автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Методика расчета и проектирования покровных сеток для защиты транспортных сооружений от осыпей и обвалов

На правах рукописи

БАНОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОКРОВНЫХ СЕТОК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ОСЫПЕЙ И ОБВАЛОВ

Специальность 05.22.06 - Железнодорожный путь, изыскания и проектирование железных дорог

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

¿005-4 Яо (64

На правах рукописи

БАНОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОКРОВНЫХ СЕТОК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ОСЫПЕЙ И ОБВАЛОВ

Специальность 05.22.06-Железнодорожный путь, изыскания и проектирование железных дорог

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Переселенков Георгий Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Ашпиз Евгений Самуилович

кандидат технических наук Яковлева Елена Викторовна

Ведущая организация:

ОАО «Мосгипротранс»

Защита состоится 5 марта 2004 года, в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 303.018.01 в ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС) по адресу: 129329, г. Москва, ул. Кольская, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС.

Автореферат разослан 5 февраля 2004 года

!

Ученый секретарь диссертационно--------

кандидат технических наук

Ж.А. Петрова

Общая характеристика работы

Актуальность. При проектировании, строительстве и эксплуатации железных и автомобильных дорог в горной и предгорной местности эксплуатационные характеристики показателей трассы зависят от ее защиты от различных опасных геологических процессов (ОГП). Одними из наиболее распространенных ОГП на склонах гор и откосах выемок являются обвалы и осыпи, которые наносят значительный ущерб железнодорожному и автомобильному транспорту, нарушая регулярность и безопасность движения.

Для борьбы с обвально-осыпными явлениями осуществляется проектирование и строительство дорогостоящих капитальных противообвальных защитных сооружений в виде улавливающих стен, контрфорсов, галерей. Одним из вариантов защиты объектов транспортного строительства от обвалов и осыпей, ограничивающим попадание скальных обломков на путь, является покровная сетка. Сетка не дает скальному обломку перемещаться по воздуху, обломок сползает по склону под сеткой, теряя часть кинетической энергии за счет трения, тем самым заменяются существующие до этого времени трудоемкие и дорогостоящие традиционные методы защиты от обвалов и осыпей. Однако, несмотря на эффективность покровных сеток в технической литературе, как в отечественной, так и в зарубежной, вопросы расчета их основных параметров, обеспечивающих прочность и долговечность, и вопросы технологии строительства и эксплуатации этих сеток освещены недостаточно.

Это предопределяет необходимость расчета основных положений проектирования конструкций и технологии строительства защитных сооружений с использованием покровных сеток и методики расчета, их конструктивных параметров.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка научно обоснованных методов расчета и проектирования защитных противообвальных сооружений с использованием покровных сеток.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

• Провести теоретические исследования по оценке величин расчетных динамических нагрузок на сплошную навесную сетчатую конструкцию.

• Разработать методику расчета конструктивных параметров противообвальных защитных транспортных сооружений с применением покровных сеток.

• Разработать требования к выбору конструкций ее крепежных элементов.

Методы исследования. - Обобщение опыта проектирования и строительства применения покровных сеток для защиты дорог от обвалов и осыпей по зарубежным и отечественным публикациям.

- Использование принципов системного анализа при исследовании системы: «склон - покровная сетка - скальный обломок».

- Применение имитационного математического моделирования процессов движения скального обломка по склону с покровной сеткой.

Научная новизна.

• Разработана математическая модель взаимодействия единичного скального обломка с покровной сеткой.

• Разработана методика и программа расчета конструктивных параметров покровных сеток, с использованием теории гибких нитей и методики Н.М. Ройнишвили по определению траектории движения скального обломка по склону.

• Установлены зависимости растягивающих напряжений покровных сеток металлических и пластиковых (геосеток) от их конструктивных параметров (диаметра проволоки или толщины геосетки и размера ячейки сетки) и параметров скальных обломков.

Практическая ценность работы.

- Разработаны конструктивно-технологические решения по активной и пассивной защите объектов различного назначения в горной местности покровными сетками от обвально-осыпных явлений.

• Определена область эффективного применения покровных сеток для активной и пассивной защиты пути от обвально-осыпных процессов в зависимости от высоты и крутизны откоса (склона), свойств скальных грунтов, наличия материалов, строительных машин и оборудования.

• Определены требования и разработаны рекомендации по замене металлических сеток новыми полимерными материалами (геосетками), имеющими стабильные физико-механические свойства, обладающими устойчивостью к воздействию микроорганизмов и ультрафиолетового облучения.

- Методика расчета и конструктивно-технические решения использованы при проектировании железных и автомобильных дорог на Северном Кавказе и в Забайкалье для обеспечения их защиты от опасных обваль-но-осыпных явлений.

Реализация результатов работы.

1. По результатам исследования разработаны и изданы «Методические рекомендации по защите скально-обвальных откосов сетчатыми конструкциями» (М., ОАО ЦНИИС, 2003).

2. Разработанные конструктивные решения по защите откосов выемок, сложенных льдистыми щебеночно-глыбовыми грунтами, от обвально-осыпных явлений с помощью покровных сеток были применены качестве проектных предложений при выполнении работ в ходе научного сопровождения строительства подъездного пути к Чинейскому месторождению руд на участках: ПК 483 - ПК 554+75.

3. Технические решения по защите площадки Межгосударственного Автомобильного Пограничного Перехода «Нижний Зарамаг» от воздействия сейсмогравитационных и обвально-осыпных процессов с исполь-зоанием покровных сеток на двух участках Транскавказской автомобильной магистрали: ПК 181+60 - ПК182 и ПК 179+10 - ПК179+50 вошли в рабочий проект.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международной научно-технической конференции «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях» (ОАО ЦНИИС, декабрь 1999 г.), на международной конференции «Развитая инфраструктура - основа устойчивой транспортной системы» (Санкт-Петербург, ноябрь 2003 г.), на научно-методической конференции соискателей и аспирантов ОАО ЦНИИС, посвященной 100-летию со дня рождения д-ра техн. наук, проф. B.C. Лукьянова (ОАО ЦНИИС, ноябрь 2002 г.), на Научно-технической конференции «Строительство и эксплуатация транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов» (МИИТ, октябрь 2003 г.), на заседаниях секции «Комплексные проблемы транспортного строительства...» Ученого совета ОАО ЦНИИС и кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» МИИТа.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 230 страницах (в том числе 28 таблиц и 117 рисунков) и состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы (48 наименований) и одного приложения.

Содержание работы

Введение посвящено обоснованию актуальности темы диссертационной работы, постановке целей и задач исследования. Перечислены методы и объекты исследований, показана научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе выполнен анализ эффективности применения противообвальных сооружений с использованием защитных сеток на основе обобщения зарубежного и отечественного опыта их проектирования и строительства в зависимости от причин возникновения скально-обвальных и осыпных явлений.

Основы проектирования и строительства противообвальных сооружений в нашей стране заложили известные ученые и специалисты Алексеев Е.Г., Асадов А.С., Егоров И.П., Ермаков И.Г., Золотарев Г.С., Казимиров И.П., Крахин Н.С., Ройнишвили Н.М., Шахунянц Г.М., Щепелев A.M. и другие. Проблемам возникновения обвалов и методам борьбы с ними посвящены труды многих российских ученых и инженеров: Адрианова ЮА, Ашпиз Е.С., Волошина B.C., Газиева Э.П., Галустяна Э.П., Денисова Н.Я., Еремина В.П., Жукова В.М., Королькова Н.М., Коротина В.В., Миксона Г.Г., Мойцралишвили Э.В., Переселенкова Г.С., Песова А.И., Полозова М.А., Пустовалова А.И., Ревазова М.А., Сакварелидзе А.П., Стеблова В.В., Сунгурова В.Н., Теева Х..Д., Толмачева К.Х., Федоровского Н.Н., Фасенко Г.Г., Флейшмана СМ., Цвелодуба Б.И., Целикова Ф.И., Цискаришвили Г.Д., Чижова А.А., Шульгина Я.С., Шилкина П.И., Яковлевой Е.В. и других.

Скально-обвальные и осыпные явления встречаются во многих районах Российской Федерации - на Северном Кавказе, на Урале, на Дальнем Востоке, в Забайкалье, в Восточной Сибири. В этих районах с очень сложным геологическим строением и неблагоприятными гидрогеологическими и климатическими условиями откосы выемок и основания насыпей транспортных коммуникаций подвергаются разрушительному воздействию различных природных факторов, вызывающих необходимость осуществления больших и сложных мероприятий для обеспечения их нормальной эксплуатации. Скально-обвальные и осыпные явления могут вызвать разрушение элементов дорожного полотна, приводящее к авариям автомобильного и железнодорожного транспорта, образованию больших завалов, создающих перерывы в движении (рис.1). В связи с этим необходимо дальнейшее совершенствование конструкций и методов строительства защитных сооружений.

Деформации откосов выемок в скальных и полускальных породах проявляются в основном в виде: осыпей интенсивно выветривающихся коренных пород; обвалов отдельных камней; обвалов пачек коренных пород, обусловленных тектоническими нарушениями; промежуточных, переходных форм - оползней (осыпей)-обвалов, или обвалов-оползней (осыпей),

когда деформаций склонов, имеющие вначале оползневой характер, заканчиваются обвалом, или же, наоборот, движение горной породы, начавшееся обвалом, постепенно переходит в скольжение или сползание.

Рис.1 -Крупные скальные обвалы

Основными причинами указанных деформаций являются выветривание горных пород, слагающих откосы выемок, и благоприятные условия для образования скальных обвалов и осыпей: большая крутизна откосов (от 40 до 90°); сланцеватая структура и неоднородность горных пород, обусловленная в основном тектоническими нарушениями; крутое залегание пластов в сторону железной и автомобильной дороги и их подрезка при строительстве; климатические условия. К активным причинам, инициирующим обвалы и осыпи, относятся динамические воздействия от движения транспорта и сейсмодинамические, сейсмогравитационные и сейсмотектонические воздействия. Все виды сейсмических воздействий -от самых слабых (2-4 балла) до катастрофических (9 и более баллов) - способны вызвать обвалы, величины которых зависят от интенсивности землетрясений и степени выветривания скального грунта.

Для защиты транспортных коммуникаций от обвалов и осыпей применяют различные конструкции противообвальных и противоосыпных сооружений. Противообвальные сооружения и мероприятия подразделяются на активные и пассивные. К активным относятся сооружения и мероприятия, связанные с ликвидацией возможности вывалов с откосов обломков скального грунта и глыб - поддерживающие и подпорные стены, облицовочные стены, контрфорсы - капитальные сооружения; к пассивным -улавливание обломков скального грунта и глыб и защита от них в пределах защищаемого объекта - улавливающие валы, траншеи, полки, надолбы и др. - простейшие сооружения.

Промежуточным звеном между простейшими и капитальными видами противообвальных сооружений является защита транспортных коммуникаций от обвально-осыпных явлений с помощью сеток, отличающихся по конструкции и применяемому материалу. Среди них можно выделить:

1. Покрытие откосов торкрет-бетоном, набрызг-бетоном, аэрированным раствором по металлической сетке;

2. Покровные сетки в сочетании с анкерными креплениями;

3. Покровные защитные сетки (с жестко закрепленным нижним краем);

4. Металлические или пластиковые покровные сетки с обсевом растительностью;

5. Улавливающие сетки (с незакрепленным нижним краем);

6. Сетчатые ограждения-уловители;

7. Защитные экраны из сеток;

8. Обвальная сигнализация.

По литературным данным (Raffaele Agostini, Paolo Mazzalai, Andrea Papetti и др.) одним из наиболее прогрессивных противообвальных сооружений является устройство покровных защитных сеток, способных защитить транспортные объекты от падающих обломков скального грунта в объеме до 0,3 м3. Покровные сетки особенно полезны в тех случаях, когда очистка склона затруднена или в случае очень крутых откосов, а также в стесненных условиях, учитывая, что для их размещения необходимо значительно меньшее пространство, чем для других улавливающих сооружений.

В России такие сооружения пока использовались в ограниченных объемах в качестве временной защиты при проведении различных работ у подошвы склона (например, на участке железнодорожной линии Туапсе -Адлер).

Во Франции, Японии, США, Австрии, Швейцарии, Норвегии, Болгарии и других странах покровные сетки получили широкое применение как мера постоянной защиты от вывалов скальных обломков на железнодорожный путь и проезжую часть автомагистрали.

Из анализа научно-технической литературы посвященной применению покровных сеток следует, что научно обоснованных методов проектирования и расчета параметров покровных защитных сеток не имеется. Это обстоятельство вызвало необходимость проведения исследований по оценке величины расчетных усилий на сплошную навесную сетчатую конструкцию и разработать математическую модель и методику расчета защиты покровной сеткой скального откоса от вывалов обломков скального грунта на путь.

Во второй главе автором предложен и разработан численный метод решения задачи взаимодействия скального обломка с покровными сетками и приведены основные положения методики расчета конструктивных параметров покровных сеток. Практиковавшийся в инженерных расчетах ранее аналитический метод решения задачи взаимодействия скатывающегося скального обломка с покровной сеткой позволяет оценить величину снижения скорости его движения по склону, определить дальность выкатывания скального обломка в зависимости от числа столкновений «л» с сеткой.

Расчеты показали, что снижение скорости скального обломка зависит от количества соударений «я» с покровной сеткой. Этот метод не учитывает такие показатели, как сложное очертание склона, характер поверхностного и мощность растительного покрова склона, затрудняет определение допускаемых напряжений в сетке, возникающих при взаимодействии скального обломка с сеткой, необходимых для назначения конструктивных параметров сетки - типа сетки, подбора размера ячейки сетки, диаметра проволоки или толщины геосетки.

Для определения конструктивных параметров покровных сеток автором была разработана методика расчета конструктивных параметров покровных сеток, учитывающая вышеперечисленные факторы.

Исходные предпосылки методики расчета конструктивных параметров покровных сеток:

- покровная сетка рассматривается как гибкая упругая нить, натянутая параллельно склону;

- гибкая нить представляет собой геометрически изменяемую систему с бесконечным числом степеней свободы, работающую только на растяжение, но способную воспринимать нагрузку при надлежащем закрепление ее концов;

- принимается, что сетка натянута без провисаний;

- задача по определению параметров взаимодействия скального обломка с покровной сеткой рассматривается в плоской постановке;

- искомые параметры - тип сетки, размер ячейки сетки, диаметр проволоки или толщина геосетки.

- предложенная математическая модель представляет собой траекторию движения скального обломка, которая может быть описана повторяющимися циклами. Каждый цикл может иметь три участка:

1-й участок - происходит набор скорости, качение, подскакивание, движение скального обломка по склону до момента касания им сетки. Траектория и параметры движения скального обломка описывается методикой Н.М.Ройнишвили;

2-й участок - от точки контакта скального обломка с покровной сеткой до точки отрыва скального обломка от сетки. На этом участке происходит кратковременное силовое взаимодействие гибкой нити - покровной сетки со скальным обломком;

3-й участок - падение скального обломка на склон после его взаимодействия с сеткой. Траектория и параметры движения скального обломка описывается теми же уравнениями, что и для 1-го участка;

- в качестве расчетного случая принимается наиболее опасный, а именно - удар одиночного скального обломка максимальной массы;

- решение производится с помощью программных средств;

- в результате расчета определяется пригодность данного вида защиты, эффективность гашения скорости движения скального обломка сеткой

(возможность определения скорости скального обломка в моменты касания им сетки, а также у подошвы склона). Методика расчета конструктивных параметров покровных сеток разработана на основе анализа сложной системы - «склон - движущийся скальный обломок - покровная сетка, ограничивающая и изменяющая траекторию движения и гасящая скорость движущегося скального обломка». Методика включает решение двух главных задач:

1. Имитационное моделирование движения скального обломка по

склону.

2. Расчет силового взаимодействия скального обломка с сеткой. Совместное решение этих задач позволяет определить конструктивные параметры покровных сеток. Блок-схема расчета приведена на рис. 2.

Учитываются следующие параметрические ограничения:

• По склону: склон крутизной менее 28° не рассматривается (т.к. принято, что при крутизне склона менее 28° скальный обломок не катится).

• По сетке: у металлических сеток двойного кручения максимальный размер ячейки сетки 100 мм, у пластиковых двухосных геосеток Tensar - 65x65 мм, у геосеток Полифелт Rock G - 35x35.

• По размеру скального обломка - для применения защиты покровными сетками скальный обломок может иметь размер до 0,3 м3.

Уравнение траектории движения скального обломка после отрыва от склона описывается выражениями

0)

где Vо - скорость в момент отрыва от поверхности склона, м/с;

/? - угол между направлением вектора скорости и вертикалью, град.; g- ускорение свободного падения, м/с2; I - время движения скалвного обломка, с.

Скальнвш обломок движется под некоторым углом у/ к сетке. В момент касания сетки скальным обломком происходит его торможение за счет трения и зацепления неровностей скального обломка о ячейки сетки с потерей части кинетической энергии, связанной с изменением направления вращения скального обломка.

Положение сетки на отдельных участках склона описано линейным уравнением (рис. 3)

Ус=кхс+вс, (2)

где к - тангенс угла наклона прямой (покровной сетки) к оси абсцисс;

- расстояние по вертикали между поверхностью склона и покровной сеткой, м.

Рис.2. Блок-схема расчета конструктивных параметров покровных сеток

С учетом последнего получено выражение для х„ - абсциссы контакта скального обломка с сеткой в виде

^^■(ctgfi - к)х, - 2ev¡ sin-/? = 0 (3)

g

Рис. 3. Траектория движения скального обломка при его взаимодействии

с сеткой

Подставив х„ в (2), определяют ординату точки силового контакта скального обломка с сеткой у„.

Расчетное значение угла 5Р - угол между покровной сеткой и траекторией движения скального обломка определяют по формуле:

У, (4)

где у - угол между касательной к направлению движения скального обломка в точке контакта с сеткой и горизонталью (рис. 3). Угол у определяется выражением

(5)

ог v0 sin р

Ох

Силовое взаимодействие движущегося скального обломка с сеткой (Ру) определяется по формуле

(6)

где Q - вес скального обломка, кН;

цу - динамический коэффициент удара скального обломка о сетку выражается формулой:

"Ф (7)

где /- величина стрелы прогиба покровной сетки (гибкой упругой нити), м, (рис. 4) определяется по формуле (8).

ш

Рис. 4. Схема определения величины прогиба покровной сетки

/ф+Ур-Ц, (8)

где Е- модуль упругости материала сетки, кПа; Ь - длина покровной сетки, м; „ яй2

5 = —л - площадь поперечного сечения материала сетки, прини-4

мающей участие при взаимодействии со скальным обломком, м2; Я - радиус проволоки, м; п - количество проволок в 1 м покровной сетки;

N - продольное усилие в сетке, возникающее при взаимодействии скального обломка с сеткой, (кН), определяется по формуле:

(9)

где - фиктивная поперечная сила (рис. 5), кН;

Рис. 5. Схема для определения поперечной силы ()п

Ну - величина распора упругой нити (рис. 6), то есть горизонтальной составляющей опорных реакций в точках подвеса нити, равна по величине горизонтальной составляющей продольных усилий N во всех точках сечения нити, определяется:

Я.,=

О со"

31

- СО^Й,

где сож-Е5- жесткость покровной сетки на растяжение; кН; /-проекция покровной сетки на ось х, м;

(10)

Рис. 6. Схема к расчету конструктивных параметров покровной сетки

13

£> - характеристика нагрузки, определяемая по формуле:

(п)

где а\=й\!Ь, а, - расстояние по горизонтали от опоры до линии действия внешней нагрузки Ру, приложенной к сетке.

Определив силовое взаимодействие скального обломка с сеткой (Ру), находят продольные усилия в сетке N^N2 (рис. 7).

Рис. 7. Схема расчета взаимодействия скального обломка с сеткой: 1 — исходное положение сетки; 2 - положение сетки после взаимодействия со скальным обломком; f - стрела прогиба сетки от силового воздействия скального обломка при взаимодействии с сеткой; О-точка взаимодействия скального обломка с сеткой

Для нахождения продольных усилий в сетке (Ni и ЛУ, возникающих при ее взаимодействии со скальным обломком решают систему уравнений относительно локальных систем координат (осей и и v)

(ZA^-NjcosS-P^ О, (12)

где Ри - проекция силы взаимодействия движущегося скального обломка с сеткой (Ру) на ось, совмещенную с осью сетки (ось н); Ри = Ру cosy/,кН,

Pv - проекция силы взаимодействия движущегося скального обломка с сеткой (Ру) на ось, перпендикулярную линии сетки (ось v); Pv = Pj, sin ^, кН,

5 - угол между начальным положением покровной сетки и ее положением при взаимодействие со скальным обломком (рис. 10):

cos£ = —, ^ -, sin £ =—, (14)

причем /«L.

Решая систему уравнений (13), получают:

Р„ | Р__>N _ Р, ^cosy/sin¿ +cos8sinsin(V/ + s)

cos S sin£ 1 2 costfsinJ sin2£

n2= y .' об)

sm2d

Из полученных продольных усилий в сетке (N¡ и N2) выбирают наибольшее растягивающее. После чего проводят расчет прочностных характеристик покровных сеток.

Расчетные напряжения (сгД возникающие в материале сетки при ее взаимодействии со скальным обломком, определяют из выражения

f i")

причем их значения не должны превышать допускаемых нормативных напряжений (а,юрм) материала покровных сеток, то есть

«я^Ф.J.

где тр - коэффициент условий работы.

Скальный обломок, помимо поступательного движения, также совершает вращательное движение вокруг центра инерции. Кинетическая энергия скального обломка записывается в виде:

_____Г

кг-м2;

т - масса скального обломка, кг;

г - средний радиус скального обломка, м (в идеализированном виде для скального обломка принята форма шара).

Окончательно кинетическая энергия скального обломка записывается в виде:

0 2 5

После отрыва скального обломка от сетки вертикальная составляющая скорости в момент отрыва принимается равной нулю (v, =0), так как она

гасится сеткой (рис. 8), а составляющая скорости вдоль линии сетки (vj) определяется выражением

где mi - угловая скорость вращения скального обломка относительно его мгновенного центра вращения, рад/с; v* - скорость скального обломка в момент контакта с сеткой, м/с.

Рис. 8. Схема определения скорости скального обломка после его взаимодействия с сеткой

Пренебрегая удлинением сетки, считая ее постоянной (неизменной) и для простоты предполагая, что скальный обломок попадает в середину участка сетки, для нахождения координаты точки отрыва можно записать уравнение (постоянствадлины):

где/- величина стрелы прогиба покровной сетки с учетом статического взаимодействия скального обломка с покровной сеткой, м; x - расстояние от точки касания скальным обломком сетки до текущей координаты, т.е. отрыва скального обломка от сетки, м; - величина стрелы прогиба покровной сетки с учетом расстояния x -от точки касания скальным обломком сетки до текущей координаты (рис. 9), м.

При этом, предполагая, что скальный обломок на этом участке траектории движется по окружности с некоторым средним радиусом Я. Рассмотрим силовое взаимодействие скального обломка с сеткой. Отрыв скального облика от сетки происходит в момент времени, когда центробежная сила будет равна собственному весу, т. е. можно записать раЯ

венство:

(21)

ту'

= mgcos р.

(22)

Я

л.

Рис. 9. Схема определения /х

Из выражения (22) находят радиус окружности (R), которая описывает траекторию движения скального обломка при движении вдоль сетки:

где V, = vo sin(a - у) - составляющая скорости, нормальная к линии сетки.

Определив R находят стрелу прогиба fx из следующего уравнения:

Решая совместно (21) и (24) методом последовательных приближений находят х, f¡¡.

Описанная методика использована при разработке программного обеспечения для расчета конструктивных параметров покровных сеток.

Определены основные требования к выбору материала для покровных сеток: рассмотрены металлические и пластиковые сетки - геосетки (автором впервые предложено использовать в конструкциях покровных защитных сеток; до сих пор для защиты откосов от обвально-осыпных явлений использовались геосетки с обсевом растительностью или с нанесением на-брызг-бетона по сетке).

Из анализа мирового опыта по применению покровных защитных сеток следует, что в конструкциях покровных сеток используют металлическую крученую сетку, так как она обладает характеристиками, гарантирующими длительный срок службы без нарушения целостности сетки.

Достоинства металлических сеток - высокая прочность на разрыв и незначительное удлинение. Недостатки - подверженность коррозии, значительная масса и высокая стоимость.

Геосетки - это изготовленные из синтетического волокна или пластмассы сетчатые структуры с различными узловыми соединениями и величиной ячеек свыше 10 мм. Сетки отличаются повышенной прочностью и малой деформативностью. Различают геосетки: тканые, вытянутые, слоистые, рулонные и лентообразные элементы.

Были рассмотрены геосетки и георешетки зарубежного производства - Tensar (рис. 10, 11), Fortrac, Hatelit, Полифелт Rock G, Енкагрид ПРО и МАХ, из отечественных - геосетка стеклянная клееная ГСК.

Геосетки имеют следующие достоинства:

- коррозионную стойкость;

- высокую прочность на растяжение при малых деформациях;

- невосприимчивость к гидролизу и растрескиванию под воздействием окружающей среды, к биологическому разрушению.

Однако они имеют и недостатки, а именно: подвержены воздействию солнечной радиации и ультрафиолетового облучения и низкую огнестойкость.

Геосетки воспринимают растягивающие усилия в направляющих и шумозащитных ограждениях, а также при укреплении откосов. Прочность геосеток на растяжение в продольном направлении составляет от 20 до 150 кН/м, их прочность в поперечном направлении может быть значительно ниже, чем в продольном. Геосетки устойчивы к воздействию микроорганизмов. Поливинилхлоридное покрытие защищает геосетки от механических повреждений.

Принятие решения о применении металлических сеток или геосеток для использования в защитных конструкциях должно быть обосновано технико-экономическими и прочностными расчетами.

Автором были проведены расчеты конструктивных параметров покровных сеток, выполненных из металла и пластика, для склона крутизной 45° и высотой 40 м. В результате расчетов получены зависимости, позволяющие оценить возможность применения сеток с различными диаметрами проволоки (толщинами материала геосеток), размерами ячеек сетки при различных объемах скальных обломков (рис. 12,13).

Рис. 12. График оценкивозможности примененияметаллическихсеток двойного кручения в качествематериала для покровныхсеток на склоне крутизной 45°, высотой 40м в зависимости от диаметра проволоки, раз-мераячейки сетки и крупности скального обломка

I® - зона действия растягивающих напряжений в металлической сетке двойного кручения с ячейкой 10 мм для проволок диаметром 1мм, 1,5 мм, 2 мм, 2,5 мм

- зона действия растягивающих напряжений в металлической сетке двойного кручения с ячейкой 100 мм для проволок диаметром 1мм, 1,5 мм, 2 мм, 2,5 мм

Рис. 13. График оценки применения геосеток Полифелт RockGв качестве материала для покровных сеток на склоне крутизной 45°, высотой 40м в зависимости от толщины геосетки, размераячейки геосетки и крупности

скального обломка

Из графика (рис. 12) оценки применения металлических сеток следует, что для склона крутизной 45° и высотой 40 м целесообразно применение сеток с диаметрами проволоки 1,0-2,5 мм и размером ячейки 10 мм при падении обломков объемом до 0,3 м3. С увеличением размера ячейки сетки до 100 мм при диаметре проволоки 1,00 мм защита дороги от обвально-осыпных явлений эффективна при падении скального обломка объемом до 0,025 м3, при диаметре проволоки 1,5 мм - до 0,1 м3, при диаметре проволоки 2мм - до 0,2 м3, при диаметре проволоки 2,5мм - до 0,34 м3.

Из графика (рис.13) оценки применения геосеток следует, что для склона крутизной 45° и высотой 40 м можно применять геосетку Полифелт Rock G 110/30 при ее толщине 1,5 мм и размере ячейки 20 мм при падении скального обломка крупностью не более 0,05 м3. Расчеты показали, что геосетку Полифелт Rock G 30/30 с толщиной 1,5 мм и размером ячейки 30 мм на рассматриваемом склоне использовать в качестве защиты от обваль-но-осыпных явлений не возможно, так как расчетные напряжения при взаимодействии скального обломка (объемом 0,05 м3) с геосеткой выше допускаемых. Однако геосетку Полифелт Rock G 30/30 (с указанными выше параметрами) можно использовать в качестве защиты от осыпных явлений совместно с укреплением склона растительностью.

После проверки возможности применения покровных сеток для защиты от обвально-осыпных явлений, выбора материала для покровных сеток и определения их параметров необходимо рассмотреть несколько типов конструкций покровных сеток. Конструкция назначается для каждого конкретного случая в зависимости от типа (вида) защиты (активная или пассивная) и интенсивности обвально-обсыпных процессов.

В третьей главе рассмотрены вопросы конструктивных решений по покровным сеткам в части закрепления на склоне, схемы навешивания, ва-

риантов соединения полотен сетки, технологии установки покровных сеток.

Конструкция представляет собой сетку, навешенную на анкеры и покрывающую поверхность откоса (склона). При эксплуатации защиты проводят уборку обломочного материала. Перед расчисткой кювета покрывало из сетки отряхивается либо закручивается нижней частью вверх по откосу, чтобы дать возможность упасть неустойчивым камням. Рекомендуются к применению три типа закрепления нижнего края покровных сеток.

A. Сетка свободновисящая, не закрепленная у подножия откоса - сетка не должна доходить до земли на расстояние 0,5-2 м и висеть свободно. Внизу сетки пропущен трос, аналогичный верхнему, необходимый для исключения возможности скручивания отдельных полотнищ сетки и отклонения их от поверхности откоса; нагрузки на сетку этот трос не оказывает (рис. 14А). Б. Сетка, закрепленная у подножия откоса анкерами - нижний конец сетки у подножия откоса закрыт. Сквозь ячейки сетки по нижним краям всех полотнищ пропускают металлический трос, этим тросом сетка прикрепляется к расположенным внизу анкерам через каждые 4-5 м (рис. 14Б).

B. Сетка, закрепленная у подножия откоса бетонным блоком, - для плотного прилегания сетки к откосу; в нижней части сетки подвешивается бетонный блок размером 0,1 х 0,1 х 0,15 м (рис. 14В).

Рис. 14. Конструкции закрепления покровных сеток на склоне: 1 - арматурные стержни; 2-металлический трос; 3 - сетка; 4 -металлический трос (арматурные стержни через 4-5м, бетонный блок); 5 - защищаемая территория (дорога, площадка под застройку)

Несущие анкеры выполняются из арматуры периодического профиля диаметром 10-40 мм. Расстояние между анкерами принимают равным 1,52,0 м, по безопасным рабочим нагрузкам, с учетом физико-механических характеристик грунта и геоморфологических условий местности. Несущие анкеры необходимо располагать за верхней бровкой откоса на расстоянии от нее не менее 2 м. Чаще всего анкеры заделывают в скальную породу или

в грунт с инъектированием цементного раствора. Такие анкеры предназначены только для грунтов, выдерживающих небольшие нагрузки, что делает их пригодными для использования даже в рыхлых грунтах. Другие возможные средства установки анкеров основаны на закреплении эпоксидной смолой.

У подножия склона до навешивания сетки удаляется слой грунта на глубину 0,3-0,6 м, затем профилируется канава до необходимых габаритов, шириной минимум 3,0 м из условия возможного прохода транспортных средств и механизмов для уборки скатывающихся с откоса обломков скального грунта в процессе эксплуатации защиты. Основание канавы должно быть закрыто таким материалом, который бы поглощал остаточную энергию падающих обломков, исключая рикошет на проезжую часть. Таким материалом может служить песок, мелкий щебень, дресва и т.п. Геометрические размеры канавы для покровных защитных сеток назначаются в зависимости от крутизны и высоты покрываемого откоса.

Навешивание покровных защитных сеток выполняется при жестком соблюдении последовательности технологических операций:

- проводятся подготовительные работы: планирование поверхности откоса (склона) с удалением неустойчивых обломков скального грунта; расчистка площадок за верхней бровкой откосов (склонов) от древесно-кустарниковой растительности;

- бурение скважин и заделка в них несущих анкеров;

- монтаж сетки - подъем рулонов покровной сетки за бровку откоса, раскладка полотнищ сетки по поверхности откоса - сверху вниз (или в обратной последовательности);

- крепление сетки к несущим анкерам и связывание полотнищ сетки между собой;

- закрепление нижнего конца сетки.

В зависимости от типа склона, его высоты, возможности подъезда к вершине склона, препятствий в виде телефонных сетей, электрических кабелей принимается технология по навешиванию сеток:

1. Традиционным способом - с помощью подъемного крана;

2. С помощью вертолета.

Для пластиковых покровных сеток (геосеток) типы конструкций покровных защитных сеток и технология их возведения остаются такими же, как и для металлических сеток.

При эксплуатации покровных сеток необходимо следить за их целостностью и за накоплением обвально-осыпного материала в улавливающей траншее.

В четвертой главе проведено технико-экономическое сравнение вариантов защиты транспортных объектов от обвально-осыпных явлений применительно к Федеральной автомобильной дороге М54 «Енисей». В качестве вариантов защитных сооружений приняты: улавливающий ров, улав-

ливающая стена, покровные сетки, выполненные из металла (стальная сетка двойного кручения с ячейкой 10 х12 мм), сетка пластиковая (геосетка Ро1уГе11 в 20/20 с ячейкой размером 35x35 мм) с вариантами закрепления у подошвы склона: с нижним незакрепленным краем, с закрепленным краем; галерея. Расчеты произведены для склонов крутизной 30°, 45°, 60°; высоты склонов приняты - 20 м, 40 м, 60 м.

Сравнение вариантов защиты от обвально-осыпных явлений выполнено сопоставлением суммарных приведенных строительных и эксплуатационных затрат на 20-летнюю перспективу (таблица 3).

Сметная документация (строительная стоимость защитных сооружений) разработана с использованием программного комплекса «Смета-БАГИРА» ресурсным методом в ценах на 01.01.2002 г.

Эксплуатационные затраты включают в себя удаление обвально -осыпного материала механизированным способом с использованием бульдозера. Эксплуатационные затраты при условии применения покровных сеток включают в себя расходы по расчистке канавы-накопителя от об-вально-осыпного материала и замены сетки один раз в пять лет (в зависимости от износа).

Таблица 3 - Суммарные приведенные строительные и эксплуатационные

затраты защитных сооружений

Крутизна склона, град. Высота склона, м Суммарные приведенные затраты (£ ) на 1 пог. м защищаемой трассы, тыс. р.

Улавливающий ров Улавливающая стена Покровные защитные сетки из металла Галереи

с жестко закрепленным нижним краем с незакрепленным нижним краем

30° 20 13,86 19,36 54,51 65,41

40 67,05 71,72 105,53 116,42

60 109,32 83,16 156,53 167,43

45° 20 199,93 71,64 40,74 59,02

40 809,91 128,97 76,22 92,48

60 1814,14 163,44 111,28 126,38

60° 20 186,81 83,11 38,78 58,81 541,73

40 667,92 166,21 68,33 87,32 541,73

60 1404,95 249,32 97,85 115,80 541,73

Технико-экономическое сравнение защитных сооружений показало, что использование покровных сеток в качестве защиты объектов транспортного строительства от обвально-осыпных явлений на пологих затяжных склонах крутизной менее 40° не целесообразно. Предпочтительно использовать покровные сетки на склонах крутизной от 40° и более (вплоть до вертикальных). При этом, чем круче откос, тем стоимость 1 пог. м за-

щитного сооружения меньше, в отличие от других защитных сооружении (улавливающие рвы, стены, галереи).

При возможности замены металлических сеток геосетками суммарные приведенные затраты уменьшаются на 6-10%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Выполненные теоретические исследования позволяют сформулировать следующие основные выводы:

1. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации транспортных коммуникаций показал чрезвычайную важность и актуальность совершенствования методов и средств защиты от обвально-осыпных процессов как в части необходимости обеспечения сохранности и возможности эксплуатации транспортных сооружений и безопасности движения транспорта, так и в части экономических условий применения защитных сооружений, достаточно дорогостоящих при строительстве и эксплуатации.

2. На основе анализа определены методы конструирования покровных сеток. Рассмотрены три основных типа закрепления нижнего края покровных сеток:

1) сетка, закрепленная у подножия откоса анкерами, не допускает вывалы скальных обломков за пределы сетки и попадания их на путь (активная защита). Недостаток этой конструкции в том, что под сеткой могут образовываться подвешенные «карманы» с обломками -это может привести к разрыву сетки. Данный тип конструкции применяют при интенсивных скально-обвальных процессах для загцшы от падения скальных обломков объемом до 0,3 м3.

2) сетка свободновисящая, не закрепленная у подножия откоса, направляет движение скальных обломков (пассивная защита). Достоинства этой конструкции в том, что она не образует подвешенных «карманов» с обломками. Недостатком является возможность вывала обломков скального грунта на путь, т. к. в этой конструкции сетка повторяет очертание склона, нижний край сетки не закреплен. Данную конструкцию применяют для защиты от осыпей или от скальных обломков объемом до 0,1 м3.

3) сетка, закрепленная у подножия откоса путем подвешивания бетонного блока. Основное назначение этой конструкции - уменьшать скорость движения скальных обломков (активная и пассивная защита). Конструкция исключает возможность падения скального обломка на полотно дороги, недостаток заключается в возможности образования подвешенных «карманов» с соломками. Данный тип конст-

рукции применяют как для защиты от осыпей, так и для защиты от падения скальных обломков объемом до 0,3 м3.

4. Сопоставление результатов расчетов конструктивных параметров покровных сеток позволило дать оценку применимости материалов (металлических сеток и геосеток). Для защиты от крупнообломочных скальных пород рекомендуется использовать металлические сетки, для защиты от осыпей - геосетки.

5. На основе теории гибких упругих нитей разработана математическая модель взаимодействия скального обломка с покровной сеткой. Аналитический метод решения задачи взаимодействия скального обломка с покровными сетками позволяет оценить эффективность применения покровных сеток для защиты от обвально-осыпных процессов. Численное решение задачи взаимодействия скального обломка с покровными сетками основано на методике расчета конструктивных параметров покровных сеток, которая позволяет:

- определить возможность использования этого вида защиты на склонах определенной крутизны и высоты с заданным объемом скатывающихся скальных обломков;

- определить наихудшее место на склоне, где скальный обломок при взаимодействии с сеткой будет отклонять ее на максимальное расстоя-

, ние от поверхности склона;

- определить вид материала сетки (металл либо пластик) для использования при данном способе защиты;

- на основании расчетов определить конструктивные размеры сетки (диаметр проволоки или толщину геосетки, размер ячеек сетки);

- рассчитать изменение скорости движения скального обломка до столкновения с сеткой, при взаимодействии с сеткой, после взаимодействия с сеткой.

- рассчитать растягивающие напряжения в сетке.

6. По описанной методике разработано программное обеспечение на языке DELPHI для расчета конструктивных параметров покровных сеток.

7. Сопоставление возможности конструктивных решений из традиционных и новых современных материалов с позиции ресурсосбережения при строительстве и эксплуатации показало, что имеется определенная область эффективной замены традиционных материалов (металлических сеток) на новые синтетические пластиковые материалы (геосетки, георешетки) при сокращении затрат на 6-10%.

8. Проведенные исследования позволили разработать и издать «Методические рекомендации по проектированию и расчету защиты скально-обвальных откосов сетчатыми конструкциями» (М., ОАО ЦНИИС, 2003), в которых даны основные положения выбора проектных решений и рекомендованы методы расчета покровных сеток.

9. Основные результаты исследования использованы в ходе научного сопровождения строительства железнодорожной линии Чара - Чина, для защиты отдельных участков Транскавказской автомобильной магистрали от воздействия сейсмогравитационных и обвально-осыпных процессов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Банова Н.Н., Песов А.И. Инженерная защита транспортных объектов в сейсмических районах от горных обвалов. Научно-техническая конференции «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях» 1-4 декабря 1998. Труды конференции (в 2-х частях), Часть 2. М., ОАО ЦНИИС, 1999. С. 102-106.

2. Банова Н.Н., Песов А.И. Защитные сетки от горно-обвальных явлений в сейсмоопасных районах. Научно-техническая конференция «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях» 1-4 декабря 1998. Труды конференции (в 2-х частях), Часть 2. М., ОАО ЦНИИС, 1999. С. 115-120.

3. Банова Н.Н. Методы расчета защитных сеток на скально-обвальных склонах. Актуальные вопросы транспортного строительства. Труды ЦНИИС. Вып. 205. - М., ЦНИИС, 2001. С. 92-103.

4. Банова Н.Н. Воздействие строительства противообвальных защитных сооружений на окружающую среду. Строительство железных дорог в экстремальных условиях. Труды ЦНИИС. Вып. 214. - М., ЦНИИС, 2002. С. 67-73.

5. Банова Н.Н., Челобитченко СА Температурный режим земляного полотна железных дорог, сооружаемых на вечной мерзлоте в горных условиях, и мероприятия по его стабилизации (на примере железнодорожного пути Чара-Чина). «Транспортное строительство», 2002, № 4. С.23-25.

6. Банова Н.Н., Кузнецова Л.И., Песов А.И., Штейн А.И. Методические рекомендации по проектированию и расчету защиты скально-обвальных откосов сетчатыми конструкциями. М., ОАО ЦНИИС, 2003, с. 88.

7. Банова Н.Н., Переселенков Г.С., Челобитченко С.А. Технология укрепления дорожных откосов. «Стройресурс», №7,2003, с.12-14.

8. Покровные сетки как средство защиты откосов транспортных коммуникаций. Тезисы докладов международной конференции «Развитая инфраструктура - основа устойчивости транспортной системы». 11-12 ноября 2003 года. Санкт-Петербург, с. 14-15.

Подписано в печать 30.01.2004. Формат 60 х 84 '/16. Печать офсетная. Объем 1,5 пл. Тираж 100 экз. Заказ 1.

Отпечатано в типографии ЦНИИС. Лицензия ПЛД № 53-510 от 22.10.1999 г.

129329, Москва, Кольская 1 Тел.: (095) 180-94-65

€"3381

РНБ Русский фонд

2005-4 20164

Введение.

Глава 1. Обзор существующих конструкций защитных сооружений от скально-обвальных процессов.

1.1. Скально-обвальные явления и причины их возникновения.

1.1.1. Виды обвалов.

1.1.2. Причины и поводы для обвалов.

1.2. Виды противообвальных сооружений.

1.3. Мировой опыт по применению сетчатых конструкций для защиты от скально-обвальных явлений.

Глава 2. Методика расчета конструктивных параметров покровных сеток для защиты объектов транспортного строительства от обвально-осыпных явлений.

2.1. Анализ возможных траекторий движения скальных обломков.

2.2. Анализ движения скальных обломков в пределах откоса.

2.3. Аналитический метод решения задачи воздействия скального обломка с покровными сетками.

2.4. Численный метод решения задачи взаимодействия скального обломка с покровными сетками.

2.5. Материалы покровных защитных сеток.

2.5.1. Металлические сетки.

2.5.2. Проверки прочностных характеристик металлических сеток одинарного и двойного кручения.

2.5.3. Использование новых композитных материалов (геосеток и георешеток) в качестве материала для покровных защитных сеток.

Глава 3. Конструирование и технология установки покровных защитных сеток.

3.1. Конструирование покровных защитных сеток.

3.2. Расчет конструктивных парметров покровных сеток.

3.2. Технология установки покровных защитных сеток.

Глава 4. Технико-экономическое сравнение вариантов защиты объектов транспортного строительства от скально-обвальных явлений.

При проектировании и строительстве земляного полотна горных железных и автомобильных дорог нарушается ландшафт, большой урон наносится почве. Потеря плодородных земель в горной местности, там, где их недостаточно, становится особенно ощутимой. При выполнении больших объемов земляных и скальных работ активизируются опасные геологические процессы. Одним из наиболее распространенных физико-механических процессов, нарушающих непрерывность и безопасность движения железнодорожного и автомобильного транспорта на горных участках, являются скально-обвальные явления:

На основании многолетнего изучения движения обломков горных пород при обвалах теоретических и экспериментальных исследований учеными и инженерами России были разработаны основные положения теории и методологии специальных расчетов противообвальных и защитных сооружений.

Это положило начало широкому применению для защиты пути на скально-обвальных участках улавливающих стен, траншей, полок и заградительных валов, размеры которых впервые стали определяться расчетом. В последнее время созданы рациональные типы противообвальных защитных сооружений, которые успешно применяются на практике.

С целью уменьшения объема работ по срезке нагорного склона и предотвращения нарушения природной среды при проектировании противообвальных сооружений стремятся к уменьшению объема срезки нагорного склона (откоса) за счет применения более крутых откосов выемок, что вызывает опасность появления вывалов скальных обломков и обвалов.

В настоящее время для защиты транспортных объектов от падающих обломков скального грунта, объемом до 0,3 м3, предлагается устройство покровных защитных сеток. Роль сетчатого покрытия двойственна - с одной стороны, оно является направляющим гибким покрытием, позволяющим удерживать неустойчивые элементы скального грунта на откосе и, с другой стороны, - ограждающим покрытием, защищающим объект от падения обломков скального грунта, сетка не дает перемещаться обломкам по воздуху, обломок сползает по склону под сеткой и теряет часть кинетической энергии за счет трения. Экономическая эффективность этого метода защиты дороги от скальных обвалов заключается в том, что при его применении не нарушается и не ограничивается движение транспорта, заменяются существующие до этого времени трудоемкие и дорогостоящие традиционные методы защиты от обвалов,, экономится

Целью исследования / является разработка научно-обоснованных методов расчета и проектирования защитных противообвальных сооружений с исполь И A v* зованием покровных сеток. Для достижения указанной тем& поставлены и решены следующие задачи:

• Провести теоретические исследования по оценке величин расчетных динамических нагрузок на сплошную навесную сетчатую конструкцию.

• Разработать методику расчета конструктивных параметров противообвальных защитных транспортных сооружений с применением покровных сеток.

• Разработать требования к выбору конструкций ее крепежных элементов.

Несмотря на большой опыт борьбы со скальными обвалами на железных и автомобильных дорогах в технической литературе как отечественной, так и в зарубежной отсутствуют работы, в которых полно освещался бы комплекс основных мероприятий по навешиванию покровных защитных сеток. В частности, вопросы расчета основных конструктивных параметров покровных сеток, обеспечивающих ее прочность и долговечность, и вопросы технологии строительства и эксплуатации покровных защитных сеток освещены недостаточно.

Актуальность темы диссертации связана с проблемой борьбы с обвальными явлениями в горах и это предопределяет необходимость расчета основных положений проектирования конструкций и технологии строительства защитных сооружений с использованием покровных сеток и методики расчета их конструктивных параметров. Методы исследования.

- Обобщение опыта проектирования и строительства применения покровных сеток для защиты дорог от обвалов и осыпей по зарубежным и отечественным публикациям.

- Использование принципов системного анализа при исследовании системы: «склон - покровная сетка — скальный обломок».

- Применение имитационного математического моделирования процессов движения скального обломка по склону с покровной сеткой.

Научная новизна.

• Разработана математическая модель взаимодействия единичного скального обломка с покровной сеткой.

• Разработана методика и программа расчета конструктивных параметров покровных сеток, с использованием теории гибких нитей и методики Н.М. Ройнишвили по определению траектории движения скального обломка по склону.

• Установлены зависимости растягивающих напряжений покровных сеток металлических и пластиковых (геосеток) от их конструктивных параметров (диаметра проволоки или толщины геосетки и размера ячейки сетки) и параметров скальных обломков.

Практическая ценность работы.

• Разработаны конструктивно-технологические решения по активной и пассивной защите объектов различного назначения в горной местности покровными сетками от обвально-осыпных явлений.

• Определена область эффективного применения покровных сеток для активной и пассивной защиты пути от обвально-осыпных процессов в зависимости от высоты и крутизны откоса (склона), свойств скальных грунтов, наличия материалов, строительных машин и оборудования.

• Определены требования и разработаны рекомендации по замене металлических сеток новыми полимерными материалами (геосетками), имеющими стабильные физико-механические свойства, обладающими устойчивостью к воздействию микроорганизмов и ультрафиолетового облучения. • Методика расчета и конструктивно-технические решения использованы при проектировании железных и автомобильных дорог на Северном Кавказе и в Забайкалье для обеспечения их защиты от опасных обвально-осыпных явлений.

9. Основные результаты исследования применены в качестве проектных предложений при выполнении работ в ходе научного сопровождения строительства железнодорожной линии Чара — Чина, вошли в рабочий проект в качестве технических решений для защиты отдельных участков Транскавказской автомобильной магистрали от воздействия сейсмогравитационных и обвально-осыпных процессов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Банова Н.Н., Песов А.И. Защитные сетки от горно-обвальных явлений в сейсмоопасных районах. Научно-техническая конференция «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях» 1-4 декабря 1998. Труды конференции (в 2-х частях), Часть 2. М., ОАО ЦНИИС, 1999. С. 115-120.

2. Банова Н.Н., Песов А.И. Инженерная защита транспортных объектов в сейсмических районах от горных обвалов. Научно-техническая конференции «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях» 1-4 декабря 1998. Труды конференции (в 2-х частях), Часть 2. М., ОАО ЦНИИС, 1999. С. 102106.

3. Банова Н.Н. Методы расчета защитных сеток на скально-обвальных склонах. Актуальные вопросы транспортного строительства. Труды ЦНИИС. Вып. 205. - М., ЦНИИС, 2001. С. 92-103.

4. Банова Н.Н. Воздействия строительства противообвальных защитных сооружений на окружающую среду. Строительство железных дорог в экстремальных условиях. Труды ЦНИИС. Вып.214. — М., ЦНИИС, 2002. С. 67-73.

5. Банова Н.Н., Челобитченко С.А. Температурный режим земляного полотна железных дорог, сооружаемых на вечной мерзлоте в горных условиях, и мероприятия по его стабилизации (на примере железнодорожного пути Чара-Чина). «Транспортное строительство», 2002, № 4. С.23-25.

6. Банова Н.Н., Кузнецова Л.И., Песов А.И., Штейн А.И. Методические рекомендации по проектированию и расчету защиты скально-обвальных откосов сетчатыми конструкциями. М., ОАО ЦНИИС, 2003, с. 88.

7. Банова Н.Н., Переселенков Г.С., Челобитченко С.А. Технология укрепления дорожных откосов. «Стройресурс», №7, 2003, с. 12.

8. Покровные сетки как средство защиты откосов транспортных коммуникаций. Тезисы докладов международной конференции «Развитая инфраструктура - основа устойчивости транспортной системы». 11-12 ноября 2003 года. Санкт-Петербург, с. 14.

1. Банова Н.Н., Песов А.И. Инженерная защита транспортных объектов в сейсмических районах от горных обвалов. Труды конференции в 2-ух частях. Часть

2. Научно-техническая конференция «Сейсмостойкость крупных транспортных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях». 1-4 декабря 1998. М., ОАО ЦНИИС, 1999, с. 1-220.

3. Банова Н.Н. Методы расчета защитных сеток на скально-обвальных склонах. Актуальные вопросы транспортного строительства. Труды ЦНИИС. Вып. 205.-М., ЦНИИС, 2001, с. 1-124.

4. Банова Н.Н. Воздействия строительства противообвальных и защитных сооружений на окружающую среду. Строительство железных дорог в экстремальных условиях. Труды ЦНИИС. Вып. 214. М., ОАО ЦНИИС, 2002, с. 1198.

5. Борьба с оползнями, обвалами и размывами на железных дорогах Кавказа (Труды совещания, проведенного в г. Ростове с 1 по 4 февраля 1960 г.). Транс-желдориздат. М. 1961, с.1-1968.

6. Бхандари Р.К., Шарма С.К. Механика и контроль камнепадов. R.K.Bhandari und S.K.Sharma. Jurnal of the Fustitution of Engineerus, 1976. V.57, №16, 14-24. (перевод с англ.).

7. Георешетки Fortrac: HUESKER. Строительство с применением геосинтетических материалов. HUESCER Synthetic GmbH&Co.

8. ГОСТ 2715-75. Сетки металлические проволочные. Типы, основные параметры и размеры.

9. ГОСТ 5336-83 . Сетки стальные плетеные одинарные. ТУ.

10. И. ГОСТ 13603-89. Сетки проволочные крученые с шестиугольными ячейками. ТУ.

11. Дюнин А.К., Белобжеский Г.В., Чесноков А.Г. Защита автомобильных дорог от лавин. М., «Транспорт», с. 1-62.

12. Защита железнодорожного пути от размывов, обвалов и осыпей. Изд-во «Транспорт», 1967,с. 1-121.

13. Защита от камнепадов (по материалам международного колоквиума в 1981 г. в Швейцарии). Путь и путевое хозяйство, № 1, 1982.

14. Защита пути от камнепадов. Защита пътя от падащи комъни. Георгиев А. «Пътища», 1982, XXI, 11-14, 19 (болг.). Путь и строительство железных дорог (Проблемы БАМ). Экспресс-информация №43. М., 1982, с. 1-24.

15. Защита железнодорожного пути от горных обвалов (Франция). «Travaux», 1980, №547, с.32-39. Транспортное строительство за рубежом. Экспресс-информация. №3. М., 1981,с. 1-16.

16. Инструкция по содержанию земляного полотна и техника безопасности при производстве работ на скально-обвальных участках железных дорог. Изд-во «Транспорт», 1985,с. 1-41.

17. Казарновский В.Д. Синтетические текстильные материалы в строительстве. Изд-во «Транспорт», 1984,с. 1-160.

18. Корольков Н.М., Еремин В.Л. Путь и сооружения на горных железных дорогах. Изд-во «Транспорт», 1968, с. 1-336.

19. Коновалов С.В., Орешкин Б.М. «Организация и технология строительства дорог в сложных природных условиях» Изд-во «Высшая школа», 1968.

20. Крести А.Г. Защита и стабилизация скальных откосов (перевод с испанского языка). Перевод № Б-23 861. Cresti A.G. Protection and stabilization de taludes en roca. «Revista de obras publicas», 1978, Vol. 125, №3156, p.p.263-266.

21. Краус И. Новые методы оздоровления скальных выемок. Перевод №1037. Kraus Jozef. Nove metody sanaci skalnich zarezu. Прага, 1963j c. 1-52.

22. Мацелинский Р.И. Статический расчет гибких висячих конструкций. Ленинград, Стройиздат, 1950, с. 1-192.

23. Мир строится на Полифелте. Полифелт геосинтетикс IQNet регистрационный номер 63 1/0 (Котолог).

24. Ройнишвили Н.М. Защита железнодорожного пути от горных обвалов и осыпей. Изд-во «Транспорт», 1973, с. 1-304.

25. Руководство по применению противообвальных сооружений и мероприятий на дорогах. М.ЦНИИС, 1967, с. 1-110.

26. Руководство по проектированию противооползневых и противообвальных защитных сооружений. М.: ОАО ЦНИИС, 1984, с.1-154.

27. Рекомендации по проектированию и строительству защитных сооружений от скально-обвальных процессов на транспортных коммуникациях с применением новых ресурсосберегающих материалов и новых технологий. М. ОАО ЦНИИС, 1997,с.1-258.

28. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог. Под ред. А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова. Изд-во «Транспорт», 1978, с. 1-766.

29. Справочник по мерам защиты пути от камнепадов (Франция). Rapport de recherche. LPC №81, 1978.

30. Сборник коэффициентов пересчета сметной стоимости строительно-монтажных работ для Москвы. Часть I. Выпуск 06/2002-84. М., июнь 2002 г.

31. Толмачев К.Х. Специальные сооружения на горных дорогах. Изд-во «Авто-трансиздат». М., 1963,с. 1-268.

32. Флейшман С.М., Целиков Ф.И. Скальные выемки с путевыми улавливающими траншеями. Изд-во «Транспорт», 1964, с. 1-76.

33. Agostini R. Mazzalai Р. - Papetti A. Hexogonal wire mesh for rock-fall and slope stsbilization. OFFICINE MACAFFERRI S.p.A. - BOLOGNA - ITALY. 1988, c.1-112.

34. AKZO NOBEL. GEOSINTETICS. Информация о продуктах (Котолог).

35. Bhandari R.K, Sharma S.R. Mechanics and Control of Rockfalls. IE (I) Journal-CI.

36. Brown A., Coates D. Stability of rock slope at mines. The Canadian mining and Metallirgical Bulletin. Vol.54. Namber 591, c.574.

37. Drexel University, USA, Geogrid junctions strengh, GRI Test Mesod GG 2-87, 1988.

38. Masaru M.S. Geogrids cut ballast settlement rate on substructures, Reilway Gazzete International, March 1994.

39. Permanent Way. No.79-80. Development of accident detection tehniqurs research report on measares against rock fall. Japan Railway Civil Enginering Association. Tokyo, Japan. MapT 1979.

40. Premiere Paptie Presentation du Recensement, 1978, LCPC (du Directeur du La-bora-toire Central des Central des Founts et Chaussees). Технология покрытия поверхности откоса сетками.

41. Webster S.L. Geogrid Reinforced base courses for flexible pavements for light aircraft, US Corps of DOT/FAA/RD 92/25, Desember 1992.