критична поверхня ковзання
Зсув ґрунту — це швидкий рух схилом вниз гірських порід, ґрунту або уламків під дією сили тяжіння. Зсуви трапляються, коли рушійна сила тяжіння перевищує зсувну міцність матеріалу схилу, яка залежить від зчеплення, кута тертя та ефективного напруження, зниженого поровим тиском води. Вони варіюються від повільного повзання ґрунту (міліметри на рік) через ротаційні зсуви до катастрофічних кам'яних лавин, що рухаються зі швидкістю сотні кілометрів на годину.
Стійкість схилу кількісно вимірюється коефіцієнтом безпеки (FS): FS = утримуючі сили / рушійні сили. FS > 1 означає стабільність; FS = 1 означає межу руйнування; FS < 1 означає нестабільність. Ключові фактори, що знижують FS, включають крутизну схилу (через ерозію чи підмив), підвищений вміст води (що підвищує поровий тиск і знижує ефективне напруження), видалення підтримуючого матеріалу (природне або через будівництво) та землетруси (що додають динамічну рушійну силу й на короткий час перевищують статичну зсувну міцність).
Оцінка небезпеки зсувів поєднує геологічне картування, аналіз історичних інвентаризацій, моделювання стійкості схилу (аналіз нескінченного схилу, методи граничної рівноваги, моделювання методом скінченних елементів) і дистанційне зондування. Системи раннього попередження з GPS, екстензометрами, п'єзометрами та дощомірами відстежують передвісні рухи й ініціюють евакуацію. Зміна клімату посилює частоту зсувів у багатьох регіонах через інтенсифікацію опадів і прискорене танення вічної мерзлоти, яка дестабілізує гірські схили, раніше утримувані льодом.
Поширені тригери: інтенсивні або тривалі дощі (підвищують поровий тиск води в ґрунтах), землетруси (додають рушійну силу та зріджують насичені ґрунти), танення снігу, виверження вулканів, підмив річками чи хвилями, видалення рослинності (коріння, що стабілізує ґрунт) і людська діяльність — будівництво доріг, виїмка ґрунту або неналежне зрошення.
Коефіцієнт безпеки (FS) — це відношення сил, що чинять опір руйнуванню схилу (тертя і зчеплення вздовж потенційної поверхні руйнування), до рушійних сил (складова сили тяжіння вздовж цієї поверхні). FS = 1,0 означає, що схил на межі руйнування; FS < 1 означає, що руйнування неминуче. Інженери зазвичай проєктують схили з FS 1,3–1,5, залежно від наслідків руйнування.
Вода, що насичує ґрунт, підвищує поровий тиск води між частинками ґрунту. За принципом ефективного напруження Терцагі ефективне напруження (яке визначає тертя й зчеплення) дорівнює повному напруженню мінус поровий тиск. Зростання порового тиску знижує ефективне напруження, а отже й фрикційний опір ковзанню, що може призвести до FS нижче 1. Ґрунти, багаті на глину, особливо вразливі, оскільки поглинута вода знижує зчеплення і робить їх пластичними.
Селевий потік — це швидкорухома суміш води, ґрунту та подрібненої породи, що поводиться як в'язка рідина. На відміну від твердого зсуву ґрунту, який рухається як цілісна маса вздовж поверхні руйнування, селевий потік мобілізується і тече, наче густа суспензія, часто спрямована в долини й проходить великі відстані зі швидкістю 10–50 км/год. Селеві потоки особливо руйнівні, оскільки їх важко передбачити, і вони можуть затопити великі території.
Моніторинг використовує поєднання: GPS та InSAR (супутниковий радар) для вимірювання деформації поверхні, екстензометри для вимірювання розкриття тріщин, інклінометри для відстеження підповерхневого руху, п'єзометри для вимірювання порового тиску води та дощоміри для контролю тригерних опадів. Моделі машинного навчання зіставляють історичні дані про зсуви з кутом схилу, геологією, рослинним покривом і опадами, щоб створити регіональні карти сприйнятливості, які використовують у плануванні землекористування та системах раннього попередження.