10933

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

грунта таким образом, чтобы функция ks (r, x0 , z0 ) имела в ней минимальное зна-

чение.

На основе (1) разработана компьютерная программа расчета устойчивости естественных склонов и искусственных откосов, позволяющая выполнять расчеты устойчивости склонов и откосов по круглоцилиндрическим, плоским и ломаным поверхностям сдвига.

В табл. 1 рис. 3 приведены отдельные результаты расчетов устойчивости склона Соколовогорского массива с системой подземных сооружений водопроводного комплекса № 2 (рис. 1, 2).

Рис. 1. Южный склон Соколовой горы

Рис. 2. Инженерные сооружения ВК-2 с подпорными стенами на склоне Соколовой горы

По заключению специалистов НИИОСП им. Н.М. Герсеванова [4], оползень склона Соколовой горы относится к суффозионно-структурным оползням, образую-

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

щимся в связных глинистых грунтах, залегающих в чередовании с пластами и линзами водоносных песков. Причинами образования оползней в данном районе является вынос пылеватых и песчаных частиц грунта подземными водами при обводнении песчаных грунтов на склоне за счёт атмосферных осадков и хозяйственных вод. Оползни такого типа образуются на склонах возвышенностей, сложенных плотными глинами и тяжёлыми суглинками, залегающими в чередовании с пластами водонасыщенных песков. В таких оползнях смещение грунтовых масс может происходить по слою водонасыщенных песков без ярко выраженной поверхности скольжения в основании склона.

На основании проведенных расчетов сделаны выводы о том, что склон находится в неустойчивом состоянии, вследствие чего происходят подвижки отстойников и камер реакции по склону, что подтверждается результатами выполненного обследования здания и инженерных сооружений. Проведенными исследованиями установлено, что для предотвращения дальнейших перемещений подземных отстойников, камер реакции и развития аварийной ситуации необходимо проведение мероприятий по инженерной защите территорий комплекса ВК-2.

Результаты расчетов устойчивости склона и натурного обследования технического состояния инженерных сооружений ВК-2 использованы специалистами НИИОСП им. Н.М. Герсеванова и ООО НПФ «Фундаментстройпроект» (г. Москва) для разработки проектных решений по укреплению оползневого склона Соколовой горы.

Компьютерное моделирование совместной работы конструкции крепления откоса с грунтовым массивом, выполненное специалистами НИИОСП им. Н.М. Герсеванова (рис. 4) позволило разработать рабочий проект укрепления откоса и стабилизации участка склона Соколовой горы с системой надземных и подземных сооружений водопроводного комплекса № 2.

В качестве конструкции, закрепляющей откос, предложено устройство противооползневых конструкций с несколькими рядами свай: вдоль здания камер реакции и на месте существующей подпорной стенки. Верхний и нижний ростверки соединяются системой поперечных балок-распорок. Строительно-монтажные работы и специальные геотехнические мероприятия по укреплению откоса были выполнены Саратовской фирмой «Геотехника».

Оползневые деформации систематически проявляются также на различных участках склонов Глебучева оврага, что существенно осложняет проектирование и строительство в этой части города. На рис. 5 показан пример одного из таких участков склона Глебучева оврага (Волжский район г. Саратова, Волочаевский проезд,) с предлагаемой проектировщиками схемой расположения 11-этажного жилого здания.

_________________________________________________________________________________

172 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

При оценке устойчивости грунтового массива склона в данном случае рассматривались три задачи: 1 – оценка общей устойчивости естественного склона; 2 – оценка устойчивости несущего слоя под действием нагрузки, передаваемой со стороны фундаментов; 3 – определение равноустойчивого профиля искусственного склона, после заполнения оврага насыпным грунтом в соответствии с планом организации рельефа.

Рис. 4. Общая расчетная схема для расчета склона и противооползневых конструкций методом конечных элементов

В расчете оценивалась возможность нарушения устойчивости массива грунта на склоне Глебучева оврага, способная вызвать сдвиг значительных масс грунта и провоцировать оползень на прилегающих к бровке оврага территориях. Расчетами установлено, что условие устойчивости состояния равновесия склона и коэффициент устойчивости тесно связаны с «обобщенным» реактивным предельным сопротивлением грунта действию разрушающей (предельной) нагрузки и «обобщенной» активной силой (реакцией грунта на действующую нагрузку). Эта связь определяет три основных направления инженерных приемов повышения устойчивости берегового склона.

Первое основное направление - это уменьшение «обобщенного» активного воздействия на склон. Сюда относятся:

∙уменьшение крутизны склона;

∙снижение поверхности депрессии подземных вод;

∙устройство дренажей для заглубления поверхности депрессии;

∙пригрузка нижней части склона.

Второе основное направление - это устройство подпорных стенок.

Результаты расчетов представлены в виде профилей существующего склона и следа поверхности сдвига (рис. 6, 7). Результаты расчетов существующего склона показывают, что в устойчивом состоянии находится только массив насыпных грунтов выше уровня подземных вод. Коэффициент устойчивости склона на сдвиг по круглоцилиндрической поверхности с захватом только насыпных грунтов до уровня подземных вод (рис. 6) составляет 1,195 (параметры поверхности сдвига X=65 м; Z=85 м; R=49 м). Устойчивость склона обеспечивается на пределе, так как расчет производился без учета приложения нагрузок на поверхность склона.

Проверка устойчивости склона по круглоцилиндрическим поверхностям с захватом массива насыпных грунтов ИГЭ-1, включая различные по объему массивы водонасыщенных насыпных грунтов ниже уровня подземных вод, показывает, что склон по таким поверхностям сдвига является существенно неустойчивым, коэффициент устойчивости снижается до 0,7992–0,7330 ( параметры поверхностей сдвига соответст-

венно: X=65 м; Z=85 м; R=50 м и X=65 м; Z=90 м; R=55 м). В этих условиях обра-

зуется оползневое тело, способное смещаться по поверхности сдвига (рис. 7).

_________________________________________________________________________________

На основании выполненных расчетов установлено, что массив коренных черных глин является устойчивым, а насыпные грунты, залегающие с поверхности, находятся в неустойчивом состоянии, что требует разработки и осуществления специального проекта инженерной защиты, исключающей возможные оползневые явления.

На рис. 8-10 показаны отдельные участки оползневого склона в Смирновском ущелье в районе областной клинической больницы и последствия подвижек грунтов для построенных зданий (съемка 2004 г.).

Первые признаки движения оползня в Смирновском ущелье были отмечены в марте 2002 г. В августе 2003 г. оползневые деформации произошли на правом склоне Смирновского ущелья в пределах фронтальной части древнего оползневого массива. В результате на участке дороги образовался провал длиной 55 м, шириной и глубиной до 2 метров, семь жилых домов, расположенных на склоне, были смещены оползнем и получили значительные повреждения. Оползень охватил площадь около 4 га, а объем грунта, вовлеченного в оползневый процесс, составил 1,5 млн м3.

Рис. 8. Оползневые деформации грунтового массива склона Смирновского ущелья

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис. 9. Аварийные повреждения несущих конструкций зданий на склоне Смирновского ущелья

Строительство на данной территории ведется с 60-х годов. Проектом строительства областной больницы предусматривались противооползневые мероприятия, которые, однако, были проведены в недостаточном объеме и со значительными отступлениями от проекта. Застройка склона жилыми зданиями коттеджного типа ведется практически без осуществления противооползневых мероприятий. В опасной зоне оказались десятки построенных и вновь строящихся зданий. Непосредственная угроза имеется для зданий и сооружений клинической больницы.

В связи с этим в 2004 г. начато производство противооползневых мероприятий, включающих устройство противооползневых удерживающих конструкций в виде свайной подпорной стенки на буровых сваях. К 2005 г. выполнена большая часть работ, включая устройство 98 буронабивных свай. Общая сметная стоимость объекта – 35 млн рублей, в том числе проекта – 1,5 млн рублей. Данные последних наблюдений показывают, что в месте устройства подпорной стенки подвижек грунта не наблюдается. Однако оползневый процесс проявляется на соседних участках, что требует продолжения выполнения мероприятий по инженерной защите.

Активные оползневые процессы происходят на склонах Алтынной горы (рис. 10, 11) в Заводском районе г. Саратова, где расположена областная психиатрическая больница.

Рис. 10. Южный склон Алтынной горы

_________________________________________________________________________________

176 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис. 11. Юго-восточные склоны Алтынной горы. У подножия склона расположена областная психиатрическая больница

Большинство корпусов больницы и подсобных сооружений имеют повреждения стен (трещины, вывалы кирпича, перекосы оконных проемов). Нарушение целостности строений обусловлено как длительным сроком их эксплуатации (до 114 лет), так и результатом оползневой деятельности. По данным мониторинга геологической среды (ФГУГП «Волгагеология») отмечается усиление обвально-осыпных процессов в центральной части стенки срыва оползня и прогнозируется дальнейшая активизация оползневой деятельности на склоне верхней оползневой террасы. В случае смещения пород могла быть перекрыта автодорога, соединяющая город с больницей. Под угрозой обрушения находилась металлическая опора высоковольтной ЛЭП - 110 кВт (рис. 12).

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис. 14. Вариант 4. Координаты центра круглоцилиндрической поверхности сдвига x0 = 100 м, z0 =180 м, r =63 м. Коэффициент устойчивости ks =1.0057

В мае 2007 г. аварийная ситуация на данном участке автодороги ликвидирована. Около опоры № 106 ЛЭП-110 выполнены ремонтные работы с устройством подпорной железобетонной стенки (рис. 13).

Исходя из топографических и геологических особенностей склона в створе 1, выполнены расчеты устойчивости склона методом круглоцилиндрических поверхностей. Отдельные результаты расчета для различных условий сдвига (с коэффициентами устойчивости ks ≤ 1.2 ) приведены на рис. 14-15.

Расчетами устойчивости южного склона Алтынной горы установлено, что наиболее опасными являются круглоцилиндрические поверхности сдвига (варианты 4, 12, 14, 15), для которых коэффициенты устойчивости находятся в пределах 1,00483 – 1,1881. В сложившихся геотехнических условиях устойчивость склона обеспечена при значениях коэффициентов устойчивости меньших нормируемых (min 1,2).

Рис. 15. Вариант 14. Координаты центра круглоцилиндрической поверхности сдвига x0 = 95 м, z0 =160 м, r =39 м. Коэффициент устойчивости ks =1.0483

На основании выполненных оценок общей устойчивости участка южного склона Алтынной горы разработаны противоаварийные мероприятия по усилению основания

_________________________________________________________________________________

178 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

части фундаментов и инженерной защите корпуса № 8. Все предложенные мероприятия были реализованы специализированной фирмой «Геотехника».

При нарушении сложившихся инженерно-геологических условий в результате природных или техногенных факторов, возможно дополнительное увлажнение грунтов и снижение показателей их прочностных свойств, что приведет к новым геодинамическим условиям устойчивости склонов, развитию оползневых процессов и опасным воздействиям на существующие здания.

Для оценки длительной устойчивости склонов на территории областной психиатрической больницы и установления влияния оползневых процессов на техническое состояние зданий и сооружений необходимы разработка и осуществление специальной программы геодезических наблюдений, исследования инженерно-геологических условий и мониторинга геодинамических процессов.

Библиография

1.Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов. Москва: Высшая школа, 1991. – 447 с.

2.Иноземцев В.К. Математическая модель деформирования геомассивов применительно к деформационным процессам в основаниях сооружений / В.К. Иноземцев, В.И. Редков. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. –412 с.

3.Техническое заключение. «Оценка устойчивости оползневого склона и обеспечение эксплуатационной надежности несущих конструкций корпуса № 8 ГУЗ «Саратовская областная психиатрическая больница Святой Софии», книга 1, НППЦ «Стройкомплекс» СГТУ, Саратов, 2007.

4.Отчет о научно-технической работе по теме «Проектные и аварийновосстановительные работы по водопроводному комплексу в г. Саратове», НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, Москва, 2003.

_________________________________________________________________________________