автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Методика расчета и проектирования противооползневых сооружений для защиты дорожного земляного полотна

Ниязбеков Саидмурад Саидрасулович

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДОРОЖНОГО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00305Э48Т

Москва-2007 г

003059487

Ниязбеков Саидмурад Саидрасулович

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДОРОЖНОГО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007 г

Работа выполнена в открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Переселенков Георгий Сергеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Добров Эдуард Михайлович

кандидат технических наук, доцент Бондаренко Галина Ивановна

Ведущая организация ООО «Дальневосточная Горностроительная Компания» (ДВГСК-центр)

Защита состоится " 8 " июня 2007 г в 12 м час на заседании диссертационного совета Д 303 018 01 при Научно-исследовательском институте транспортного строительства по адресу 129329, г Москва, ул Кольская, д 1, ОАО ЦНИИС

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан " 8 " мая 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук

Ж А. Петрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Оползневые явления, наблюдающиеся в горных и предгорных районах Средней Азии характеризующихся широким распространением лес-сов и лессовидных грунтов приобретают, наиболее острый и актуальный характер

Высокий уровень опасности этих процессов, большая сложность достоверного прогнозирования их проявления, высокая стоимость и трудоемкость работ по устройству защитных сооружений требует дальнейшего совершенствовании методов и средств защиты от оползней

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является разработка научно-обоснованных методов расчета и проектирования комплексов защитных сооружений с применением современных материалов-георешеток, геотекстильных высокопрочных полотнищ, металлических гофрированных структур, армирования и мелиорации грунтов Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи

1) провести анализ оползневых явлений и их параметров по основным классификационным признакам с оценкой возможных защитных мероприятий,

2) выполнить применительно к транспортным объектам Средней Азии исследования с расчетами на компьютерных моделях объектов аналогов условий предотвращения и защиты от оползневых явлений на характерных типах грунтовых массивов в естественном залегании на оползнеопасных склонах при пересечении их транспортными коммуникациями и на земляном полотне железных и автомобильных дорог,

3) провести исследования условий воздействия, наиболее характерных для Средней Азии оползней течения и блочных оползней на защитные сооружения при нарастании потери устойчивости оползневого массива,

4) разработать конструктивные решения комплексов противооползневых сооружений с применением новых материалов-геотекстильных мембран, георешеток, металлических гофрированных структур,

5) провести проверку расчетных параметров комплексов защитных сооружений на опытных объектах

Научную новизну работы составляют

• анализ и обобщение классификационных признаков оползней с выявлением наиболее характерных видов оползневых явлений (оползни течения, блочные оползни) для транспортных объектов Средней Азии,

• комплексное обоснование основных принципов защиты дорожного земляного полотна железных и автомобильных дорог от оползней течения и блочных оползней.

• алгоритм методики расчета и проектирования комплексов защитных мероприятий земляного полотна железных и автомобильных дорог от оползневых явлений

Практическая значимость работы

• разработаны конструктивно-технологические решения по формированию комплексов активной и пассивной защиты от оползневого воздействия для использования на транспортных объектах различного назначения в предгорной и горной местности,

• разработаны матрицы негативных воздействий и противооползневых мероприятий в инженерно-физических аналогах для использования при проектирований защиты железных и автомобильных дорог на распространенных в Средней Азии оползнях потоков и блочных оползнях,

• разработан комплексный подход к расчетам и проектированию противооползневой защиты транспортных коммуникаций на базе анализа классификационных признаков оползневых явлений,

• определена область эффективного применения подпорных стен с применением гофрированных металлических структур и армированного грунта для защиты пути от оползневых процессов для различных значений высоты и крутизны откоса оползневого тела

Апробация работы прошла на ряде научно-практических, научно-технических конференций и семинаров, включая международные Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований», посвященная 100-летию со дня рождения профессора Г М Шахунянца Москва, 2004, Научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов Научно-исследовательского института транспортного строительства, посвященная 70-летию образования организации Москва, 2005 Научно-практическая конференция молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве» Москва, 2006, Общероссийская конференция изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» Москва, 2006

Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 13 научных статьях и представлены в 2 приоритетных справках на изобретения

Структура и объем работы. Содержание диссертации изложено в четырех главах с введением, основными выводами и приложениями на 254 страницах текста с 12 таблицами, 105 рисунками и перечнем 49 использованных источников

Методика расчета и проектирования противооползневых сооружений для защиты дорожного земляного полотна представлена в составе алгоритма, анализа возможных нагрузок и воздействий на защитные сооружения, основных положений расчета вероятностных величин устойчивости склонов и откосов насыпей и выемок, принципов конструирования и методических рекомендаций по детальному проектированию защиты от оползневых процессов с примером расчета удерживающих стен с применением новых технических решений

Опыт применения разработанных методических рекомендаций по расчетам и проектированию комплексов защитных противооползневых мероприятий с оценкой экономической эффективности проведен на примере трех объектов проектирования защиты от оползневых процессов транспортных объектов на 71 км ж д линии Кар-ламан-Белорецк Куйбышевской ж д , на Серебряноборских тоннелях в г Москве и на 73-74 км ж д линии Туапсе - Адлер

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении формулируются актуальность темы, цель и задачи исследования В первой главе дан анализ и обобщение классификационных признаков и приводятся сведения о необходимых защитных мерах от оползневых явлений, вызывающих опасность человеческим жизням, прямые и косвенные убытки К прямым относятся убытки, связанные с реальным ущербом, причиненным сооружениям или имуществу

К косвенным убыткам могут быть отнесены утрата площадей пригодных для хозяйственного использования, нарушения экологического равновесия и затраты на превентивные мероприятия

Основы проектирования и строительства противооползневых сооружений заложили известные ученые и специалисты Родионов Н В , Павлов А П , Погребов Н Ф , Шахунянц Г М и другие Проблемам обстоятельств и причин возникновения оползней и методам борьбы с ними посвящены труды Гольдштейна М Н , Гулакяна К А , Джавахишвили Э А , Емельяновой Е П, Золотарева Г С , Круковского Г А , Казак-баева К К, Маслова Н Н , Виноградова В В , Прокудина И В, Ниязова Р А, Федо-ренко В С , Смирнова С Н , Яковлевой Т Г , Коншина Г Г , Ревзона А Л , Саваренско-го Ф П , Бондаренко Г В и других

Проблемой защиты от оползней транспортных объектов занимались в разное время многие ученые и инженеры Алексеев Е П , Корольков Н М , Еремин В Л , Кузнецова Л И , Савин К Д , Добров Э М , Казарновский В Д, Кузахметова Э К , Фролов А М , Переселенков Г С , Целиков Ф И , Шадунц К Ш , Шестоперов Г С , Штейн А И и другие

Оползни относятся к склоновым процессам и классифицируются по многим схемам, с выделением признаков, необходимых для обнаружения, контроля, стабилизации и других критериев включая определение типа движения, скорости движения, морфологии участка накопления, возраста, причины и степени нарушенности смещенных масс, зависимости морфологии оползня от геологической структуры, степени активности и т п

Для возникновения и развития оползней на склонах наибольшее значение имеют высота, крутизна, форма, гидрогеологические условия При всех прочих равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие Оползни более свойственны склонам выпуклой и нависающей конфигурации

Оползни возникают в каком-либо участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного увеличением крутизны склона в результате подмыва водой, ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами, воздействием сейсмических толчков, строительной и хозяйственной деятельностью, проводимой без учета геологических условий местности

В плане оползни часто имеют форму полукольца, образуя понижение в склоне, которое называется оползневым цирком

Устойчивый склон, когда на него оказывается какое либо дополнительное воздействие может перейти в неустойчивое состояние

По типам строения оползня, классификация предложенная Ф П Саваренским, подразделяет их на консеквентные, асеквентные и инсеквентные По характеру про-

исходящих смещений оползни подразделяются А П Павловым на два вида деляп-сивные, или соскальзывающие, и детрузивные, или толкающие

По консистенции оползневых масс и признакам потери устойчивости НВ Родионовым оползни подразделяются на консистентные, суффозионные и структурные Первые два типа являются наиболее распространенными для предгорных районов Средней Азии, особенно на территориях залегания лессов и лессовых суглинков

Наибольшую универсализацию получила классификация оползней по блоком Понятие "оползневой блок" принадлежит к наименьшим структурным элементам оползневой системы Любой оползень представлен хотя бы одним блоком или сочетанием бтоков В настоящее время выделяется 14 типов блоков (рис 1) Блоки отделяются друг от друга и от геологической среды разрывами сплошности, которые развиваются либо унаследовано по первичным поверхностям геологического происхождения либо самостоятельно вследствие реализации поля напряжений причем блок в процессе движения может сохранить свою цельность, но может и разделиться на части, переходя на другой уровень организации оползневых тел

8м>шие •шыпл тлжентм Моим Г! л Л тнскнмс. зи. (•яуТрСНМ «мысмечсхш Ншомыс зиме пи (мс1«>«с)

• — ¡7 ЩЬз ' (л В* Ос Вд

! 1 * 2 Веяммн» | Ьм Рс и-____» 1' Вымфоян , 1 1_____1

! Г"*™* _)-¡_ • к« 05 1<Я Иижпм гк.

*у>я»пго Ре Нанимаю —. г^г

, ^ ! » м. 1------1

Г" 1

Рис. 1 Классификация блоков - наименьших эчементов опочзневых систем

Понятие "оползневый блок" обозначает часть системы с более или менее однородным или однотипным деформационным поведением (рис 2)

" щ.оо ы-тп-га й

Рис 2 Одноярусный оползень скольжения из пяти блоков а) кинематическая (функциональная) схема оползня, б) графическая наглядная схема (модечь) того же опочзня

Оползни течения (потоки) по механизму смещения подразделяются на оползни-потоки, оползни «внезапного» разжижения, оползни-глетчеры и сплывы При их

движении обломочно-глинистые или обломочные массы находятся в вязкопластич-ном состоянии

Оползни-потоки, в Средней Азии представляют собой смещение лессовидных пород с разнокрутых склонов от 15° до 45°, вызываются сезонной активностью грунтовых вод Ширина потоков может достигать от 200 до 500 м, длина 1-2 км, объем сместившегося масс грунта-исчисляться миллионами кубометров Оползни-потоки очень опасны, так как сходят внезапно, часто перекрывают русла рек и формируют селевые потоки, которые разрушают на своем пути сооружения дороги Исследуя эти оползни Р А Ниязов отнес в группу оползней течения поверхностные сплывы. оплы-вины и оползни-потоки, в которых смещаются водонасыщенные связные грунты со слабым сцеплением в условиях резкого возрастания порового давления, разрушения структуры грунта и перехода его в жидкообразную форму Г С Золотарев, отмечая широкое развитие оползней-потоков в ряде мест бывшего СССР, выделяет оползни-потоки, сплывы, оползни-оплывины, солифлюкационные явления Общим, в оползнях-потоках, является жидкообразное состояние градиентного слоя, характер движения, включающий течение вязкой гаи вязкопластичной массы глинистого грунта, глетчеровидная или грушевидная форма, высокая скорость смещения и большая зависимость от увлажнения атмосферными осадками

Среди оползней-потоков в лессах различаются три вида

• возникающие при постепенном атмосферном и совместном с подземными водами увлажнении ранее смещенных оползней скольжения блокового строения,

• формируемые при быстром поступлении подземных вод в подошву лессовой толщи, но смещающиеся с умеренными скоростями (до 2-5 км/ч),

• такие же по условиям образования, но катастрофически смещающиеся, и те, которые разжижаются при землетрясениях (оползни «внезапного» разжижения)

Особое место в лессовидных породах занимает механизм формирования суффо-зионных оползней в лессовидных породах

Суффозионные оползни специфичны настолько, что Е П Емельянова относит их к псевдооползням Возникают они при наличии водоносного горизонта, когда гидравлический градиент достигает определенной критической величины и происходит вынос из массива пород некоторого объема грунта с возникновением суффозионной ниши Под нагрузкой вышезалегающих пород свод ниши обрушается, а обрушившиеся породы образует бесструктурную обводненную массу оползня, текущую по уклону рельефа до тех пор, пока гидравлические градиенты не станут меньше упомянутого критического значения Возможность образования суффозионных оползней крайне опасно из-за их внезапной активизации

Анализ основных факторов и геологических признаков, вызывающих оползневые процессы сгруппировать их в две принципиальной группы простые оползни и сложные оползни При этом сложные оползни представляют собой комбинации из простых оползней характеризующиеся различным размещением на оползневом склоне и различными временными сроками деятельности (рис 3)

Блоковые оползни и оползни течения, имеющие по данным Р А Ниязова преобладающее распространение на транспортных объектах в грунтовых условиях горных

и предгорных районов Средней Азии относятся к классу неглубоких одно- и многоярусных одноэтажных

Рассматривая структурную схему и направления разработки противооползневых защитных мероприятий можно принять за основное направление разработку методов противодействия простым оползням имея в виду возможности последующих построений из них любых комбинаций

Рис 3 Структурная схема классификационных признаков оползней

Во второй главе рассматриваются противооползневые мероприятия, принципы конструирования матриц пофакторной защиты от оползневых процессов и формирование композитным методом комплексов защитных мероприятий с оценкой их эффективности Предупреждение и защита от оползней предусматривает ряд пассивных и активных мероприятий

К пассивным относят мероприятия охранно-ограничительного вида запрещение строительства, производства взрывных работ и подрезки оползневых склонов В опасных местах предусматривается система наблюдения и оповещения населения, а также организации аварийно-спасательных работ

К активным мероприятиям относят устройство различных инженерных сооружений

Противооползневые мероприятия должны быть необходимыми и достаточными для того, чтобы обеспечить запас коэффициента устойчивости склона или откоса земляного полотна, не менее заданного на заданный период времени с заданной вероятностью Окончательная задача - обеспечить устойчивость склона (или откосов земляного полотна) Для этого необходимо устранить причину оползня или изменить условия его возникновения Оползень одного типа может быть вызван совокупностью разных причин, а необходимый коэффициент устойчивости, может быть, достигнут путем воздействия на вызывающие его активизацию факторы Устранить воз-

действие некоторых факторов вообще невозможно (например, землетрясения, неотектоника), но, влияя на другие факторы можно их уменьшить, а склон или земляное полотно сделать сейсмически устойчивым В настоящее время в зависимости от классификационных признаков оползневого процесса и стадии реализации, защитных мер применяются разнообразные виды противооползневых сооружений и мероприятий, которые могут быть представлены в виде четырех блоков по направленности перечня мер и конструктивных решений (рис 4)

Рис 4 Бчок-схема противооползневых сооружений и мероприятий

Для грунтовых условий предгорных и горных районов Средней Азии удерживающие сооружения могут быть рекомендованы для блочных оползней различного генезиса и характера

Удерживающие сооружения служат для поддержания оползающих толщ земляных масс Разработано множество видов подпорных стен, банкетов, контрфорсов, контрбанкетов, свай и других сооружений возводимых из различных материалов Все эти сооружения имеют ограниченную высоту, поэтому устраиваются обычно для удержания подвижек нижней части оползня «языка»

Строительство сооружений регулирующих сток водотоков и подземных вод является основным средством противостояния возникновению оползней потоков

Борьба с подмывами склонов включает два вида мероприятий пассивная защита (мероприятия, не изменяющие режима водоема или водотока) - сооружение набережных, волноотбойных стен, искусственные пляжи, активная защита (мероприятия, воздействующие на режим водоема или водотока) - поперечные буны и продольные волноломы на берегах водоемов, струенаправляющие дамбы, спрямление русел

Регулирование поверхностного стока включает перехват поверхностных вод до их поступления на оползень - нагорные канавы, организацию и ускорение стока на поверхности оползня, уменьшение инфильтрации

Дренаж подземных вод необходим для всех видов оползней, так как способствует уменьшению веса неустойчивых масс и увеличению прочности грунтов, слагающих откосы за счет постоянного осушения или снижение уровня (самотечные дренажи), временного осушения - откачка, иглофильтры, электродренаж

Изменение конфигурации склона является радикальным мероприятием для всех видов блочных оползней

Объемы работ по разгрузке склонов и откосов выемок определяют специальными расчетами Для защиты вскрываемых пород от выветривания и эрозионных про-

цессов вслед за срезочными работами на этих склонах проводят агролесомелиоративные мероприятия

Переустройство склонов и откосов уполаживание, срезка верхней части, создание берм, террасирование, отсыпка банкетов, контрбанкетов и земляных траверсов, уборка или уменьшение мощности оползающих масс, засыпка оврагов

Фито мелиорация относится к профилактическим мероприятиям, но зачастую может играть и активную роль обеспечивая укрепление склонов и откосов уменьшение инфильтрации осадков Фитомелиорацию часто сочетают с различными покрытиями из грунтобетона, шлака и др

При проектировании трасс железных и автомобильных дорог в горных и предгорных районах Средней Азии с проявлением оползневых процессов в грунтах неогеновых структур можно провести типизацию склонов речных долин с выделением условий проявления того или иного типа оползней

По данным HJI Шешени на примере инженерно-геологической типизации оползневых и обвальных склонов бассейна р Нарын (респ Киргизия) все многообразие оползней и обвалов в горных и предгорных районах Средней Азии сведено в одиннадцать инженерно-геологических типов сформированы в пределах участков с возможными 7-10 - балльными землетрясениями Для них характерны одинаковая интенсивность и знак неотектонических перемещений, одинаковая обводненность пород, слагающих склоны, условия дренирования процессов эрозии, абразии, деятельности человека, распространение грунтовых вод и другие признаки

Из них склоны I, V и X типов приурочены к наименее поднятым в современном рельефе структурно-тектоническим блокам Северного Тянь-Шаня имеют средние отметки 1000-1100 м Склоны II типа развиты в пределах относительно опущенных в рельефе структурных блоков с отметками 600-900 м

Такое деление склонов речных долин берущих начало в горах Памира и Тянь-Шаня позволяет целенаправленно определять возможное влияние оползневых явлений на транспортные объекты с построением на первом этапе назначения видов защиты определенной матрицы возможных воздействий, сводя сами воздействия к наиболее вероятным трем видам 1) разрушение откосов и самого земляного полотна, 2) завал сооружений земляного полотна грунтом оползня (обвала), 3) потеря устойчивости участка дороги вместе со склоном

Это может служить основой для построения матриц по конкретным трассам дорог при составлении программ защиты от воздействия оползней и назначении мероприятий с выбором комплексов противооползневых сооружений

Принципы конструирования защиты от оползней зависят от периода протекания оползневых процессов и включают

• заблаговременные мероприятия не позволяющие проявиться (активизироваться) оползневому процессу,

• конструирование защиты от активности оползневого процесса и его остановка до проявления деформаций транспортного объекта,

• конструирование усиления сопротивляемости защиты транспортного объекта воздействию оползня

Требование к комплексу противооползневых мероприятий на момент их завершения можно представить в виде

-^ср у * у Т шах у —-^*зап (1)

где Кср — средняя годовая величина коэффициента устойчивости, ДКср - средняя годовая величина необратимых изменений коэффициента устойчивости, Аши -максимальная величина обратимого отрицательного отклонения коэффициента

устойчивости заданной вероятности, Т - период, на который рассчитаны противооползневые мероприятия, К1;ш - заданный коэффициент запаса устойчивости

Выбор мероприятий должен определяться их стоимостью и наличием соответствующих материалов и технических средств, имея в виду следующее

• Полный перехват всех водоносных горизонтов не сможет увеличить коэффициент устойчивости больше чем на величину 3 - 5% Другие мероприятия (например, уположение склона) ограничены наличием за бровкой склона ценных сооружений,

• Второй член неравенства прямо пропорционален сроку Т, на который производится закрепление Поэтому необходима борьба с каждым фактором, определяющим величину Д Кср,

• Третий член неравенства - трудно изменить противооползневыми мероприятиями Поэтому, влияние колебаний коэффициента устойчивости на задаваемый запас устойчивости, К1ап можно записать в следующем виде

Я"сР у ~Д /<"ср у Т-Аср у >Л"ИП + (Атах у- АСр у) или Кср у - Д Кср V 744 ср у > К (2)

Абсолютная величина запаса коэффициента устойчивости для разных условий и видов склонов зависит от точности определения расчетных показателей, наличия неучтенных факторов и от заданной вероятности колебаний величины показателей известных природных факторов

Оценка эффективности противооползневых мероприятий проводится по критериям

1) Техническая эффективность - степень выполнения сооружением своего специфического назначения, запроектированной задаче по изменению природных условий или процессов

2) Противооползневая эффективность - величина влияния сооружения на коэффициент устойчивости склона

3) Соотношение фактической и запроектированной противооползневой эффективности, как отдельного мероприятия, так и всего их комплекса которое зависит от

• технической эффективности соответствующих мероприятий,

• правильности расчета их влияния на устойчивости склона

4) Долговечность противооползневых сооружений соответствие расчетному сроку закрепления

5) Надежность, т е вероятность безотказной работы, - возможность «отказа» противооползневых мероприятий должна быть полностью исключена

6) Экономичность рассматривается в приложении к каждому отдельному мероприятию и к их комплексу в целом

При сравнении различных мероприятий по их экономической эффективности необходимо учитывать единовременную стоимость осуществления мероприятий и стоимость их текущего содержания и ремонта

Экономическую эффективность комплекса противооползневых мероприятий в целом следует рассматривать с двух сторон

• состав мероприятий должен быть в сумме наиболее дешевым и обеспечивать решение всех стоящих перед данными мероприятиями задач,

• осуществление этих мероприятий должно быть оправдано по сравнению с ценностью защищаемой территории и расположенных на ней объектов

Каждое противооползневое мероприятие может быть эффективным по отношению к определенному влияющему фактору в определенных пределах и малополезным по отношению к другим факторам

Таким образом, конструирование защитных мероприятий должно быть комплексным, а назначение их объема и формирование комплекса целенаправленным на тот объем и вид факторов, какие определяют оползневую опасность

Пофакторные мероприятия защиты их анализ и набор с оценкой эффективности целесообразно назначать с использованием принципа декомпозиции (рис 5)

Xsl

ГРЛВКГЛЦИЯ

Ф 4КТОРЫ ИНИЦИАТОРЫ ОПОЛЗНЕВЫХ ЯВЛЕНИЙ

№2 ДИНАМИКА *23 ПОДВИЖНАЯ HAJ1»VJKA №4 АТМОСФЕРНЫЕ оеддаи Хз5 ПОДЗЕМНЫЕ вода №6 ПОДЗЕМНЫЕ Т0Т8СЯ Л®7 ИЗМЕШЭ1ИД ВИЗА НАСАЖДЕНИЯ

ЗАЩИТ*. КОШПРЕАНКЕТН ВЕРМЫ.

ПОДПОРНЫЕ СШШ, СВАЯНШ конструкции, СРЕЗКА СКЛОНОВ

ЗАЩИТА. ЗАЩИТА. ЗАЩИТА

ВОДООТВОДНЫЕ ПРИСЛОНЕННЫЕ ГЕРАОСИГОИАНИЬ

КАНАВЫ. ДРЕНАЖИ,

ЗАЩИТНЫЕ ДРЕНАЖНЫЕ

ПОКРЫТИЯ ПРОРОЙ

СТО РКРЕГГИ РОВАКИЕХ ДРЕНАЖИ

ОБСЕВ ОТКОСШ

ЗАЩИТА ЛЕГОТНХАДКА

Рис 5 Пофакторные защитные мероприятия определяемые методом декомпозиции

Принцип формирование матрицы воздействий является первым шагом в целенаправленном проектировании защиты от оползней

Следующим принципом является принцип синтезирования рациональных комплексов защитных мероприятий осуществляемый с применением композитного метода, при реализации которого каждому фактору противопоставляется одно или несколько мероприятий, а затем из них набираются комплексы, удовлетворяющие требованиям надежности, долговечности, экономичности и другим качествам, ранжированным в зависимости от приоритетности назначаемой для данного объекта (рис 6)

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ (МЕТОД КОМПОЗИТНЫЙ!

КОМПЛЕКС Ä1 2.3 КОНТРБАНКЕТЫ. БЕРМЫ, ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ КОМПЛЕКС №4 ВОДООТВОДНЫЕ KAI 1АВЫ, ДРЕНАЖНЫЕ ПРОРЕЗИ. ПРИСЛОНИ! ПШГ ДРШАЖИ КОМПЛЕКС*« ОТВОД ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПОДОШВЫ НАСЫНИ, ПОДПОРНАЯ СТЫ1А КОМПЛЕКС №6 ТЕРАССИРОВАНИЕ, БЕРМА, ПРИСЛОНЕННЫЕ ДРЕНАЖИ КОМПЛЬКС №7 AHKEPHHF КРЕПЛЕНИЯ, ДРЕНАЖНЫЕ ПРОРЕЗИ. КОНТРБЛНКЕТ

Сравнение и выбор щшагл комплекса

Моделирование и расчет ~ устойчивости склонов и откосов земляного пошлин

Рис 6 Формирование ко иплексов защитных мероприятий ко ипозитным методо и

В конкретизации выбора комплекса мероприятий для данного объекта реализуется следующий принцип - проверка достаточности выбранного комплекса расчетами и при необходимости усиление комплекса дополнительными мероприятиями

В третьей главе показаны принципы разработки алгоритма и методики расчета и проектирования противооползневой защиты дорожного земляного полотна

Определение расчетом параметров и выбор типа защитных сооружений и мероприятий затрудняется из-за наличия широкого диапазона видов оползней и механизмов их протекания, обусловливаемых особенностями геологических, гидрогеологических и топографических условий склонов, а также значительным многообразием причин и факторов, влияющих на их протекание и развитие

Развитие оползневых процессов протекает период относительной стабилизации, через период активных подвижек, катастрофический сход оползня, до периода затухания подвижек

Цикличность колеблется в самых широких пределах от 5 до 20 лет В некоторых случаях оползневой склон из состояния длительной стабильности, может сразу прийти в активное состояние

Для объектов дорожного земляного полотна - насыпей и выемок опасность, оползня и механизм его протекания относится либо к склону, на котором расположена трасса дороги, либо непосредственно к грунтовому массиву земляного полотна -откосу насыпи или выемки

Возможность использования склона для прохождения трассы дороги определяется допускаемыми деформациями с расчетом устойчивости на основе методов предельного равновесия, и оценки коэффициента запаса устойчивости

При проектировании выемок и защиты природных склонов, методы расчетов для точной оценки деформаций должны учитывать характеристику зависимости «напряжение - деформация», в том числе между максимальной и остаточной прочностью грунта на сдвиг, анизотропность фунта, распределение изменяющегося порово-го давления, неоднородность, обусловленную изменением свойств грунтов с глубиной, слоистостью и трещиноватостью, влажностью, температурой, градиентов грунтовых вод, влияние естественных напряжений, влияние методов строительства Их определение, проводят с помощью методов конечных элементов Устойчивость природных склонов, откосов выемок и насыпей рассчитывается с помощью методов предельного состояния учитывающих факторы, влияющие на сопротивление сдвигу грунта посредством соответствующего коэффициента запаса Применение методов предельного состояния является полуэмпирическим

По результатам расчета в проектах назначаются величины коэффициента запаса учитывая, что когда возникает смещение, коэффициент запаса склона или откоса равен единице Все методы расчета по предельному состоянию исходят из общих принципов

1) допускается что механизм скольжения, принимается без ограничений, и оползни происходят по плоскостям или круглоцилиндрическим поверхностям,

2) сопротивление сдвигу, рассчитывается для условий статики, считая, что массив потенциального оползня находится в состоянии предельного равновесия и что по всей предполагаемой поверхности смещения удовлетворяются критерии разрушения грунта,

3) расчетное сопротивление сдвигу, необходимое для равновесия оползневого массива оценивается коэффициентом запаса,

4) поверхность с наименьшим коэффициентом запаса - поиск критической поверхности смещения находят повторными расчетами Коэффициент запаса относится к сдвиговым параметрам, а не к природе прочности грунта

Функция коэффициента запаса используется для проектирования откосов и склонов сводится к исключению неопределенности или фактора незнания по отношению к прочностным параметрам, распределению порового давления и залегания пород Чем ниже качество исходных данных, тем больше должен быть коэффициент запаса

Задача устойчивости массивов грунта является частной задачей общей теории предельного напряженного состояния грунтов, но имеет весьма существенные особенности, обусловленные спецификой движения масс при нарушении их устойчивости

Для лессов и лессовидных суглинков характерно внезапное нарушение равновесия массивов грунтов Этот вид нарушений равновесия в предгорных районах Средней Азии является наиболее частым и происходит в откосах и природных склонах как при увеличении действующих на массив нагрузок, так и при уменьшении прочности грунта

Увеличение нагрузок может быть при давлении от дорожных пасыпей превосходящем некоторый предел, и при изменении веса слоев грунта (его возрастании) при насыщении их водой (в условиях продолжительных дождей и паводков), а также вследствие подвешивания капиллярной влаги при понижении уровня грунтовых вод Уменьшение прочности сооружения или склона происходит как при разрушении естественных упоров массивов грунта, так и при уменьшении эффективного трения (при наличии порового давления) и сил сцепления (при увлажнении и набухании грунтов)

Расчеты устойчивости основываются на концепции предельного пластического равновесия Принимается предположение о поверхности скольжения Когда касательные напряжения по поверхности скольжения становятся равными прочности грунта на сдвиг возникает состояние предельного равновесия

г = Х (3)

где т - касательное напряжение, в - прочность на сдвиг, коэффициент устойчивости

Согласно теории Мора-Кулона, прочность на сдвиг может быть представлена в виде,

5 = С + ст„1&<г>, (4)

где - нормальное напряжение С и (р являются параметрами прочности грунта

Если сооружение расположено на наклонной поверхности грунта, предполагается, что поверхностью скольжения является плоскость В этом случае коэффициент устойчивости определится выражением

т1 = {т8Ч> + С1)1Т (5)

где N и Т - соответственно, нормальная к плоскости скольжения и тангенциальная, действующая вдоль плоскости скольжения, силы,

/. - площадь поверхности скольжения

Чтобы сделать задачу статически определимой, необходимо ввести допущение о распределении нормальных напряжений по поверхности скольжения, устанавливая зависимость Тт Ыи, исключая три неизвестных, касающихся Т

Весьма эффективным методом, который широко используется как для круглоци-линдрических, так и произвольных поверхностей скольжения, является метод отсеков В этом случае сползающий массив разделяют на некоторое число отсеков (рис

Рис. 7 Выделенный п-й отсек и силы, действующие па него

Если призма скольжения разделена на достаточно большое число отсеков, ширина АХ будет мала и допускается предположение о том, что нормальная сила N приложена к середине поверхности скольжения На схеме элемента известными силами являются вес грунта вместе с содержащейся в нем водой Ц>'п сдвигающее усилие Тп , которое можно выразить как

где N „ - эффективное нормальное напряжение N г - Nп - {ип + )Ьп , С„ Ьп - гидравлический напор в п-ом отсеке, по отношению к давлению, которое установилось бы, если бы грунтовые воды были неподвижны п уравновешены напором на верхнем бьефе, ип + гу„ - поровое давление, внешние нагрузки на п-й отсек,

в их числе могут быть компоненты гидростатического давления на верхней грани отсека

Компьютерные модели расчетов устойчивости склонов по схеме с круглоцилин-дрической поверхностью скольжения (КЦПС) используют различные случаи методов отсеков (рис 8)

T„=(Njg<p„+CnLn)/n,

(6)

Рис 8 Принципиапная схема компьютерной модели по методу КЦПС

Равновесие момента силы вокруг центра вращения означает TWX = TSR

Используя критерий разрушения Мора-Кулона через коэффициент запаса после преобразований получим уравнение вида

F = Цс'Ь + (fV - ub)l tgflll /та)}~ (Z(W sin «)), (8)

где

ma =cosa[l + (tgatg<f>'/F)], (9)

Наиболее удобно определить F путем повторных расчетов Для решения существует несколько эффективных компьютерных программ

Для любых отсеков достаточно просто определяется так называемое оползневое давление, Е, величина которого необходима для проектирования противооползневых сооружений

Е _ ЬЛ*. -К, Е cos(g, -Д_, -<р,) (ш)

соs(<ary — /9, ~f,) cos(ar, — Д -<р,)

Вычисления при определении E¡ начинают с верхнего отсека, для которого E,_¡=0

Для определения коэффициента устойчивости цч свободного откоса или склона Г М Шахунянц рекомендовал задавать некоторое значение r\q и определять по формуле (10) величину оползневого давления для конечного отсека Если эта величина не равна нулю, то следует задать другое значение //,, стремясь получить величину Ек другого знака Учитывая линейный характер зависимости Ек = f(>],), коэффициент устойчивости ?]q находят интерполяцией при Ек-0

Метод Г М Шахунянца позволяет установить тот отсек (по профилю), где наиболее целесообразно расположить противооползневые подпорные сооружения

Для более сложных видов оползней и получения более точных данных по оползневому процессу откосов земляного полотна железных и автомобильных дорог применяют расчеты по деформациям

В расчете по деформациям, рекомендуется использовать метод конечных элементов с учетом следующих положений

• поле напряжений должно удовлетворять условию равновесия в каждой точке Прогноз этого равновесного поля напряжений обычно производится с помощью теории упругости при описании напряжений и деформаций, причем пластичные и другие модели также могут использоваться Прогноз поля напряжений требует знания зависимости «напряжение - деформация» для грунтов

• граничные условия напряжений и деформации должны соблюдаться Эти характеристики могут не соответствовать принципам метода предельного равновесия

Основной принцип метода конечных элементов состоит в том, что поведение сложной сплошной среды может быть аппроксимировано суммарным поведением составных элементов этой среды Общая непрерывность моделируется требованием одинакового поведения соседних элементов в выбранных точках контакта или узлах

Расчет по деформациям насыпи начинается с выделения группы простых элементов, аппроксимирующих это земляное сооружение В двумерном анализе используют, как правило, треугольные или четырехугольные элементы и уравнения, описывающие поведение этих элементов при плоской деформации, вместо уравнений, связанных с плоским напряжением и используемых часто в строительной механике Трехмерную задачу можно смоделировать, используя твердые элементы Чтобы свя-

зать нагружение с деформацией в узлах каждого элемента модели, используются серии уравнений и соответствующая зависимость «напряжение - деформация»

После составления модели насыпи принимаются соответствующие граничные условия нагружения и деформации При проведении расчетов методом конечных элементов рассматриваются также другие характеристики поведения грунтов Они включают анизотропию ползучесть и образование трещин растяжения

Для оценки достаточности и надежности проектных решений защиты от оползневой опасности во всех случаях рассчитывают коэффициент запаса устойчивости, который в разных вариантах представляет собой отношение удерживающих сил к сдвигающим силам либо удерживающих моментов к сдвигающим моментам или отношение расчетной величины прочности на сдвиг к средней величине касательных напряжений

Визуальное разрушение откоса происходит при коэффициенте менее 1, а устойчивость обеспечивается коэффициентом больше 1 Коэффициент запаса устойчивости откоса в большой степени зависит от достоверности исходных данных, заложенных в расчете, при разных методах расчета можно получить различные значения коэффициента запаса При строительстве защитных сооружений для откосов дорог обычно принимается коэффициент запаса 1,25 - 1,50 Более высокие коэффициенты принимаются при наличии риска для жизни человека или при неуверенности в достоверности принятых в расчетах параметров

Методы расчета устойчивости учитывают вероятностный характер расчета коэффициента запаса за счет введения коэффициентов надежности по нагрузке и по грунтам Для грунтов доверительная вероятность принимается 0,95, по нагрузке коэффициента надежности могут ограничиваться данными СНиПов

Если учесть, что на величину коэффициента запаса влияет большое количество случайных факторов и ни один из них не может быть доминирующим, то на основании центральной предельной теоремы можно считав, что коэффициент устойчивости должен быть распределен по нормальному распределению Гаусса

Задавая любой закон распределении по каждому фактору и рассчитывается при этом коэффициент устойчивости получают имитационную модель, а в итоге выборку случайных значений коэффициента устойчивости Для этой выборки рассчитывается математическое ожидание, дисперсия выборки и доверительный интервал величины коэффициента устойчивости, т е вероятность обрушения откоса (схода оползня) Если взять только самое плохое значение и самое хорошее значение, то расчетные значения среднего и среднеквадратичного значения коэффициента устойчивости будут

Вероятность, что коэффициент устойчивости будет не менее [)/,,] определится в виде

(П)

(12)

(13)

где

Блок схема алгоритма проведения расчетов устойчивости приведена на схеме (рис 9)

Рис 9 Схема расчетов и проектирования вариантов противоопочзневых мероприятий

Данные расчета позволяют перейти к проектированию комплексов защитных мероприятий и принять подробную программу их выбора (таблица 1)

Таблица 1 - Мероприятия в программе противооползневой защиты при проектировании железных и автомобильных дорог______

Группа мероприятий Вид мероприятий Наиболее подходящие условия применения Ограничения Примечания

2 3 4 5

Превентивные Перетрассировка автомобильных и железных дорог Как альтернативна размещения трассы на опотзнеопасном склоне Высокая стоимость в случае, если трасса выбрана и проект составлен или если нужна реконструкция существующей дороги Детальные исследования должны гарантировать улучшение условий

Изменение направления трассы или уклона 11а предварительной стадии проектирования Распространяется только на участки дороги с оползнями Детальные исследования должны гарантировать улучшение условии

Полное или частичное удаление неустойчивых масс грунта При небольшом объеме вырезки и слабых грунтах, залегающих на малой глубине Контроль за выемкой может стоить дорого, плохое решение в случае крупных оползней, может быть неосуществим из-за необходимости больших отчуждений земли Необходимы аналитические исследования, выемка должна достичь прочных пород

Постройка моста На склоне с неглубокими оползнями Высокая стоимость и недостаточное сопротивление боковому давлению Необходимы расчеты возможных нагрузок и давления сползающих масс

Уменьшение сдвигающих сил Устройство поверхностного дренажа В любых проектах, Касается только инфильтрации поверхностных вод и ее последствий Во всех случаях следует предусматривать защитный растительный покров на откосе

Устройства подземного дренажа Во всех спучаях, когда снижение уровня грунтовых вод может увеличить устойчивость откоса Неэффективно, если оползневой массив водонепроницаемый В расчетах устойчивости следует учитывать влияние фильтрационных сил

Срезки оползневых масс грунта В любых существующих или потенциальных оползнях Необходимы легкие материалы -дорогостоящие и не всегда доступные, трудности с размещением отвалов и отчуждением земли Необходимы расчеты устойчивости для обеспечения правитьного использования мероприятия

Увеличение удерживающих Устройство подземного дренажа На всех оползнях, где уровень грунтовых вод выше поверхности скольжения Требуется опытный персонал для усгройства и обеспечения работы дренажа Необходимы расчеты устойчивости для обеспечения правильного использования мероприятия

сил Контрфорсы, поддерживающие насып и бермы На всех сущес гвую-щих оползнях в сочетании с другими способами Неэффективно в случае глубоких оползней, сооружения должны возводиться на прочном основании Необходимы точные данные о положении уровней грунтовых вод

Устройство подпорных стен Как дополнение к бермам и контрбанкетам Требуется опытный персонал для качественного выполнения работ Необходимы расчеты прочности и устойчивости сооружений

Установка свай на оползневом массиве Во шбежание подвижек и деформаций при проходке выемок Не выдерживают больших деформаций, должны проникагь на достаточную глубину ниже поверхности скольжения Необходимы расчеты устойчивости для определения нагрузки на сваи и надежности решения

Установка анкеров В случае ограниченной ширины полосы отчуждения вдоль дорог Требуется контроль за глубиной заделки анкеров в породу, способную выдержать срезающие усилия при натяжении анкеров Требуется опытный персонал исполнителей работ Необходимы натурные исследования для определения прочности на срез, рентабельность способа зависит от глубины заделки анкеров

Стабилизация оползня на опре- Химическая обработка В сл> чаях, когда поверхность скольжения выявлена и грунт поддастся обработке Эффективность действия способа непродол ж ительн а Необходимы предварительные лабораторные испытания

деленный период времени (в том числе на Элсктроосмос Для снижения избыточного порового давления с необходимой по строительным соображениям скоростью Требуется непрерывная подача постоянного тока и соответствующий уход за установкой Область применения ограниченная

период строительства тщит- Замораживание Для исключения скольжения под влиянием течения жидких масс грунта Требуется непрерывная подача холода Время действия ограничено

ных сооружении) Термическая обрабо гка Для снижения чувст-ви гельнос ги глинистых грунтов к действию воды Требуется дорогостоящая, тщательно подобранная установка для подземного осушения грунта Метод экспериментальный и дорогостоящий

По набору защитных мероприятий с учетом пофакторной защиты от оползневых явлении композитным методом формируются варианты комплексов защиты и на основании данных расчетов производится их сравнение и выбор комплекса с последующим детальным проектированием его составляющих

Блок-схема методики расчета и проектирования противооползневых сооружений представлена на рис 10

УСЛОВНА ВЛИЯНИЯ

оп о л:н г се ра зсе а н ие

АТМ"СФРРНЫ? ОСАДКИ

с е№уетогчки

ГЕ^ и(ИЧЬ1-КИЬПР ^КАг и АКТИВИЗАЦИИ ОПОЛЗНЯ Я ГОЭРСД ГШ АСТСв

КЛА ГГИФИХАиИСННЬ Е ПШЗНАКИ ОПОЛЗНЕЙ

простые ОПОЛЗНИ

СЛОЖНЫЕ ОПОЛЗНИ

¡комбинация простых опо 'не 1

ВЫДАВЛИВАНИЯ

КАРСТОВЫЕ

НАПЛЫВАЖ.Я

ОСЕДАНИЯ

ПРОСЕДАНИЯ

ПЛОСКОГО

СКОЛЬЖЕНИЯ

П"АС7И 1ЕСКСГО

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ

РАЗУ Ж НИЯ

РАСТЯЖЕНИЯ

СКОЛЬЖЕННЯ

СБРСССЕЫЙ

СЖАТИЯ

кластерные виды як I предгорьях Средней

ЕН5

ДНОВ РЕМЕННЫЙ

к:,

смешевм су 6-----------"У)

РАЗНОТИПНЫЙ (бдосм ту " более тяги ОТСТУПАТЕЛЬНЪЧ («леки решив «отся , йи»ли-б1а многокрино)

(Ф7СЫОВНОГОПВ<)

НАЛОЖЕННЫЕ ф усы аерекр ьэ «от друг дат«) ГОЛОВНОЙ

конто сиои)

(соподчимвние)

ГО" РЯЖЕННЫЕ (ярусы сопрнмсвото» друг с деугсш)

ЕОКОВОЙ

(по а росткр ев ню сток«)

. ОМ БИНИРОпанны и (ли И поличного строений

СОПОДЧИНЕННЫЕ (кесовмер* ыые ао

РАЗНОВРЕМЕННЫЕ

лняюнх)

*-4-»

НАСЫПИ. ¡АВАЛ и_1рУ,Ы:НИН ТУНТСМ УСТОИ-01ВОСТИ

БГСК

оцгнки вссдиЧстеия ополгня

Рис 10 Бюк-схеиа методики расчета и проектирования противоопочзневых сооружений

В четвертой главе приведены примеры реализации комплексной защиты трех транспортных объектов от оползней инженерно-физических аналогов среднеазиатским

1. Проект противооползневой защиты участка Серебряноборских транспортных тоннелей в Москве При прохождении под оползневым оврагом образованным рекой Большая Гнилуша, 1де глубина их заложения под дном реки не гарантировала безаварийной проходки щита

В пределах р Б Гнилуша, развиты оползни двух типов

• мелкие поверхностные действующие оползни, оплывины на крутых бортах оврага р Б Гнилуши,

• глубокие древние оползни, захватывающие склон правого берега р Москвы в районе устья р Б Гнилуши на глубину 25-30 м находящиеся в стадии стабилизации

Склон по бортам оврага до реки Москвы сложен суглинками и супесями различной консистенции и влажности подстилаемыми тяжелыми сильно набухающими глинами

Для обеспечения безаварийной проходки щита и защиты от оползневых явлений зданий и сооружений, предусмотрена отсыпка грунтового пригруза - постоянного искусственного инженерного сооружения с пропуском под ним водотока в новом русле (таблица 2)

Таблица 2 — Матрица воздействий и оценки втяния опо чзневых явчений

№ п/ п Факторы вызывающие активизацию оползневых явлений в грунтах четвертичных огложений Возможные негативные воздействия опотзневых явлений Противооползневые и защитные мероприятия

1 2 3 4

Давление щитового комплекса на грунтовый массив при проходке тоннетя Прорыв бентонитовой эмульсии и потеря устойчивости всего склона включая активизацию древнего опотзня Устройство грунтового пригруза над сводом тоннелепроходческой шахты

2 Динамическое воздейс г-вие на грунт при движении щита и работе строительной тех!гики Потеря устойчивости склона и бортов оврага при резонансе собственных частот грунтовых массивов Дополнительное членение грунтового пригруза армирующими прослойками и прислоненными дренажами снимающими амплитуды низких частот

3 Перепал градиентов грунтовых вод, барражный эффект Дополнительное увлажнение грунтовой толщи с формированием плоскостей скольжения Устройство прислоненных и каптаж-нык дренажей

4 Гравитация грунтовой голщи при обводнении Возрастание сдвигающих сил и снижение удерживающих Устройство прислоненных дренажей, поверхностный водоотвод исключающий инфильтрацию атмосферных осадков

5 Подрезка склонов и бортов оврага рекой Москва и речкой Гнилуша Уменьшение удерживающих сил грунтовых масс Сохранение и ремонт набережной р Москва Устройство зарегулированного водопропуска р Гнилуши

6 Инфильтрация и эрозия поверхностными водами откосов оврага Дополнительное увлажнение грунтовых масс, нарушение поверхности откосов борюв овра1а, снижение удерживающих возможностей растительного покрова Организация поверхностного водоотвода, посев трав, посадка деревьев и кустарников на откосах пригруза и склонов

7 Динамическое воздействие на грунт и сооружения от движения поездов метро и автотранспорта в тоннелях Расшатывание внутренних грунтовых связей и потеря устойчивости при резонансе собственных частот грунтовых массивов Мониторинг за состоянием откосов и склона с сооружениями на них При превышении допустимых норм сооружение гасителей вибраций

8 Подпитка грунтовых вод из аварийных коммуникаций дома отдыха Изменение градиентов вод, образование плоскостей скольжения Мониторинг за уровнями грунтовых вод и состоянием прислоненных дренажей

Конструкция грунтового пригруза, предусмотренная проектом для обеспечения безаварийной проходки щита под оврагом р Б Гнилуша, выполняет одновременно важную экологическую функцию защиты от прогрессирования оползневых явлений на склонах р Москвы

В настоящее время строительство грунтового пригруза завершено Откосы грунтового пригруза укреплены габионными конструкциями, а русло реки и берегов -матрасами «Рено»

2. Противооползневой комплекс мероприятий при проектировании реконструкции Сочинского участка железной дороги Туапсе — Адлер (км 73-74)

Анализ результатов исследований Мамайского оползня за длительный период времени, сопоставление данных аэрофотосъемки и бурения позволили выявить основные характеристики и тенденции развития оползневых структур на рассматриваемом участке в виде пространственной иерархии трех групп оползней, обладающей достаточно четкими показателями интенсивности в вертикальной плоскости

• I группа (I ярус) оползни течения, сплыва, оползни-потоки поверхностные (до глубины около 5 м), быстрые по оползневой активности с зафиксированным сходом оползневых масс в течение 5-10 лет и чаще,

• II группа (II ярус) блоковые оползни глубокие (до глубины 15-20 м), медленные по скорости смещения,

• III группа (III ярус) неотектонические подвижки коренных пород, движущихся со скоростью 2-4 мм/год

Современные оползневые процессы предопределены литолого-тектоническими условиями массива Интенсивное физическое и химическое выветривание коренных пород до глинистых, тектонические движения, в результате которых коренные породы были смяты в складки, а затем раздроблены в процессе надвига, абразионная деятельность древнего и современного моря создают благоприятные условия для развития оползневых процессов Водоносные горизонты выделяются как в коренных породах, так и в четвертичных накоплениях Режим подземных вод тесно связан с атмосферными осадками

В настоящее время наиболее высокоактивными являются оползни-потоки I группы с базисом смещения на склоне или на современной волноприбойной террасе

Реконструкция существующего участка 73-74 км предусматривается со строительством II пути Существующий тоннель находится в предаварийном состоянии В нижней части оползня в зоне прохождения тоннеля и выше него проявляются блоковые оползни и оползни — потоки Базисом смещения оползней в этой зоне является верхняя глинистая прослойка выше карангатских галечников

В связи с этим вопрос о выборе технического решения по строительству тоннеля под II путь приобретает особую остроту и прямо связан с разработкой противооползневых мероприятий (таблица 3)

№ п п Факторы, влияющие на активность оползневых явлений Возможные негативные воздействия оползневых явлений на жетезную дорогу Противооползневые и защитные мероприятия на реконструируемом участке

I 2 3 4

1 Изменение напряженного состояния глинистых пород (перепад давления, нагрузка застройкой) Потеря устойчивости склона, развитие блокового оползня, появления выпирания грунтовых масс на путь и деформации обделки тонн ел 1 Срезка земляных масс в верхней части откоса Пригруз мест ожидаемого выпирания грунта Усиление обделки нагнетанием бетона за обделку Вынос трассы тоннеля под второй путь в коренные породы ниже плоскости скольжения

2 Подземные воды Замачивание грунта в зоне плоскости скольжения, потеря устойчивости оползневого тела Перехват подземных вод выше оползня и организация системы дренажей

3 Поверхностные воды (морская абразия и эрозия от стока по склону) Подрезка оползневого откоса и смыв низовой (удерживающей) массы грунта на склоне Волнозащита Система поверхностного водоотвода Завоз грунта дополнение пляжа, защитные покрытия откоса

4 Атмосферные осадки и орошение садов и огородов Инфильтрация и повышение градиента подземных вод Нагрузка склона и потеря устойчивости с развитием блокового оползня Развитие оползней сплыва Ор1анизация поверхностного водоотвода, покрытие и обсев откосов, дренажи мелкою заложения, лотки, кюветы, дренажные прорези

5 Выветривание Образование очагов верховодки Планировка склона, фитомелиорация

6 Совместное влияние воздействий природы и чечовека Потеря устойчивости склона, активизация оползания грунтовых масс ^ стройство защитных сооружений, закрепление грунтов Вынос, трассы тонне 1я в устойчивые грунты

7 Утечки водопровода и канализации на склоне Потеря устойчивости в результате подъема грунтовых вод, образование верховодки и активизация подвижек и оползания грунтовых масс Дренажные прорези и система дренажей Усиление прочностных параметров водоотводов и коллекторов, гильзование

8 Тектоническая деятельность Подвижки на глубинном уровне (крип) 2-10 мм/год Уве шчение габаритов тоннеля и отнесение проектируемых стен от оси пути на 0,5-1,0 метра

Использование МКЭ при расчетах данного склона с многоэтажным расположением очагов оползневых тел обосновано тем, что метод конечных элементов гарантирует наибольшую точность результатов и возможность более полно и реально описать такие сложные инженерно-геологические и природные условия

3. Противооползневая защита перевального участка железной дороги Карламан - Белорецк

Тоннель пересекает гору Урус-Куль в предгорье хребта Зильмердак на западном склоне Южного Урала в пределах Башкирского антиклинория на 71 км железнодорожной линии Карламан - Белорецк, которая проходит по левому берегу р Инзер

Западный склон горы, где произошли оползни, пологий (с углами наклона 1012°), что создает условия увлажнения грунтов и водосбора осадков С обеих сторон от железнодорожного пути расположены овраги, также являясь местом концентрации поверхностного стока Инженерно-геологическое строение грунтов, слагающих припортальную и надпортальную части тоннеля, способствует проявлению в откосе выемки оползней, напрямую угрожающих безопасности и бесперебойности движения поездов Грунтовые воды находится в прямой зависимости от количества атмосферных осадков в период интенсивных дождей и после снеготаяния

Оползень на косогоре, произошедший в августе 1994 г можно классифицировать как оползень-поток Бровка срыва оползня располагалась на расстоянии 210 м от лобового откоса выемки, которая явилась базисом оползания Тело оползня в верхней толще имело ступенчатую форму и состояло из двух блоков, сложенных грунта-

ми мягкопластичиой консистенции, в средней и нижней части - оползневые массы разжижены, растекались по дну ложбины слоем толщиной до 2,0 м

На правом и левом откосе выемки западного портала тоннеля форма оползневых участков в плане - циркообразная Базисом оползания явилась основная площадка выемки По механизму смещения все оползни в выемке являются блочными оползнями сдвига Глубина захвата грунтов откосов оползанием составляет от 3,0 до 4,0 м На железнодорожной линии Карламан - Белорецк Куйбышевской железной дороги в районе расположения Зуяковского тоннеля в результате активной овражной эрозии и интенсивных дождей в 1994 г произошел селевой вынос, заполнивший овраг шириной 25-50 м и протяженностью 200 м, расположенный параллельно тоннелю, одновременно в портальной выемке произошел оползень и ряд оплывин откосов Для предотвращения дальнейшего развития аварийной ситуации возникла необходимость в разработке противооползневых мероприятий

Матрица комплекса защитных мероприятий приведена в таблице 4

Таблица 4-Матрица комплекса негативных втяний оползневых явлений

№ п/ п Факторы, вызывающие активизацию оползневых явлений Возможные негативные воздействия оползневых явлений Противооползневые и защитные мероприятия

1 2 3 4

1 Перепад градиентов грунтовых вод Увлажнение грунтового массива с формированием новых и активизацией старых плоскостей скольжения Потеря устойчивости грунтовых масс Комплекс дренажных устройств Дренажные прорези Устройство контрбанкетов и подпорных стен

2 Подземные воды Замачивание грунта в зоне плоскости скольжения Потеря устойчивости Разгрузка грунтового потока в тоннель с деформациями тонне льной обделки и в откосах выемки с образованием спльгвов Комплекс дренажных устройств, включая дренажную штольню за обделкой тоннеля Прислоненный дренаж на откосах выемки

3 Поверхностные воды и атмосферные осадки Повышение градиента подземных вод, размыв поверхности грунта надтоннсльного пространство оврагообразования и диверсификация оползней потоков и селей, размывы откосов выемки Образование верховодки и сплы-вов откосов Система поверхностного водоотвода нагорными канавами и лотками, укрепление откосов обсевом трав, фитомелиорация надоткосной части выемок и надтоннельного пространства

4 Динамическое воздействие от движения транспорта Расшатывание внутренних грунтовых связей и потеря устойчивости при резонансе собственных частот грунтовых массивов Мониторинг за состоянием откоса и склонов Сооружение виброизоляционных конструкций в защитном комплексе

5 Гравитация грунтовой толщи при обводнении Возрастание сдвигающих сил и снижение удерживающих Устройство прислоненных дренажей, поверхностный водоотвод исключающий инфильтрацию атмосферных осадков, срезка верхней части и уположение откосов

Основными техническими решениями по исключению негативного влияния поверхностных вод и разрушения откосов является устройство водоотводных канав на надоткосной части, дренажных прорезей и прислоненных дренажей на откосах

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Результат анализа факторов, возникновения и протекания характерных для территории Средней Азии оползневых процессов показал, что наиболее распространенными видами оползней являются оползни течения и блоковые оползни Основными причинами этих явлений служат атмосферные осадки, подземные толчки, наличие просадочных и набухающих грунтов-лессов, суглинков с глинистыми основами монтмориллонита и каолинита

2 Вид оползневых процессов по характерным признакам их проявления требует учета приоритета воздействующего фактора, определяющего активность процесса, что позволяет максимально учитывать его при назначении защитных мероприятий и мер предупреждения возникновения данного вида оползня

3 Выбор вида и типа противооползневых мероприятий и сооружений в зависимости от характера оползневых процессов может основываться на следующих технических решениях

• изменение конфигурации склона,

• профилактика увеличения уровня устойчивости склона и конструкций,

• назначение удерживающих сооружений,

• проектирование комплекса сооружений по регулированию воздействия поверхностных и грунтовых вод на склон

Имеется достаточно большое число технических решений для защиты от оползневого процесса, чго требует при их выборе ранжировать и выделять приоритеты мер противодействия оползню до стадии полной стабилизации

4 Алгоритм проектирования противооползневой защиты включает этапы

• формирования матрицы оценки возможного возникновения и характера воздействий оползневого процесса на транспортный объект,

• декомпозиции воздействующих на возникновение и активизацию оползня факторов и противодействующих им мер и конструктивных решений,

• синтезирование с использованием композитного метода комплексов мер и сооружений защиты от конкретного оползня,

• выбор варианта комплекса мер со сравнением вариантов по объемам принимаемых мер и оценкой их достаточности

5 Деструктивное воздействие на дорожное земляное полотно при оползне проявляется в виде деформации собственно земляного полотна - откосов насыпи или выемки, завала земляного полотна грунтом оползня и деформации склона, на котором расположено земляное полотно с его разрушением и сдвижкой с оси трассы Расчет этого воздействия проводится либо по предельному состоянию - нарушению равновесия грунтовой массы, либо по значению деформаций с оценкой устойчивости

6 Методы расчетов по предельному состоянию, несмотря на ряд допущений при преодолении статической неопределенности, позволяют достаточно оперативно получать информацию, необходимую для принятия проектного решения по степени и достаточности противооползневой защиты, что позволяет использовать метод КЦПС при расчетах и проектировании противооползневой защиты дорожного земляного полотна в качестве основного Метод конечных элементов - МКЭ рекомендуется как основной в расчетах напряженно-деформированного состояния оползневого склона, однако для его применения необходимо иметь зависимости

«напряжение — деформация», данные по величине порового давления и характеристики изменчивости параметров грунтов по слоям, которыми сложен исследуемый склон Это дает основание считать методы расчета по предельному состоянию и по деформациям полезными в равной степени МКЭ является обязательным для расчетов сложных оползней течения, многоярусных и многоэтажных, а также при проектировании особо важных объектов

7 Проектирование эффективной противооползневой защиты дорожного земляного полотна должно выполняться с разработкой полных комплексов защитных мероприятий, противодействующих влиянию факторов, воздействующих на активизацию оползня, проектных решений по мерам уменьшения сдвигающих сил и увеличению удерживающих сил, а также мер по стабилизации тела оползня на период ведения строительных работ и после их завершения Показателем достаточности таких мер принимается диапазон значений коэффициентов устойчивости 1,201,50, полученных расчетом по КЦПС и МКЭ с доверительной вероятностью 0,950,99 в зависимости от значимости объекта защиты

8 Эффективность комплекса противооползневых мероприятий должна определяться при формировании композитным методом вариантов защитных сооружений по критерию минимизации затрат на строительство и эксплуатацию Затраты на ликвидацию ущерба от оползневого воздействия в расчетах эффективности комплекса защиты не должны учитываться и могут рассматриваться только как показатель необходимости проектирования противооползневой защиты

9 При детальном проектировании комплекса противооползневых защитных сооружений и устройств выполняется оценка возможности и целесообразности применения инноваций в их конструкциях и технологиях их строительства, направленных на усиление роли в пофакторном противодействии оползневым проявлениям

10 Новизна предложенных конструкции противооползневых сооружений подтверждается 2 приоритетными справками Приведенные рекомендации реализованы при проектировании и реконструкции трех объектов на 71 км ж д линии Карла-ман-Белорецк Куйбышевской ж д, на Серебряноборских тоннелях в г Москве и на 73-74 км ж д линии Туапсе - Адлер

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Ниязбеков С С Обеспечение безопасности земляного полотна на участках склоновых процессов в среднеазиатском регионе / Труды ЦНИИС Вып 220 - М, ЦНИИС, 2004, с 151-155

2 Ниязбеков С С Мероприятия для проходки тоннелей под руслом притока Москва-реки в условиях оползнеопасности /Транспортное строительство № 8, 2004, с 3132

3 Ниязбеков С С Противооползневые мероприятия на участке железнодорожной линии Карламан-Белорецк Куйбышевской ж д / Труды международной научно-технической конференции «Безопасность движения поездов» - М МИИТ, 2004, с 41-42

4 Ниязбеков С С Выбор противооползневых мероприятий для проходки тоннелей под руслом притока реки Москвы / Груды международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуа-

тации железнодорожного пути и инженерных сооружений Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований», посвященной 100-летию со дня рождения профессора Г М Шахунянца М , МИИТ, 2004, с П-57

5 Ниязбеков С С Защита Зуяковского тоннеля от оползневых процессов / Транспортное строительство № 9, 2005, с 27-28

6 Кузнецова Л И , Казаркина В И , Ниязбеков С С Конструктивные решения грунтового пригруза для безопасной проходки серебряноборских тоннелей под оползневым оврагом р Б Гнилуша / Труды ЦНИИС Вып 229 - М , ЦНИИС, 2005, с 96-103

7 Ниязбеков С С Первоочередные работы по защите земляного полотна 73-74 км ж д линии Туаспе - Адлер от оползнеопасных явлений / Материалы научно-практической конференции молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве» М , ФГУП «ПНИИИС», 2006, с 173-176

8 Ниязбеков С С Защита Зуяковского тоннеля и подходной выемки от оползневых явлений / Материалы первой Общероссийской Конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» М , ФГУП ПНИИИС, 05 2006, с 20-23

9 Ниязбеков С С О защите от оползневых опасности на 73 - 74 км участка железной дороги Туапсе - Адлер /Труды ЦНИИС Вып 231 - М , ЦНИИС, 2006, с 8494

ЮБанова НН, Орлов ГГ, Ниязбеков С С Обеспечение безопасности движения транспорта на автомобильных дорогах защитой от скально-обвальных явлений кольчужными сетками / Труды ЦНИИС Вып 231 - М , ЦНИИС, 2006, с 103-111

11 Володин В В , Кириллов Г А , Зуев Е Н , Ниязбеков С С , Сооружение земляного полотна с устройством постоянного отвода р Модут / Транспортное строительство № 8, 2006, с 37-40

12 Переселенков Г С , Банова Н Н , Орлов Г Г, Ниязбеков С С , Плужников В В , Юдин В О Защита автомобильной дороги от скально-обвальных и осыпных процессов сетками / Транспортное строительство № 1, 2007, с 106-107

13 Воробьев В Я , Банова Н Н , Орлов Г Г , Ниязбеков С С Организационно-конструкторско-технологические требования к опалубке при бетонировании защитных сооружений от опасных геологических процессов / Труды ЦНИИС Вып 237 - М , ЦНИИС, 2007, с 5-18

14 Патент на изобретение «Бере1 озащитное подпорно-удерживающее сооружение» Заявка № 2005141173/03(045847)

15 Приоритетная справка № 2005112092 на изобретение «Подпорная стена с армированной застенной частью»

Подписано в печать 03 05 2007 Формат 60 х 84 7i6 Объем 1,75 п л Тираж 80 экз Заказ 12

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС

129329, Москва, Кольская 1 Тел (495) 180-94-65

Введение.

1 Оползни и их образование на транспортных объектах.

1.1 Оползневые явления как опасные геологические процессы и природные катастрофы.

1.2 Виды классификаций оползней и их взаимосвязь.

1.2.1 Классификационные признаки.

1.2.2 Классификация оползней по блокам.

1.2.3 Оползни течения (потоки).

1.2.4 Механизм формирования оползней в лессовидных породах.

1.3 Структурная схема классификационных признаков оползневых процессов.

1.4 Выводы по главе.

2 Противооползневые мероприятия и защита от оползневых процессов.

2.1 Виды противооползневых мероприятий.

2.1.1 Удерживающие сооружения.

2.1.2 Сооружения, регулирующие сток поверхностных и подземных вод.

2.1.3 Изменение конфигурации склона.

2.1.4 Профилактические мероприятия.

2.2 Конструирование защиты от оползневых процессов.

2.2.1 Влияние оползневых явлений на транспортные объекты в

Средней Азии.

2.2.2 Принципы конструирования защиты от оползневых процессов.

2.3 Выводы по главе.

3. Методика расчета и проектирования противооползневой защиты дорожного земляного полотна.

3.1 Компьютерное моделирование и расчеты устойчивости земляного полотна на оползнеопасных склонах.

3.1.1 Расчетные предпосылки.

3.1.2 Расчет устойчивости оползневого массива по предельному состоянию.

3.1.3 Расчет по круглоцилиндрической поверхности скольжения.

3.1.4 Расчеты по деформациям откосов земляного полотна железных и автомобильных дорог.

3.1.5 Коэффициент запаса устойчивости откосов.

3.2 Проектирование комплексов противооползневых защитных мероприятий.

3.3 Методика расчета и проектирования противооползневой защиты.

3.3.1 Алгоритм методики расчета и проектирования защитных комплексов.

3.3.2 Методические рекомендации по расчету и проектированию защиты от оползней.

3.4 Выводы по главе.

4 Реализация комплексной защиты от оползней на транспортных объектах.

4.1 Проект противооползневой защиты участка Серебряноборских транспортных тоннелей в Москве.

4.1.1 Формирование комплекса конструкционно-технологической противооползневой защиты щитовой проходки и последующей эксплуатации участка транспортных тоннелей на пересечении оврага р. Б. Гнилуша.

4.1.2 Расчеты оползневых склонов и грунтового пригруза на тоннельном пересечении оврага р. Б. Гнилуша.

4.2 Противооползневая защита участка 73-74 км железной дороги Туапсе - Адлер.

4.2.1 Противооползневой комплекс мероприятий при проектировании реконструкции Сочинского участка железной дороги Туапсе - Адлер (73-74 км).

4.2.2 Расчеты устойчивости склона и проектные предложения по реконструкции участка железной дороги на Мамайском оползне в г. Сочи.

4.3 Противооползневая защита перевального участка железной дороги Карламан - Белорецк.

4.3.1 Назначение комплекса противооползневых сооружений на портальной выемке и над порталом Зуяковского тоннеля.

4.3.2 Расчеты устойчивости откосов и проектные решения по оползневой защите портальной выемки Зуяковского тоннеля на ж. д. линии Карламан - Белорецк.

4.3.3 Конструирование и расчет армогрунтовой подпорной стены с гофрированными металлическими структурами.

4.4 Выводы по главе.

Оползневые явления являются одним из наиболее распространенных природных физико-механических процессов, нарушающих непрерывность и безопасность движения железнодорожного и автомобильного транспорта. Они проявляются практически во всех горных и предгорных районах бывшего СССР, в т. ч. в Российской Федерации и в республиках Средней Азии. В этих районах с очень сложным геологическим строением и неблагоприятными гидрогеологическими условиями транспортные коммуникации подвергаются разрушительному воздействию опасных геологических процессов (ОПТ).

Актуальность темы диссертации связана с проблемой защиты от оползневых явлений в условиях Средней Азии, где при широком распространении лессовидных грунтов и сложном горном и предгорном рельефе местности она приобретает наиболее острый и актуальный характер.

Высокий уровень опасности этих процессов, большая сложность достоверного прогнозирования их проявления, высокая стоимость и трудоемкость работ по устройству защитных сооружений требует дальнейшего совершенствовании средств и методов защиты от оползней. В последнее время в мировой практике созданы различные усовершенствованные типы противооползневых сооружений с использованием новых геосинтетических материалов. Тем не менее, проблема защиты железных и автомобильных дорог от оползневых явлений не потеряла своей актуальности.

Это предопределяет необходимость разработки основных положений проектирования и расчета конструкций и технологий строительства защитных сооружений и методики определения их конструктивных параметров, в том числе с дальнейшим расширением применения геосинтетики и использованием металлических гофрированных структур.

Целью данной работы является разработка научного обоснования методики расчета и проектирования защитных противооползневых сооружений дорожного земляного полотна на оползнеопасных территориях Средней Азии с использованием металлических гофрированных структур и армирования геотекстильными материалами. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

• провести анализ оползневых явлений и их параметров по основным классификационным признакам с оценкой возможных защитных мероприятий.

• выполнить применительно к транспортным объектам Средней Азии исследования с расчетами на компьютерных моделях условий предотвращения и защиты от оползневых явлений на характерных типах грунтовых массивов в естественном залегании на оползнеопасных склонах при пересечении их транспортными коммуникациями и на дорожном земляном полотне железных и автомобильных дорог.

• провести исследования условий воздействия наиболее характерных для Средней Азии оползней течения и блочных оползней на защитные сооружения при нарастании потери устойчивости оползневого массива.

• разработать конструктивные решения комплексов противооползневых сооружений с применением новых материалов (армогрунтовых блоков и металлических гофрированных структур).

• разработать методику расчета и проектирования конструктивных параметров противооползневых защитных сооружений на транспортных объектах с применением металлических гофрированных структур и армированного грунта с рекомендациями по технологии их сооружения.

• провести проверку на опытных объектах расчетных параметров комплексов защитных сооружений.

В диссертации применялись следующие методы исследования

• исследование системы «откос - защитное сооружение (армированная подпорная стена) - земляное полотно» с использованием принципов системного анализа, математических методов расчета и компьютерного моделирования;

• использование композитного метода конструктивно-технологических решений при синтезе конструкций противооползневой защиты железных и автомобильных дорог.

Научная новизна результатов диссертационной работы определяется тем, что:

1) выявлены наиболее характерные виды оползневых явлений (оползни течения, блочные оползни) для транспортных объектов в регионах Средней Азии;

2) обоснованы основные принципы комплексного подхода к защите дорожного земляного полотна железных и автомобильных дорог от оползней течения и блочных оползней;

3) разработаны алгоритм и методика расчета и проектирования комплексов защитных мероприятий земляного полотна железных и автомобильных дорог от оползневых явлений

Практическая значимость работы заключается:

• в разработке конструктивно-технологических решений по формированию комплексов активной и пассивной защиты от оползневого воздействия на транспортные объекты различного назначения в предгорной и горной местности;

• в разработке и определении области эффективного применения подпорной стены с применением гофрированных металлических структур и армированного грунта для защиты пути и проезжей части от оползневых процессов для различных значений высоты и крутизны откоса оползневого тела.

Апробация работы прошла на ряде научно-практических, научно-технических конференций и семинаров, включая международные: Международная научно-техническая конференция «Строительство и эксплуатация транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов». Москва, 2003; Международная конференция «Опыт применения новых материалов, технологий, техники и оборудования в дорожно-мостовом хозяйстве» в рамках VI Московской международной выставки

Доркомэкспо. Дорожно-мостовое хозяйство-2004». Москва, 2004; Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований», посвященной 100-летию со дня рождения профессора Г.М. Шахунянца. Москва, 2004; Научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов Научно-исследовательского института транспортного строительства, посвященная 70-летию образования организации. Москва, 2005. Научно-практическая конференция молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве». Москва, 2006; Общероссийская конференция изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». Москва, 2006.

Содержание диссертации изложено в четырех главах с введением, основными выводами и приложением на 254 страницах текста с 12 таблицами и 105 рисунками.

Методика расчета и проектирования противооползневых сооружений для защиты дорожного земляного полотна представлена в составе алгоритма, анализа возможных нагрузок и воздействий на защитные сооружения, основных положений расчета вероятностных величин устойчивости склонов и откосов насыпей и выемок, принципов конструирования и методических рекомендаций по детальному проектированию защиты от оползневых процессов с примером расчета удерживающих стен с применением новых технических решений.

Опыт применения разработанных методических рекомендаций по расчетам и проектированию комплекса защитных противооползневых мероприятий с оценкой экономической эффективности проведен на примере рабочего проектирования защиты от оползневых процессов транспортных объектов на 71 км линии Карламан - Белорецк Куйбышевской ж.д.

Основные результаты исследования опубликованы в 13 научных статьях и 2 приоритетных справках на полезную модель.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Ниязбеков С.С. Обеспечение безопасности земляного полотна на участках склоновых процессов в среднеазиатском регионе. / Труды ЦНИИС. Вып. 220. - М., ЦНИИС, 2004, с. 151.

2. Ниязбеков С.С. Мероприятия для проходки тоннелей под руслом притока Москва-реки в условиях оползнеопасности. / Транспортное строительство № 8, 2004.

3. Ниязбеков С.С. Противооползневые мероприятия на участке железнодорожной линии Карламан-Белорецк Куйбышевской ж. д. / Труды международной научно-технической конференции «Безопасность движения поездов». - М. МИИТ, 2004.

4. Ниязбеков С.С. Выбор противооползневых мероприятий для проходки тоннелей под руслом притока реки Москвы. / Труды международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути и инженерных сооружений. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований», посвященной 100-летию со дня рождения профессора Г.М. Шахунянца. М., МИИТ, 2004.

5. Ниязбеков С.С. Защита Зуяковского тоннеля от оползневых процессов. / Транспортное строительство № 9, 2005.

6. Ниязбеков С.С., Кузнецова Л.И., Казаркина В.И. Конструктивные решения грунтового пригруза для безопасной проходки серебряноборских тоннелей под оползневым оврагом р. Б. Гнилуша. / Труды ЦНИИС. Вып. 229. - М., ЦНИИС, 2005, с. 114.

7. Ниязбеков С.С. Первоочередные работы по защите земляного полотна 7374 км ж.д. линии Туаспе - Адлер от оползнеопасных явлений. / Материалы научно-практической конференции молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве». М., ФГУП «ПНИИИС», 2006.

8. Ниязбеков С.С. Защита Зуяковского тоннеля и подходной выемки от оползневых явлений. / Материалы первой Общероссийской Конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». М., ФГУП ПНИИИС, 05. 2006 г.

9. Ниязбеков С.С. О защите от оползневых опасности на 73 - 74 км участка железной дороги Туапсе - Адлер. / Труды ЦНИИС. Вып. 231. - М., ЦНИИС, 2006, с. 133.

Ю.Ниязбеков С.С., Банова Н.Н., Орлов Г.Г. Обеспечение безопасности движения транспорта на автомобильных дорогах защитой от скальнообвальных явлений кольчужными сетками. / Труды ЦНИИС. Вып. 231. -М., ЦНИИС, 2006, с. 133.

H.Ниязбеков С.С., Володин В.В., Кириллов Г.А., Зуев Е.Н. Сооружение земляного полотна с устройством постоянного отвода р. Модут. / Транспортное строительство № 8, 2006.

12.Ниязбеков С.С., Переселенков Г.С., Банова Н.Н., Орлов Г.Г., Плужников В.В., Юдин В.О. Защита автомобильной дороги от скально-обвальных и осыпных процессов сетками. / Транспортное строительство № 1, 2007.

П.Ниязбеков С.С., Воробьев В.Я., Банова Н.Н., Орлов Г.Г. Организационно-конструкторско-технологические требования к опалубке при бетонировании защитных сооружений от опасных геологических процессов. / Труды ЦНИИС. Вып. 237. - М., ЦНИИС, 2007, с. 48.

1. Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология. -М.: Высш. школа, 1980. 271 с.

2. Казакбаев К.К., Смирнов С.Н. Устойчивость откосов выемок на косогорах. -Ташкент, Изд-во «Фан» УзССР, 1975. 128 с.

3. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М., Госстройиздат, 1952, 260 с.

4. Гольдштейн М.Н. Оползни и инженерная практика. / Пер. с англ. М.: «Трансжелдориздат МПС», 1960, 268 с.

5. Корольков Н.М., Еремин B.J1. Путь и сооружения на горных железных дорог. М.: Транспорт, 1968, 336 с.

6. Петров Н.Ф. Классификация оползней по механизму развития с целью их освоения // Воспроизводство плодородия малопродуктивных почв. Кишинев: Тимпул, 1983, с. 79-90.

7. Проблемы классифицирования склоновых гравитационных процессов. -М.: Наука, 1986.

8. Петров Н.Ф. Оползневые системы. Простые оползни (аспекты классификации). Кишинев: Штиинца, 1987.

9. Гельднер К. Кибернетика и ее будущее. М.: Радио и связь, 1983.

10. Тер-Степанян Г.И. Типы составных и сложных оползней на природных склонах // Проблемы геомеханики. Ереван, 1982. № 8. С. 9-22.

11. Дранников A.M. Оползни, типы, причины образования, меры борьбы. Киев, 1956.

12. Кюнтцель В.В. Закономерности оползневого процесса на европейской территории СССР и его региональный прогноз. М.: Недра, 1980.

13. Пальшин Г.В., Тржцинский Ю.В. Оползни на склонах Южного Приангарья // Геология и геофизика. 1964. № 6.

14. Печеркин И.А. Геодинамика побережий Камских водохранилищ // Геологические процессы. Пермь: 1969. 4.2. С. 159-206.

15. Петров Н.Ф. Оползневые системы. Сложные оползни (аспекты классификации). Кишинев: Штиинца, 1988.

16. Ниязов Р.А. Оползни в лессовых породах. Ташкент, 1974. - 148с.

17. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. М., Недра, 1972,310 с.

18. Шадунц К.Ш. Оползни-потоки. М., Недра, 1983. 120 с.

19. Маслов Н.Н. Инженерная геология. М., Госстройиздат, 1941, 432 с.

20. Маслов Н.Н. К вопросу об условиях проявления ползучести глинистых грунтов в основании подпорных сооружений. Научные доклады высшей школы, «Строительство», 1958, № 1. 120 с.

21. Маслов Н.Н. Механика грунтов в практике строительства (оползни и борьба с ними). М.%: Стройиздат. 1977. 320 с.

22. Добров Э.М. Обеспечение устойчивости склонов и откосов в дорожном строительстве с учетом ползучести грунтов. М., Транспорт, 1975, 216 с.

23. Benson R.P., Experiemce With instrumentation in Rock Slipes, Acres Consulting Engineers, Niagara Falls, N. Y., 1971,49

24. Goodman R.E., Methods of Geological Engineering in Discontinuous Rocks, West Publishing, St. Paul, 1976, 472.

25. Емельянова Е.П. Роль климатических факторов в оползневых процессах. «Сов. геология», № 9,1958.

26. Емельянова Е.П. Сравнительный метод оценки устойчивости склонов и прогноза оползней. Изд-во «Недра», 1971.

27. Hansen J.B. The Philosophy Desing, Desingn Criteria, Safety Factors, and Settlement Limits, In Proc. Vesic A.S., ed., Symposium on Bearing Capacity and Settlement of Foundations, Duke Univ., Durham, N. C., 1965, 1967, 9-14.

28. Taylor, D.V., 1937. "Stability of Earth Slopes", Journal of Boston Society of Civil Engineers, Vol. 24, pp 197 246.

29. Вялов С.С. Пластичность и ползучесть связной среды. В кн. «Доклады к VI Международному конгрессу по механике фунтов и фундаментостроению». М., Стройиздат, 1965, с. 45-55.

30. Сергеев З.А. Статически равновесный метод расчета свободных однородных откосов на сейсмостойкость. Ж. "Основания, фундаменты и механика фунтов", № 3,1977, с. 34 36.

31. Little A. L., Price V.E., The Use of an Elektronic Computer for Slope Stability Analysis, Geotechnique, 8, No. 3,1958,113-120.

32. Whitman R. V., Bailey W.A., Use of Computer for Slope Stability Analysis, Journal of Civil Engineers, New York, 93, No. SM4, 1967,475-498.

33. Sevaldson R.A., The Slide in Lodalen, October 6,1954, Geotechnique, 6, No. 4, 1956, 167-182

34. Bishop A.W., Morgenstern N.R., Stability Coefficients fir Earth Slopes, Geotechnique, 10, No. 4, 1960, 129-150.

35. Тейлор Д. Основы механики фунтов. М., Стройиздат, 1960, 598 с.

36. Шахунянц Г.М. Земляное полотно железных дорог. М.: Гос. транспортное издательство. 1953. - 827 с.

37. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1967. - 536 с.

38. Тер-Степанян Г.И. О длительной устойчивости склонов. Ереван, Изд-во АН Арм. ССР, 1961,42 с.

39. Переселенков Г.С., Штейн А.И. О некоторых особенностях методов определения устойчивости откосов грунтовых сооружений. Труды ЦНИИС. Вып. 214. М., ЦНИИС, 2002.

40. Добров Э.М. Оценка устойчивости земляного полотна с учетом реологических свойств грунтов. Труды Союздорнии, вып. 58(1). М., Изд-е Союздорнии, 1972, с. 4-45.

41. Hoek Е., Bray J. W., Rock Slope Engineering, institution of Mining and Metallurgy, London, 1974,309.

42. Spenser E., A Method of Analysis of the Stability of Embankments Assuming Parallel Inter-Slice Forces, Geotechnique, 17, No. 1, 1967, 11-26.

43. Desai C.S., Theory and Aplications of the In Aplication of the Finite Element Method in Geotechnical Engineering, A Symposium, Desai C.S., ed., U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Wicksburg, Miss., 1972, 3-90.

44. Dunlop P., Duncan J.M., Seed H.B., Finite Element Analyses of Slopes in Soil, Department of Civil Engineering, Univ. of California, Berkeley, Rept. TE-68-3, 1968.

45. Dunlop P., Duncan J.M., Development of Failure Around Excavated Slopes, Journal of Soil Mechanics and Foundations Division, American Society of Civil Engineers, New York, 96, SM2, 1970,471-493.

46. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.

47. СНиП 32-01-95 Железные дороги колеи 1520 мм.

48. СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги.

49. Указания по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог. М., Изд-е МИИТ, 1961, 14 с.