Противооползневые мероприятия

защита от оползней

Защита от оползней, базовые принципы

Главное внимание инженера в геотехнической практике должно быть направлено на предупреждение оползней и стабилизацию склонов. Если нельзя избежать участков с развитием оползней, воздействие их на склон должно быть сведено до минимума; в этом случае необходимы детальные исследования и должны быть предложены соответствующие мероприятия по стабилизации.

Защита от оползней должна разрабатываться в составе комплексного геотехнического проектирования, в составе которого как правило, содержатся следующие виды работ:

сбор, изучение и анализ исходных данных: картографических материалов, данных о рекогносцировочных работах, предпроектные проработки и пр.;
исследовательские работы вкл. работы по геологоразведке, натурных испытаний, планирования и реализации работ по мониторингу, проведение опытных откачек из геологических скважин, лабораторных и полевых исследований физико-механических параметров горных пород и др.;
разработка проектной документации территориального или общестроительного уровня, разработка мероприятий по предупреждению, по предотвращению опасных склоновых процессов и явлений, разработка технических решений по устройству противооползневых защитных сооружений и конструкций, разработка проекта мониторинга на период эксплуатации защитных конструкций, физическое и/или математическое моделирование (аналитическое или численное) условий строительства защитных сооружений и условий развития опасных процессов или явлений, подготовка рабочей документации и др.;
сопровождение строительных работ, организация и ведение технического мониторинга за развитием опасных процессов, уточнение и корректировка данных инженерных-изысканиий, корректировка проектной и рабочей документации на строительство и др.

Противооползневые геотехнические мероприятия весьма разнообразны и намечаются в зависимости от их состояния и стадии развития. Когда оползень находится в первой стадии своего развития, правильная противооползневая профилактика и соответствующие предупредительные меры могут оказаться вполне достаточными для обеспечения его устойчивости. Оползни, находящиеся в активной стадии развития, требуют применения радикальных мер борьбы с ними.

Изучение оползней

Геотехническая деятельность по изучению оползней определяется теми же принципами, что и исследования, проводимые для других инженерных работ; однако особое внимание уделяется некоторым условиям и факторам.

Прежде всего инженер-геотехник должен выработать рабочую гипотезу о типах существующих или потенциально возможных движений масс на склонах, местоположении и форме поверхности или зоны скольжения и о факторах, которые могут вызвать деформации склона. Эти предположения должны быть подтверждены полевыми исследованиями и аналитическими или численными расчетами. В дополнение к геологическим условиям необходимо изучить некоторые другие характеристики.

Должны быть установлены все ослабленные поверхности, по которым могут произойти смещения пород, такие, как плоскости напластования, разрывы, протяженные трещины или поверхности скольжения древних недействующих оползней. Рекомендуется изучение микрорельефа местности и исследование уступов на склоне и у его подошвы.
В существующих оползнях определяется положение поверхности или зоны скольжения путем изучения керна буровых скважин. В скважинах положение поверхности скольжения иногда может быть установлено по искривлению ствола скважины. В особых случаях должна быть пройдена разведочная штольня, которая будет служить, кроме того, дренажной галереей.
В существующих оползнях должны быть установлены линии реперов, а их вертикальные и горизонтальные смещения необходимо регистрировать через соответствующие интервалы времени. Глубина поверхности скольжения может быть определена по векторам перемещения.

В существующих оползнях головная часть оползня должна быть детально изучена. Широкая зона развития трещин, падающих в сторону склона, указывает на глубокий оползень.

На опасных склонах необходимо определить пути питания пород атмосферными и подземными водами. С этой целью на различных глубинах в зависимости от предполагаемых гидрогеологических условий должны быть установлены пьезометры. В слабоводопроницаемых породах рекомендуется устанавливать приборы для измерения порового давления.
Должны быть измерены напряжения в нескольких точках на поверхности земли.

Расчеты устойчивости склонов

При изучении инженерно-геологических условий залегания пород необходимо определить состав, строение, состояние, физико-механические характеристики пород: удельный вес, пористость, коэффициент трещиноватости, удельное сцепление и угол внутреннего трения, сопротивление породы на сжатие и на сдвиг и др. Геотехнические расчеты направлены на получение объективной количественной оценки устойчивости склонов, на реологические параметры деформирования или скорости смещения пород и др. Эти данные можно получить на основе математического моделирования, выполнения численных или аналитических расчетов. Из описаний выше видно, насколько сложными могут быть причины и развитие деформаций склонов. Так как в сложных случаях геотехнические расчеты не всегда обеспечивают достоверные результаты, необходимо решить вопрос о правомерности их применения, чтобы не дискредитировать этот полезный метод. В крайних случаях комплексный геотехнический расчет может быть применен для объяснения данной задачи, так как он покажет, каким образом изменение факторов, направленное на укрепление склона и стабилизацию оползня, улучшит их современное состояние.

В подавляющем большинстве случаев выполняемые геотехнические расчеты имеют характер расчетов устойчивости. При изучении движений склонов необходимо определить коэффициент запаса устойчивости, т. е. величину, равную отношению сил, оказывающих сопротивление движению, к движущим силам, представляющим тангенциальную составляющую силы тяжести, которая вызывает оползание. Сопротивление определяется прочностью породы и возрастает с увеличением нормальных напряжений.

Следовательно, нормальная составляющая силы тяжести также входит в геотехнический расчет. Ниже поверхности грунтовых вод или под действием порового давления составляющая уменьшается при увеличении противодавления. Следует добавить, что коэффициент запаса, вернее его обратная величина, выражает долю прочности пород, необходимую для устойчивости склона.

Дальнейшие расчеты являются в настоящее время предметом дискуссий и требуют обширных знаний механики грунтов и механики скальных пород. В качестве начальной информации достаточно познакомиться с графиками Лобасова; они действительны для F=1 и только для U=0. Так как необходимо вводить определенную величину F (например, для склонов, сложенных глинистыми грунтами, она составляет 1,7), то величины с и ф должны быть уменьшены.

Недостатки геотехнических расчетов в целом сводятся к невозможности объективно оценить всю картину инженерно-геологических условий, характера нагрузок и воздействий, их стохастическую природу, в том числе за счет ограниченности получения исходных данных и ограниченности используемых расчетных методологий. Поэтому, задача по оценке устойчивости склона, по оценке развитию геологических и геотехнических процессов должна также выполняться на основе качественного экспертного анализа.

В существующих оползнях, для которых остаточное сопротивление породы определяется обратным расчетом устойчивости склона при К_у=1, относительно небольшое увеличение F (например, до 1,15) достаточно для стабилизации склона.

Очевидно, что изучение устойчивости склонов заслуживает большого внимания и с теоретической точки зрения.

Противооползневые геотехнические методы

Комплексный геотехнический подход, который должен применяться для укрепления склонов упоминался в описании выше; здесь дается обзор и основных способов и методов защиты от оползней которые закладываются на этапе геотехнического проектирования.

Планировка склона

Устойчивость опасного склона может быть обеспечена срезкой вверху, т. е. уменьшением веса активной части оползня и пригрузкой в его основании. Это особенно важно для склонов, масса пород которых не уменьшается вследствие поднятия. Разработка и удаление грунтов из выемок осуществляются мощными машинами, при этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы не нарушить устойчивость склона над оползнем при его планировке. Когда в подошве склона создается контрбанкет, рекомендуется обеспечить дренирование подстилающих слоев.

Дренирование оползня

Важным фактором, контролирующим движения масс на склонах, является гидростатическое давление, которое действует как боковое давление в порах и трещинах пород и как поднимающая сила, действующая на подошву водонепроницаемых или малопроницаемых пластов.

Необходимо обеспечить отвод дождевых вод и водотоков от участка оползня наикратчайшим путем, избегая протяженных горизонтальных осушительных канав. В тех местах, где имеется возможность инфильтрации воды из канала в склон, необходимо проложить трубы. Вся дренажная система должна постоянно поддерживаться в рабочем состоянии, особенно в зимние месяцы.

Подземный дренаж представляет одну из самых необходимых мер по предотвращению оползней. Если оползшие массы имеют мощность несколько метров, то дренажные траншеи углубляются механизмами и заполняются проницаемым материалом. Воды из глубоких частей массива дренируются буровыми скважинами, чаще пологонаклонными, глубины которых достигают 200 м. В северной Чехии была пробурена дренажная скважина глубиной 231 м, которая прошла в основном угольные пласты. Недостаток буровых скважин как дренажной системы состоит в том, что в разжиженных песках их редко можно пройти более чем на 60 м, и они часто заплывают. Большое преимущество дает сочетание горизонтальных и вертикальных дренажных скважин.

В равнинных областях горизонтальные скважины бурятся из выемок или из шурфов (шахт). В песчаных грунтах обычно используются колодцы, оборудованные соответствующими фильтрами и насосами. На действующих оползнях колодцы имеют меньший срок службы, чем горизонтальные дренажные скважины.

Закрепление оползневого склона

Часто рельеф склона не позволяет существенно уменьшить его средний угол и проложить дренаж. Если это и оказывается возможным, то нередко недостаточно для стабилизации склона. В этих случаях возводятся подпорные стенки, предназначенные для обеспечения равновесия сил. Геотехнические расчеты подпорных стенок выполняются очень тщательно. Вскрытие котлована для длинной поддерживающей стены часто активизирует движение оползня. Преимуществом обладают подпорные стенки в виде свай. Глубоко забитые сваи имеют низкое сопротивление сдвиговым напряжениям, и их удерживающую способность можно увеличить путем закрепления их верха анкерами, установленными в несмещенных породах.

Если грунтовые воды не дренированы выше подпорной стенки, то в период снеготаяния водонасыщенные поверхностные слои начнут оползать вниз по склону, часто перетекая через стенку. Следовательно, стабилизация неустойчивого склона без его дренирования не может считаться достаточной. Все вышеперечисленные противооползневые мероприятия должны сопровождаться покрытием склона проницаемым материалом для предохранения замерзания приповерхностного слоя.

Автомобильная дорога на подмываемом берегу реки Лиммат около Цюриха (Швейцария) должна была прокладываться над существующим транспортным путем. На мергелях, глинах и песчаниках нижней молассы сформировался обширный оползень, датируемый последней вюрмской межледниковой стадией. Детальные исследования показали, что любое воздействие на оползень активизирует локальные подвижки, если не принять тщательные меры предосторожности. Поддержание откосов выемки дороги следовало поэтому осуществить с помощью свай, закрепленных в несмещенных породах. Поскольку поступление подземных вод из песчаников и зоны разлома было одним из факторов, приведших к образованию оползней на склоне, водовмещающие пласты коренных пород были дренированы горизонтальными скважинами и колодцами. Опасный участок автомобильной дороги пересекался мостом. Сваи для основания опор моста были забиты в коренные породы. Выемки нижней автомагистрали также были закреплены сваями, а верхняя часть откоса выемки была облегчена с помощью каркасного сооружения из железобетона.

Для предотвращения оползания пород или для прекращения оползневой подвижки в определенных геологических и геотехнических условиях применяются подпорные стенки, сваи, контрбанкеты, контрфорсные столбы и др. Все эти геотехнические сооружения специально рассчитываются с учетом всех сдвигающих сил и сил удерживающих.

Основным условием при возведении подпорных сооружений является заложение их на несмещаемом фундаменте. В большинстве случаев в борьбе с оползнями применяются комплексные мероприятия: вместе с подпорными сооружениями закладываются дренажные галереи, производится уполаживающая срезка и планировка склона, устраивается контрбанкет и др.

Не исключены в геотехнической практике строительства крупных сооружений и такие противооползневые мероприятия, как полное удаление оползневых масс, например, с помощью гидромониторов.

Часто в качестве защиты от оползня, применяется цементация. Эта мера борьбы с оползнями может быть применена только в скальных трещиноватых породах при наличии пластовых трещин с уклоном к подошве оползня, частично заполненных глиной и являющихся плоскостями скольжения. Надо, однако, иметь в виду, что способ этот представляет и определенную опасность, связанную с утяжелением пород, и поэтому должен применяться с необходимыми мерами предосторожности.

Наша организация предлагает комплексные обследования оползнеопасных склонов и оползней с целью оценки их устойчивости и разработке мероприятий по предупреждению развития, предотвращению активизации оползневого процесса, а также разработки комплексного проекта инженерной защиты.

ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ПРОЕКТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИИ

Более полную информацию по разработке геотехнического проекта инженерной защиты от оползней, по выполнению геотехнических расчетов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.

< НАЗАД