 137 [6]

25.07.1987

Терскоп

Гляцио-ливневый характер

1

Сейнова, с. 113 [6]

01.08.1989

Кубасанты

Ливневый характер

1

Сейнова, с. 137 [6]

29.08.1994

Сагай

Единичный, средний, ливневый характер

23

Сейнова, с. 137 [6]

15.07.1995

Сагаевский, Челмас, Адырсу, Кыртык

Локальный, средний, ливневый характер

19

Сейнова, с. 137 [6]

12.08.1995

Терскоп, Адылсу

Смешанный гляцио-ливневый характер

17

Сейнова, с. 113, 118 [6]

25–28.07.1996

Гарабаши, Азау, Адыпсу, Адырсу

Массовый, крупный, гляцио-ливневый характер

11–14

Сейнова, с. 154, табл. [6]

20.08.1999

Герхожан-Су

Многолетнее формирование селевого массива в перигляциальной зоне ледника Каяарты

10

Сейнова, с. 134, [6]

Черноморец, с. 44 [5]

18–25.07.2000

Герхожан-Су

Таяние ледников Западной Каяарты

18–25

Черноморец, с. 58 [5]

20–21.06.2002

Каяарты-Су

Экстремальные ливни, которые привели к формированию селевых потоков и наносоводных паводков + насыщение водой моренных отложений

11–12

Черноморец, с. 70 [5]

05.07.2002

Каяарты-Су

Перекрытие русла реки оползнями

25

Черноморец, с. 70 [5]

20.09.2002

Геналдон

Ледово-каменный обвал ледника Колка в р. Геналдон привёл к формированию грязекаменного селя

14

Черноморец, с. 111 [5]

В целях получения качественной картины вероятности уменьшения прочностных характеристик грунтовой массы были проведены следующие лабораторные исследования по моделированию системы «грунтовая масса – силы гравитации» [3]. В качестве грунта использовался песок средней зернистости, перемешанный с металлической стружкой. Угол естественного откоса полученной массы, определённый на типовом лабораторном приборе по определению угла естественного откоса грунта, составил 36°.

Результаты исследования и их обсуждение

Экспериментально было показано, что при дальнейшем воздействии силы гравитации на массив грунта (которые моделировали собой силы гравитации, создаваемые Луной и Солнцем в фазе сизигий – полнолуния) угол естественного откоса уменьшился на 2°.

Таким образом, экспериментально установлено активизирующее влияние сил гравитации на массив грунта, находящийся в состоянии предельного равновесия.

Причиной возникновения селевого потока различных типов считается сочетание трёх критических условий: наличия рыхлообломочной горной породы, воды и уклона [1, 2]. При этих условиях создается состояние массива грунта близкое к критическому – предельное состояние грунтов в зоне селевого очага. Поэтому есть основания полагать, что активирующим фактором на изменение предельного состояния слоев грунта – активизацию оползней и селевых потоков может быть изменение сил гравитации в фазе сизигий.

Был проведен статистический анализ результатов схода селей, выполненных ранее И.Б. Сейновой, Е.А. Золотарёвым [5] и С.С. Черноморцем [6], в регионе Центрального Кавказа за 47-летний период (1960–2007 гг). Результаты анализа схода селей, показанных в таблице, представлены графически на рисунке.

pic_33.wmf

График прохождения селевых потоков в увязке с лунным календарём, построенный на основании результатов таблицы

На основе рисунка была установлена статистическая связь гравитационного влияния Луны и Солнца в фазе сизигий на поведение грунтовых массивов в селевых очагах, находящихся в условиях предельного равновесия (рисунок).

Из рисунка следует, что в период максимального воздействия сил гравитации (в фазе сизигий) сход селевых потоков значительно учащается.

Активизацию схода селевых потоков в фазе сизигий можно объяснить следующим. В фазе новолуния наблюдается максимальная активность сил гравитации (притяжение земной поверхности Луной и Солнцем) на земные процессы и в этом случае приливная волна в открытом океане достигает 1 м (на поверхности суши – 0,25 м) [4]. Вектор силы гравитации «Солнце – Луна» направлен на участок земной коры, т.е. суммарная сила гравитации снижает силу давления грунтов на наклонной плоскости. Тогда возрастает сила, действующая на слои грунтов, находящеися на наклонной плоскости, что является активирующим фактором критического состояния грунтов. Возможно, происходит ослабление межмолекулярных связей между твёрдыми частицами грунта, между которыми находится вода, обволакивающая твёрдые включения.

Заключение

1. На основе статистических данных установлено, что количество селей, выявленных в течение 47-летнего периода наблюдений (1960–2007 гг.), сошедших в районе Центрального Кавказа, проявили свою активность в фазы сизигий и оказались значительно чаще наблюдаемых сходов за этот период.

2. Впервые показано, что возможен процесс активизации возникновения селей за счет изменения гравитационных сил в период фазы сизигий (Луна и Солнце расположены вдоль линии с одной стороны Земли), когда гравитационные силы воздействия на участки земной коры по направлению вектора воздействия сил гравитации максимальны.

3. Для повышения безопасности не рекомендуется осуществлять туристские маршруты в фазы сизигий на склонах гор Центрального Кавказа, где существует возможность активизации селевых потоков.

4. В целях подтверждения выдвигаемой гипотезы необходимо проведение анализа статистических исследований по активизации селевых очагов в фазы сизигий в других регионах России.

Рецензенты:

Янукян Э.Г., д.ф.-м.н., декан инженерного факультета, Северо-Кавказский федеральный университет, филиал, г. Пятигорск;

Казуб В.Т., д.т.н., профессор, зав. кафедрой физики и математики, Пятигорская государственная фармацевтическая академия, г. Пятигорск.