Способ укрепления оползневого склона

Изобретение относится к строительству, в частности к предотвращению опасной активизации оползней на урбанизированной территории и рациональному использованию оползнеопасных участков, особенно в стесненных городских условиях. Технической результат - ликвидация угрозы активизации глубоких оползневых подвижек и формирования новых оползневых блоков и эффективное использование оползнеопасной территории и подземного пространства. Это достигается тем, что способ укрепления оползневого склона путем преобразования потенциального оползневого блока в устойчивое подземное эксплуатируемое сооружение включает определение длины, ширины и глубины оползневого блока, определение сцепления, угла внутреннего трения и удельного веса грунта деформирующегося горизонта, в котором проходит выположенная, по существу, горизонтальная часть поверхности скольжения оползневого массива, для возведения подземного эксплуатируемого сооружения производят удаление грунта в массиве потенциального оползневого блока по размерам разгружающей выработки: длина L≥l; ширина В≥b; глубина Н≥h-((2с·tg(45+ϕ/2))/γ), где L, В и Н - соответственно длина, ширина и глубина разгружающей выработки /м/, l, b и h - соответственно определенные длина, ширина и глубина оползневого блока; с, ϕ и γ - соответственно сцепление /кПа/, угол внутреннего трения /град./ и удельный вес /кН/м3/ грунта деформирующегося горизонта, снижая углублением выработки бытовое давление на деформирующийся горизонт до значения его структурной прочности, затем продолжают удаление оползневых масс с верхней части склона, выравнивая оползневую террасу и устраняя возможность появления сдвигающих сил. Глубину выработки и вес подземного сооружения могут регулировать путем повышения структурной прочности деформирующегося горизонта под дном выработки, например, инъекцией укрепляющего раствора до прочных слоев, уменьшая или увеличивая Н и соответственно увеличивая или уменьшая бытовое давление или изменяя указанным образом допустимый вес подземного сооружения. В подземном сооружении могут организовывать перехват потоков подземных вод и понижение их уровня в окружающих грунтовых массивах, а к каркасу подземного сооружения или к его фронтальной стене могут прикреплять тело оползневого блока, например, посредством анкеров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к предотвращению опасной активизации оползней на урбанизированной территории и рациональному использованию оползнеопасных участков, особенно в стесненных городских условиях, путем создания в нем подземного эксплуатируемого строительного сооружения.

Известен способ укрепления оползневого склона путем осуществления пригрузки у основания коренного грунтового массива, в виде анкерного крепления или контрфорса, с расположением ее между оползневыми гребнями с интервалом, меньше длины оползневого блока [1].

В данном способе стабилизацию напряженного состояния в оползнеопасном коренном грунтовом массиве создают пригрузкой, расположенной у его основания, обеспечивая устойчивость массива и препятствуя образованию новых оползневых блоков, поскольку интервал между участками, где выполнена пригрузка, меньше длины оползневого блока.

Недостатком данного способа является то, что сохраняется неизменным коренной грунтовый массив, примыкающий к оползневому склону, и сохраняется угроза активизации оползневого процесса с образованием в массиве новых оползневых блоков. Это может произойти при изменении условий пригрузки коренного массива со стороны склона, возникновении оползневых деформаций в межоползневых гребнях, снижении устойчивости самого массива, например, вследствие выпадения аномального количества атмосферных осадков или сейсмического воздействия. Кроме того, вследствие сохранения опасности возможной активизации оползневого процесса склоновая территория и прибровочная полоса плато имеют существенные ограничения по хозяйственному использованию.

Известен способ закрепления оползневых склонов путем погружения в грунты оползня инъекторов с шагом 1,0-2,5 м по профилям, расположенным 1,0-2,5 м друг от друга и перпендикулярно его фронту движения, с заглублением инъекторов на 0,5-1,5 м ниже плоскости скольжения оползня с инъектированием уплотняющего раствора под нарастающим давлением до образования гидроразрывных полостей, с созданием вокруг инъекторов уплотненных зон радиусом 1,5-2,5 м, которые перекрывают или соприкасаются друг с другом в плане и по глубине тела оползня /2/.

Однако данный способ наиболее эффективен для закрепления неглубоких оползней типов сдвига - скольжения и разжижения - течения, где оползневые массы представлены разуплотненными, часто обводненными грунтами, а тело оползня разбито многочисленными трещинами. Закрепление глубоких блоковых оползней данным способом потребует больших трудозатрат, связанных с бурением большого количества глубоких скважин. И даже при выполнении всех работ не может быть обеспечено полное предотвращение возможной активизации глубоких оползневых подвижек и образование новых оползневых блоков, поскольку сохраняются большие давления грунтовых массивов на деформирующиеся горизонты и возможность изменения напряженного состояния и снижения устойчивости склона.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ укрепления оползневого склона, включающий удаление с верхней части склона грунтовых масс и образование разгружающей массив горной выработки /3/.

Недостатком этого способа является то, что удалением грунта и созданием горной выработки (более пологого откоса) преследуется цель - снижение сдвигающих сил, но не обеспечивается предотвращение возможной активизации глубоких подвижек.

На участках с развитием глубоких блоковых оползней в оползневую зону попадают тело оползня, состоящее из смещенных относительно монолитных блоков, и коренной грунтовый массив, отделяемый от тела оползня надоползневым уступом (стенкой срыва). Удаление грунта с верхней части оползневого склона повышает устойчивость тела оползня, но увеличивает высоту надоползневого уступа и соответственно снижает устойчивость коренного грунтового массива, поскольку уменьшается пригрузка на деформирующийся горизонт со стороны склона. Для повышения устойчивости коренного грунтового массива, примыкающего к оползневому склону, производят удаление грунта с верхней его части и образование горной выработки в виде уположенного откоса либо в виде террасы.

Однако удаление грунта в сравнительно небольших объемах с целью повышения устойчивости склона до требуемого значения не гарантирует предотвращение возможной активизации оползня и катастрофического его развития с образованием нового оползневого блока. Кроме того, большие срезки (удаление) грунта на урбанизированных территориях часто невозможны в связи с существующей техногенной нагрузкой.

Комплексирование данного способа с другими, например, с созданием контрбанкета в нижней части склона, строительством подпорной стенки со свайным и анкерным креплением позволяет повысить устойчивость склона, остановить движение оползня, однако не снимает в полной мере угрозу активизации оползневого процесса и возможности образования нового оползневого блока с локализацией основных смещений в прибровочной части склона.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков, ликвидация угрозы активизации глубоких оползневых подвижек и формирования новых оползневых блоков и эффективное использование оползнеопасной территории и подземного пространства за счет обеспечения возможности строительства на них подземных эксплуатируемых сооружений каркасного или монолитного типа.

Это достигается тем, что способ укрепления оползневого склона путем преобразования потенциального оползневого блока в устойчивое подземное эксплуатируемое сооружение включает определение длины, ширины и глубины оползневого блока, определение сцепления, угла внутреннего трения и удельного веса грунта деформирующегося горизонта, в котором проходит выположенная, по существу, горизонтальная часть поверхности скольжения оползневого массива, для возведения подземного эксплуатируемого сооружения производят удаление грунта в массиве потенциального оползневого блока по размерам разгружающей выработки:

длина L≥l; ширина В≥b; глубина

где L, В и Н - соответственно длина, ширина и глубина разгружающей выработки /м/,

l, b и h - соответственно определенные длина, ширина и глубина оползневого блока;

с, ϕ и γ - соответственно сцепление /кПа/, угол внутреннего трения /град./ и удельный вес /кН/м3/ грунта деформирующегося горизонта,

снижая углублением выработки бытовое давление на деформирующийся горизонт до значения его структурной прочности, затем продолжают удаление оползневых масс с верхней части склона, выравнивая оползневую террасу и устраняя возможность появления сдвигающих сил. При этом глубину выработки и вес подземного сооружения регулируют путем повышения структурной прочности деформирующегося горизонта под дном выработки, например, инъекцией укрепляющего раствора до прочных слоев, уменьшая или увеличивая Н и соответственно увеличивая или уменьшая бытовое давление или изменяя указанным образом допустимый вес подземного сооружения. Кроме того, в подземном сооружении организуют перехват потоков подземных вод и понижение их уровня в окружающих грунтовых массивах, а к каркасу подземного сооружения или к его фронтальной стене прикрепляют тело оползневого блока, например, посредством анкеров.

Способ предназначен для предотвращения развития глубоких оползневых подвижек, механизм образования которых заключается в следующем. Начальные деформации массива в допредельном состоянии (до образования поверхности скольжения) происходят по схеме сжатия в виде преимущественной осадки грунтовой толщи. При этом под весом покрывающих пластов (бытового давления) деформируется, раздавливается горизонт (деформирующийся горизонт), структурная прочность грунта σстр которого меньше действующего вертикального давления σh:

стр=2с·tg(45+ϕ/2), где с сцепление в кПа, ϕ - угол внутреннего трения грунта /град./

σh=γ·h, где γ - удельный вес /кН/м3/, h - глубина оползневого блока /м/).

Вблизи склона возникают условия подвижки грунтов деформирующегося (раздавливаемого) горизонта в сторону склона. Происходит проседание и прогиб вышележащего массива с образованием затем трещины закола, и в катастрофическую фазу оползневого цикла - стадию основного смещения, отделением и оседанием по крутой криволинейной поверхности скольжения нового глубокого оползневого блока. Крутая криволинейная поверхность скольжения переходит на оползневом склоне в почти горизонтальную унаследованную поверхность сдвига ранее сместившихся блоков оползневого тела. Под давлением нового оползневого блока глубокие подвижки на склоне могут происходить в течение длительного времени. Деформации прекратятся, когда активное давление указанного блока будет уравновешено реактивным сопротивлением тела оползня. Но при этом, как правило, достигает критического значения высота надоползневого уступа (стенки срыва) и возникают условия предельного равновесия коренного грунтового массива, возможной активизации оползневого процесса с формированием нового оползневого блока.

На фиг.1 изображен план оползневого участка с разгружающей коренной грунтовый массив горной выработкой и подземным сооружением.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Способ осуществляют следующим образом.

В результате обследования территории, анализа материалов инженерно-геологических и геофизических исследований коренного грунтового массива (1) и оползневого тела (2), оценки оползневой обстановки уточняют механизм глубоких подвижек, особенности формирования и развития оползневых блоков, их размеры, свойства грунтов деформирующегося горизонта (3), в котором проходит выположенная, почти горизонтальная часть поверхности скольжения (4) оползневого массива, состоящего из смещенных относительно монолитных блоков. Определяют размеры необходимой разгружающей выработки (5): длина L≥l, ширина В≥b; глубина где L, В и Н - размеры разгружающей горной выработки, a l, b и h - длина, ширина и глубина оползневого блока; с, ϕ и γ - сцепление, угол внутреннего трения и удельный вес грунта деформирующегося горизонта. В горной выработке создают подземное сооружение (6) с прочным, например железобетонным, каркасом. Для повышения надежности укрепления склона структурную прочность деформирующегося горизонта в основании подземного сооружения искусственно повышают (7) под дном горной выработки, например, путем инъекции укрепляющего раствора до прочных слоев (8) и таким образом регулируют глубину выработки, например, уменьшают Н и соответственно увеличивают бытовое давление или загрузкой подземного пространства повышают вес подземного сооружения. В подземном сооружении организуют перехват потоков подземных вод, образуя сток по тыловой стене подземного сооружения и сброс вод по трубам, расположенным в донной части, осушение оползневого массива, например, посредством дренажных горизонтальных скважин (10), которые осуществляют из фронтальной стены сооружения, располагая их в теле оползня ниже уровня подземных вод, обеспечивая его снижение в необходимых пределах. Также из фронтальной стены подземного сооружения к его устойчивому прочному каркасу прикрепляют оползневое тело, например, путем анкерного крепления (11). Затем продолжают удаление оползневых масс (12) с верхней части склона, выравнивая оползневую террасу и устраняя возможность появления сдвигающих сил.

Пример.

В Москве на берегу р.Москвы у Карамышевского проезда началась катастрофическая активизация глубокого блокового оползня. Протяженность участка активизации оползневого процесса составила около 330 м. Длина оползневого блока, отделившегося от плато достигла 250 м, ширина с учетом откоса надоползневого уступа - около 25 м, глубина - 31 м. В движение пришел весь склон, включая подвижки тела оползня по горизонтальной поверхности скольжения. Создалась непосредственная угроза Храму Животворящей Троицы в Хорошево и жилому поселку. Ряд церковных и поселковых сооружений уже попали в зону разрушения. Вблизи участка находятся очистные сооружения и дюкеры. После выполнения изыскательских, мониторинговых и проектных работ приступили к выполнению противооползневых мероприятий: дренажные сооружения в верхней части тела оползня (прорези, колодцы), отсыпка бермы высотой 3-5 м и выполнение свайного железобетонного ростверка (длина свай, диаметром 750 мм, до 30 м, протяженность железобетонного ростверка 350 м). Стоимость выполнения укрепительных работ согласно проекту составит около 700 млн. руб. При этом практически полностью уничтожается парковая растительность на оползневом склоне во всей зоне проведения строительных работ. Новый оползневый блок останавливается в промежуточном положении (его оседание составило около 3 м при высоте склона 19 м), деформации прекращаются. Однако возможность их активизации в будущем, при изменении условий развития оползневого процесса, полностью не устранена. Кроме того, старый оползневый цирк в Хорошево, в пределах которого произошла данная активизация оползневого процесса, имеет протяжение 1400 м. На оставшейся части оползневого цирка ситуация не лучше, чем была на описанном участке перед активизацией оползневого процесса. Более того, высота склона и высота надоползневого уступа на втором участке несколько выше, чем на первом. Инженерно-геологические условия развития оползневого процесса и геологическое строение обоих участков сходны.

Прибровочная часть плато на втором участке практически не застроена, что позволяет использовать предложенный способ укрепления оползневого склона.

Принимаем ширину возможного оползневого блока 25 м (максимальная ширина блока на 1-ом участке). Длина блока будет не меньше, чем на первом участке. Примем l=270 м (с учетом больших размеров второго участка). Деформирующимся горизонтом, судя по участку 1, являются юрские глины волжского и оксфордского ярусов. Поверхность скольжения (выположенная ее часть) находилась на отметке 115,0 м. При этом глубина блока составила 31 м. Глины оксфордского яруса юрской системы, залегающие в коренном грунтовом массиве на отметке 115 м, имеют структурную прочность σстр=98,1 кПа (ϕ=19°; с=35 кПа; γ=17,2 кН/м3).

Отметка плато на участке 2 - 152,0 м. Глубина блока составит 37 м. Глубина разгружающей массив горной выработки под подземное сооружение определится из формулы:

Таким образом, размеры горной выработки составят:

L≥270 м; В≥25 м; Н≥31 м.

Фронтальную часть горной выработки располагают у основания надоползневого уступа (см. фиг.1; 2), а тыловой ее контур - на плато, принимая В≥25 м. Поскольку критическая ситуация по устойчивости надоползневого уступа сложилась почти на всем протяжении второго участка, примем протяженность горной выработки 500 м. В созданном подземном сооружении можно разместить 8-уровневый гараж. Следует отметить, что большая часть фронтальной стены сооружения - надземная (высотой около 20 м). Т.е. здесь могут быть расположены, например, выставочные залы и другие помещения культурно-развлекательного назначения. Кроме того, каркас подземного сооружения может быть использован в качестве фундамента наземных зданий и сооружений. Учитывая расположение участка, большую потребность города в гаражных помещениях и участках под автостоянку, строительство указанного подземного сооружения может быть выполнено без расходов городского бюджета (за счет инвесторов) с приобретением больших площадей для городских нужд. Кроме того, по сравнению с 1-ым участком, предлагаемый способ укрепления оползневого склона позволяет полностью сохранить сложившуюся экосистему на склоновой территории. Удаляемый грунт при создании разгружающей горной выработки и подземного сооружения частично может быть использован для отсыпки пригружающего склон контрбанкета в нижней его части и создания набережной, устраняя возможность размыва прибрежной части склона.

Таким образом, предлагаемый способ полностью устраняет опасность возникновения оползневых деформаций, тем более катастрофического их развития, разгружает давление на деформирующийся горизонт до безопасного уровня, заменяет объем грунтового массива в пределах потенциального оползневого блока устойчивым подземным сооружением, обеспечивая эффективное укрепление оползневого склона на участке развития опасных глубоких оползневых подвижек и использование подземного пространства.

Источники информации

1. SU 1794145 A3, 18.04.91.

2. Оползни. Исследование и укрепление. / Под редакцией Р.Шустера и Р.Кризека (пер. с англ.). - М.: "Мир". 1981. С.255-256.

3. Постоев Г.П. Глубокие блоковые оползни на урбанизированных территориях / Инженерно-геологические проблемы урбанизированных территорий // Материалы международного симпозиума. Екатеринбург. Издательство "АКВА-ПРЕСС". 2001. Том 1. С.335-342.

1. Способ укрепления оползневого склона путем преобразования потенциального оползневого блока в устойчивое подземное эксплуатируемое сооружение, включающий определение длины, ширины и глубины оползневого блока, определение сцепления, угла внутреннего трения и удельного веса грунта деформирующегося горизонта, в котором проходит выположенная, по существу, горизонтальная часть поверхности скольжения оползневого массива, причем для возведения подземного эксплуатируемого сооружения производят удаление грунта в массиве потенциального оползневого блока по размерам разгружающей выработки: длина L≥l; ширина В≥b; глубина

где L, В и Н - соответственно, длина, ширина и глубина разгружающей выработки (м),

l, b и h - соответственно, определенные длина, ширина и глубина оползневого блока;

с, ϕ и γ - соответственно, сцепление (кПа), угол внутреннего трения (град.) и удельный вес (кН/м3) грунта деформирующегося горизонта, снижая углублением выработки бытовое давление на деформирующийся горизонт до значения его структурной прочности, затем продолжают удаление оползневых масс с верхней части склона, выравнивая оползневую террасу и устраняя возможность появления сдвигающих сил.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубину выработки и вес подземного сооружения регулируют путем повышения структурной прочности деформирующегося горизонта под дном выработки, например, инъекцией укрепляющего раствора до прочных слоев, уменьшая или увеличивая Н и, соответственно, увеличивая или уменьшая бытовое давление, или изменяя указанным образом допустимый вес подземного сооружения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в подземном сооружении организуют перехват потоков подземных вод и понижение их уровня в окружающих грунтовых массивах.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что к каркасу подземного сооружения или к его фронтальной стене прикрепляют тело оползневого блока, например, посредством анкеров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при укреплении откосов насыпей автомобильных и железных дорог, устройстве обваловки трубопроводов, укреплении кюветов и других малых водостоков, а также при строительстве других сооружений в зоне вечномерзлых грунтов и близких к ней территорий, а также при сооружении временных дорог в сложных условиях (не закрепленные пески, обводненные участки, сложенные глинистыми или органогенными грунтами и т.д.).

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям оснований грунтовых площадок, и может быть использовано при строительстве магистральных трубопроводов, при быстром возведении дорог, аэродромов, площадочных объектов, укреплении береговой полосы и различных откосов.

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению оснований и фундаментов зданий, сооружений. .

Изобретение относится к природоохранному обустройству территорий и может быть использовано в качестве противоэрозионной защиты склонов и других объектов. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к укреплению грунтовых откосов при строительстве автомобильных дорог и выборе площадок под малоэтажное строительство на берегу водоема или на пересеченной местности.

Изобретение относится к природоохранному обустройству территорий и противоэрозионной защите склонов и других объектов. .

Изобретение относится к природоохранному обустройству территорий и может быть использовано в качестве противоэрозионной защиты склонов и других объектов. .

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтовой поверхности откосов дорог, береговых линий, защиты магистральных трубопроводов от эрозии грунта при помощи георешеток.

Изобретение относится к области строительства, а именно для армирования грунтов при строительстве дорог, в том числе и на основаниях, сложенных структурно-неустойчивыми грунтами, а также для укрепления откосов дорог, откосов береговых линий и русел водоемов, откосов карьеров горнорудной промышленности, гидротехнических сооружений и т.п.

Изобретение относится к областям строительства и сварочных технологий, а именно к способам изготовления решетки с ячеистой структурой для укрепления грунтовых поверхностей с использованием метода ультразвуковой сварки термопластичных полимерных материалов.

Изобретение относится к строительству, в том числе и гидротехническому, и может быть использовано для защиты берегов акваторий и откосов гидротехнических сооружений от волновых и ветровых воздействий, а также при укреплении грунтовых откосов и горных склонов

Изобретение относится к гидротехническому строительству берегоукрепительных сооружений

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при укреплении откосов дорожных выемок, укреплении оврагов, укреплении каналов, русел рек и других водотоков, а также при строительстве других грунтовых сооружений, имеющих откосы

Изобретение относится к покрытию для уменьшения возмущения частиц вещества ветром

Изобретение относится к способам стабилизации земляного полотна, а именно к способам стабилизации железнодорожной насыпи

Изобретение относится к защитным сетям, предназначенным для укрепления откоса от осыпания, и к способам их изготовления

Изобретение относится к гидротехническому строительству сооружений, содержащих габионные конструкции

Изобретение относится к строительству берегоукрепительных, противоэрозионных и ограждающих гидротехнических сооружений, содержащих габионную кладку

Изобретение относится к гидротехническому строительству берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству, а именно к природоохранным берегоукрепительным конструкциям в регулируемых руслах рек и защитно-регуляционных сооружений
Наверх