Вайонтская катастрофа.

В октябре 1963 г. весь мир облетела весть о трагедии в Итальянских Альпах. Стихийное бедствие, постигшее один из горных районов, не было внезапным. Грозные предвестники надвигавшейся катастрофы фиксировались задолго до событий, ставших роковыми для тысяч людей. Ее причины и последствия изучены итальянскими специалистами Л. Мюллером, Л. Бройли и советским ученым И. М. Буачидзе.

В 1960 г. на южном склоне Альп, в узком ущелье р. Вайонт глубиной до 250 м, была построена арочная бетонная плотина. Высота ее достигала 265,5 м, толщина — 3,40 м (в верхней части) и 22,7 м (в нижней), длина гребня — 100,5 м. В ходе строительства было вынуто 385 тыс. м³ грунта и в тело плотины уложено 360 тыс. м³ бетона. За три года с момента завершения строительства гидроузла подпруженная река создала Вайонтское водохранилище.

9 октября 1963 г. в 22 часа 38 минут с левого борта водохранилища с высоты до 1200 м над дном долины обрушился громадный оползень-обвал объемом до 360 млн. м³ скальных пород. С быстротой курьерского поезда, за несколько секунд, оползень перелетел через ущелье Вайонт, не коснувшись его дна, и поднялся на правый берег на высоту до 140 м.

Оползень вызвал гигантский выплеск и почти полностью вытеснил воду из водохранилища. 114 млн. м³ воды взметнулись над гребнем плотины чудовищной волной высотой 246 м. Ревущим водопадом она обрушилась в нижний бьеф плотины и ринулась вниз по долине р. Вайонт, сметая все на своем пути. Волна смыла служебные помещения со всем обслуживающим персоналом, расположенные в ущелье Вайонт и, вырвавшись в главную долину р. Пьяве, уничтожила города Лонжероне, Пираго, Вилланова, Ривальта и Фае. Погибло 3000 человек (по другим сведениям, 1900 человек). В бурлящем потоке исчезла обсерватория, где велись тщательные наблюдения за динамикой развития оползня. Людей, видевших его стремительный срыв с горного склона, не осталось в живых. Плотина не не получила почти никаких повреждений.

Что же явилось причиной катастрофы? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо вкратце осветить геологическое строение района.

Геологический разрез левого берега долины р. Вайонт (по Л. Мюллеру и Л. Бройли, 1967, упрощено): 1 — пачка мергелей и мергелистых известняков, сползших в долину.

(стрелка—направление движения оползня Вайонт); 2 — массивный оолитовый известняк;

3 — разрывы; 4 — поверхность оползания; 5 — ущелье р. Вайонт.

Долина р. Вайонт вложена в широкую корытообразную синклинальную складку, крылья которой сложены массивными оолитовыми известняками, служащими основанием для плотины. На них залегает пачка мергелей и мергелистых известняков мощностью до 300 м, собранная в мелкие складки. Эти породы склонны к оползанию. В естественном состоянии они как бы покоятся на громадном «стуле», «сиденье» и «спинка» которого сложены упомянутыми толстослоистыми известняками. «Спинка» «стула» в глубине горы Ток наклонена под углом 45–50° в сторону долины р. Вайонт, а «сиденье» почти горизонтально и вместе с лежащей на нем толщей пород подтоплено водохранилищем. Такая структурная ситуация сыграла немаловажную роль в развитии оползня, а именно в формировании поверхности его смещения. Река Вайонт за миллионы лет прорезала известняково-мергелистую толщу. На месте чаши водохранилища был сравнительно широкий отрезок речной долины. В ее левом борту река выработала довольно пологую ступень Пианделла-Поцца, которая примыкала к нижней части северного склона горы Ток, где и произошли главные события. Дело в том, что здесь пласты пород были наклонены в сторону чаши водохранилища под углом более крутым (до 50°), чем склон горы Ток. Это остоятельство, а также то, что выше по склону пласты были собраны в крупную антиклинальную складку и по ее оси разорваны мощной трещиной, привело к следующему. Головы пластов оказались обнаженными на довольно высоких отметках г. Ток, что значительно облегчило просачивание атмосферных осадков и талых вод в мергелисто-известняковую толщу. При выходе пластов на пологую ступень Пианделла-Поцца они меняли свое залегание на почти горизонтальное, согласно общему наклону этой ступени. В ее нижней части пласты были подрезаны р. Вайонт. Такая ситуация обусловила интенсивную циркуляцию грунтовых вод в толще пород. Если ее верхняя часть свободно пропускала атмосферные осадки, то нижняя, состоящая из толстослоистых доломитизированных известняков, служила своеобразным водоупором, обладавшим незначительной фильтрацией. Здесь и формировался основной поток грунтовых вод, направленный к руслу р. Вайонт, что явилось одним из важных условий образования оползня, ибо за счет постоянного смачивания грунтовыми водами подошвы 300-метровой толщи, лежащей на водоупоре, уменьшались силы трения и общего сцепления ее со скальным массивом.

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. м³. 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. м³. 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.