РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ.

 

При оценке свойств грунтов, следует помнить, что эти свойства могут изменяться во времени в силу воздействия процессов выветривания и многолетнего воздействия больших нагрузок. Это проводит к усталости грунтов их структура расслабляется. В грунтах возникают деформации в виде ползучести и даже текучести. Этот процесс называют реологическим. В результате грунт разрушается и деформируется. В последние десятилетия этот процесс наблюдается при строительстве сверх высоких зданий и крупных промышленных объектов.

Под реологическими свойствами грунтов понимают закономерности протекания деформаций и изменение прочности грунта во времени, В дисперсных грунтах эти свойства проявляются в виде релаксации, ползучести и длительной прочности.

Релаксация– процесс перехода упругой деформации в необратимую пластическую, причем процесс протекает длительно и сопровождается постепенным уменьшением напряжений.

Ползучестьюназывают способность грунтов длительно деформироваться при постоянной нагрузке, меньшей чем разрушающая.

Длительная прочность - это постепенно уменьшающаяся прочность грунта при длительном действии нагрузки.

Реологические свойства зависят от структуры грунта, неравномерности распределения напряжений на контактах частиц, неравнопрочности этих частиц и их агрегатов, а так же от величины прилагаемых нагрузок.

При сравнительно небольших нагрузках происходит уплотнение и упрочение грунта, деформации затухают через какой то промежуток времени. В случае значительных по величине нагрузок скорость деформации становится практически постоянной в течении длительного времени (пластическое течение). При больших, длительно действующих нагрузках прочность грунта постепенно уменьшается и будет меньше, чем его прочность при кратковременно действующих давлениях. Это падение прочности для различных грунтов может достигать 30-70 % по сравнению с мгновенной прочностью.

 

ПРОЧНОСТЬ

При действии нагрузок на грунт в нем возникают касательные напряжения, стремящиеся сместить одну часть грунта по отношению к другой, что приводит к нарушению прочности основания, либо к потере устойчивости откоса.

В обоих случаях условием прочности является сопротивление сдвигу, обусловленное силами трения в несвязных грунтах, которые действуют на контактах между частицами. Внутреннее трение зависит от размера, формы, характера поверхности и минерального состава песков, а так же степени их уплотненности. Чем крупнее частицы, тем более шероховата их поверхность и чем менее они окатаны, тем их сопротивление трению больше. Это сопротивление выражается коэффициентом внутреннего трения f.

Ш. Кулон установил следующую прочностную зависимость: предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному давлению. Геометрически эта зависимость выражается прямой с системе координат τ (сопротивление сдвигу) и Р (нормальное давление), проходящей через начало координат ( см. рис.13 ) и может быть записано в виде уравнений

τ =fP и τ =P tgφ

 

τ - предельно сдвигающее напряжение, МПА

f - коэффициент внутреннего трения песка

P - нормальное давление, МПА

 

Как видно из графика, f в уравнение прямой представляет угловой коэффициент, равный тангенсу угла наклона прямой к оси давлений

f=tgφ

Угол φ получил название угла внутреннего трения, а уравнение представляет собой уравнение Кулона для несвязных грунтов.

 

Более сложными зависимостями выражается сопротивление сдвигу в связных грунтах, Здесь кроме сил внутреннего трения существуют еще так называемые силы сцепления между частицами, обусловленные наличием внутренних связей. Т. к. эти связи по своему характеру могут быть различны (структурные, цементационные, вводно-коллоидные, связи зацепления), то и сцепление у разных грунтов и даже одних и тех же грунтов, но находящихся в различном фазном состоянии, могут существенно отличаться.

Сцепление зависит от ряда факторов, в часности от степени влажности грунта: а) уменьшение прочности сухой глины при ее увлажнении б) размокание лессовых грунтов, которое сопровождается потерей сплошности в) снижение прочности набухших грунтов после прекращения набухания. Во всех случаях вода приводит к ослаблению внутренних связей: снижает внутреннее трение в грунтах, увеличивает составляющую нормального давления за счет увеличения объемной массы грунта.

Такие природные явления, как сели, оползни, обвалы связаны с изменением консистенции грунта за счет повышения его влажности, ослабления сил внутреннего трения и сцепления и ведут к резкому уменьшению сопротивления грунтов сдвигу.

Силы, обусловленные сопротивлением внутренних связей в связном грунте, как было показано не зависят от нормального давления. В этом случае уравнение Кулона будет иметь вид:

τ =P tgφ + С,

С-сцепление, МПа

 

Геометрически эта зависимость будет иметь вид прямой в координатах τ – P, но не проходящей через начало координат. См. рис.14.

 

На этом графике силы трения по-прежнему характеризуются углом внутреннего трения φ, а сцепление – отрезком, пересекаемым прямой на оси ординат.

Общее сопротивление сдвигу характеризуется коэффициентом сдвига, который определяется по формуле:

tgψ = tgφ +

 

ψ -коэффициент сдвига

Для песчаных грунтов tgψ равен tgφ и приближенно соответствует углу естественного откоса песков. Для глинистых песков коэффициент сдвига - величина переменная: она уменьшается с увеличением нормального давления. В таких грунтах общее сопротивление сдвигу увеличивается с увеличением содержания глинистой фракции, хотя внутреннее трение при этом уменьшается.

 

13 Влияние физических и механических характеристик на строительные свойства грунтов

Характерные свойства грунтов длительное время воспринимать внешние нагрузки при деформациях оснований, не препятствующих нормальной эксплуатации зданий и сооружений, называют их строительными свойствами.
Под действием внешней нагрузки в грунте происходит уплотнение — уменьшение объема пор в результате переупаковки минеральных частиц, а также их взаимного перемещения. Процессы деформаций осложняются из-за наличия сил сцепления между отдельными минеральными частицами и содержания в порах грунта воды, находящейся во взаимодействии с этими частицами.
Крупнообломочные грунты под нагрузкой уплотняются мало. Их несущая способность велика, что объясняется высоким сопротивлением сдвигу. Кроме того, они обладают высокой водопроницаемостью и слаборазмываемы. Насыщение водой практически не оказывает влияния на их строительные свойства.
Несущая способность песков, состоящих из отдельных не связанных между собой зерен, определяется сопротивлением их сдвигу. Она тем больше, чем шероховатее и крупнее зерна и чем более плотно они расположены. Увлажнение песков приводит к уменьшению их несущей способности, причем влияние этого фактора повышается с уменьшением крупности песков.
Под действием давления сооружения на водонасыщенные песчаные грунты происходят отжатие воды из пор и уменьшение их объема, а следовательно, осадка основания. Песчаные грунты обладают высокой водопроницаемостью, в связи с чем отжатие воды из пор и осадка основания происходят за короткий период. Это является ценным свойством песчаных оснований, так как осадка сооружений происходит преимущественно в процессе строительства, что улучшает условия эксплуатации сооружений.
Важной характеристикой строительных свойств песков является угол внутреннего трения φ. Он возрастает с увеличением их плотности, размеров, твердости и угловатости частиц и уменьшается с повышением влажности, а также при сотрясениях, возникающих при сильных землетрясениях, взрывах и воздействии вибрации. Угол внутреннего трения песка изменяется в зависимости от его плотности от 25 до 45° при средних значениях 30—35°.

14 ДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СКЛОНАХ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ

Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни.

Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физиче­ского выветривания. Породы растрескиваются и обломки скаты­ваются вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. Так у подножья склонов накапливаются продукты осыпания — глыбы, щебень, более мел­кие обломки — и образуются валы — осыпи (рис. 138). Мощ­ность осыпей различна и колеблется от нескольких до десятков метров.

 

В состав осыпей входят обломки тех горных пород, которые слагают склоны. Вид породы зачастую определяет крупность об­ломков осыпи. Так, массивные кристаллические породы дают крупнообломочные (глыбовые) осыпи. Менее прочные породы образуют среднеобломочные (щебеночные) и мелкообломочные (дресвяные) осыпи. Сланцы и осадочные породы (известняки, мергели, песчаники и др.) порождают разнообломочные накопле­ния, состоящие из обломков различной формы (плитчатой, плас­тинчатой и т. д.) и размеров.

Характерной особенностью осыпей является их подвижность. По признаку подвижности их подразделяют на действующие, на­ходящиеся в стадии интенсивного движения, затухающие и непо­движные.

Действующие осыпи лишены всякой растительности. Масса обломков нарастает и находится в рыхлом, весьма неустойчивом положении и приходит в движение за счет увеличения общего веса, сильного увлажнения, подрезки нижней части осыпи доро­гами, от землетрясений и даже от более мелких сотрясений, воз­никающих при работе механизмов или движении транспорта. Су­ществует мнение, что некоторые осыпи начинают двигаться от сильного звука (например, крика).

Движение осыпей. Наибольшие скорости движения осыпей от­мечены в период снеготаяния и дождей. Наблюдения показывают, что осыпи в послойном разрезе передвигаются с различной скоро­стью. Скорость верхних слоев может достигать более 1 м/год, ниж­них слоев и в целом всего массива осыпи — несколько десятков сантиметров в год. На скорость движения влияют также количест­во поступающего материала, угол естественного откоса материала, из которого состоит осыпь, и угол поверхности осыпи.

Угол естественного откоса материала зависит от его крупности. В сухом состоянии крупно- и среднеобломочный материал имеет средний угол откоса \|/ =35...37°, а мелко- и разнообломоч­ный — 30...32°. Значение угла откоса осыпи связано с крутизной склонов, количеством поступающего материала и его влажностью.

Зависимость между углами поверхности осыпи а и естествен­ным откосом \|/ обломочного материала характеризует степень по­движности осыпи

 

Классификация осыпей по величине К Тип Характеристика осыпей Коэффициент подвижности, К I Подвижные, «живые» 1, 0 II Достаточно подвижные, признаков затуха­ния обычно нет 0, 7-1, 0 III Слабоподвижные, затухающие, имеющие слабое питание 0, 5-0, 7 IV Относительно неподвижные, уплотнивши­еся, поступления нового материала не на­блюдается Менее 0, 5

 

Осыпи первого и второго типов относят к действующим. Они представлены свежей, неуплотнившейся массой обломков. «Жи­вые» осыпи характерны для склонов круче 65°, достаточно по­движные осыпи с крутизной от 45 до 65°.

Для затухающих осыпей свойственно развитие растительности (кустарники, слабый дерновый слой). Неподвижные осыпи пол­ностью задернованы, покрыты кустарником и даже лесом.

Иногда осыпи превращаются в осовы — особую разновидность оползней. Это происходит при насыщении осыпей водой. При смачивании масса обломков уменьшает угол естественного отко­са, К увеличивается и вся масса осыпи «осовывается» по смочен­ной поверхности склона.

Осыпи значительно осложняют строительство. Обломочный материал засыпает сооружения, полезные площади. Для решения вопроса о защите сооружений от осыпей очень важно знать ско­рость их движения. Обычно ее удается определить длительными наблюдениями. С небольшими щебеночными осыпями борьба ведется довольно простыми способами, которые сводятся к убор­ке той части обломочного материала, который расположен выше сооружения по склону. Этот способ достаточно трудоемок и при­меняется при большой подвижности осыпей и особой значимо­сти сооружений.

Из инженерных сооружений применяют улавливающие и под­порные стенки, устраивают козырьки или сетки над дорогами, но эти мероприятия спасают лишь от отдельных падающих камней.

В особо опасных местах, где развиты мощные медленно со­скальзывающие осыпи, устраивают галереи и тоннели для дорог (рис. 139). При борьбе с осовами, кроме всех прочих мероприя­тий, применяют методы осушения, особенно в тех случаях, когда источник замачивания располагается в верхней части склона. На особо опасных участках организуют службу наблюдения.

 

Осыпи обломочно-щебенистого состава часто находят широ­кое применение, как хороший строительный материал.

Курумы. В результате разрушения скальных пород у подошвы склонов скапливаются крупные обломки и глыбы. По своему мес­тоположению обломки более всего тяготеют к пологим склонам, что свойственно ложбинам и днищам долин. Так образуются ка­менные россыпи, или курумы (рис. 140), образуя с ними единую массу глыб от вершины до подошвы склона. Мощность каменных россыпей колеблется от нескольких метров до 15 м на дне долин.

Курумы распространены в тех же районах, что и осыпи, но особенно они значительны в области вечной мерзлоты (Восточ­ная Сибирь, Дальний Восток) и в местностях с суровым клима­том (Урал, Алтай, Саяны и т. д.).

Характерной особенностью курумов является передвижение. Масса обломков, огромных глыб постоянно ползет вниз по скло­ну, так как глыбы лежат на глинисто-суглинистом слое. Когда

Рис. 140. Курумы на склоне речной долины

 

курум движется по ложбинам, его называют каменным потоком. Скорость движения курумов от сантиметров до десятков санти­метров в год. Наибольшая скорость свойственна участкам с оби­льным смачиванием водой глинисто-суглинистой подстилки.

Курумы подразделяют на действующие и затухшие. В первом случае курумы очень подвижны. Пустоты между глыбами не за­полнены. Растительность отсутствует. В затухших курумах ника­ких следов движения нет. Россыпь задернована, покрыта растите­льностью.

Курумы при своем движении разрушают сооружения, засыпа­ют выемки и полезные площади. Легче всего остановить движе­ние отдельных глыб, но значительно труднее удержать всю толщу курума, занимающего большую площадь и имеющего выходы грунтовых вод. Наиболее часто в борьбе с курумами используют взрывные работы. Остановить курумы можно осушением их гли­нистой подстилки. Для этого в верхней части склона отводят ру­чьи, перехватывают поверхностные воды нагорными канавами, в отдельных случаях используют дренажи.

В районе подвижных курумов дороги переносят на другие склоны, иногда их проводят в тоннелях или галереях под курумами.

Обвалы. Обрушение более или менее крупных масс горных по­род с опрокидыванием и дроблением получило название обвала (рис. 141).

Обвалы возникают на крутых склонах (более 45—50°) и обры­вах естественных форм и рельефа (склоны речных долин, уще­лья, побережья морей и т. д.), а также в строительных котлова-

Рис. 141. Обвал в горах

 

Трещины отслаивания

Рис. 142. Трещины бортового отпора и трещины отслаивания

 

нах, траншеях, карьерах. При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков устремляется вниз по склону, дробясь на более мелкие и увлекая за собой попутный рыхлый материал. Образуется облако пыли, масса обломков падает в долины, раз­рушая здания, дороги, запруживая реки.

Наиболее часто обвалы бывают связаны с трещиноватостью пород, подмывом или подрезкой склонов, избыточным увлажне­нием пород, перегрузками обрывов, землетрясениями. Обвалы могут возникать вследствие глубокого растрескивания пород по­сле неправильно выполненных взрывных работ, неудачного зало­жения выработок относительно напластования и направления трещиноватости (рис. 142, 143).

В большинстве случаев обвалы проявляются в периоды дож­дей, таяния снега, весенних оттепелей. Атмосферные и талые во­ды ослабляют связи в выветрелых породах, утяжеляют массы по­род, оказывают давление на стенки трещин.

По объему и характеру обрушения обвалы весьма различны. Это могут быть отдельные глыбы или масса пород в десятки ку­бических метров. Такие маленькие обвалы более свойственны строительным выемкам. В природных условиях нередко наблюда­ются катастрофические обвалы, когда обрушиваются миллионы кубических метров пород. История знает много таких примеров. Гигантский обвал произошел в 1911 г. на Памире. Обрушилось свыше 7 млрд т пород. В результате запруживания реки образо­валось Сарезское озеро. Таким же путем возникло озеро Рида на Кавказе. Известен катастрофический случай в Альпах, когда об­вал почти мгновенно засыпал деревню с 2400 жителями.

Одной из разновидностей обвалов являются вывалы — обру­шения отдельных глыб и камней из скальных пород в откосах выемок, полувыемок и отвесных склонов. Принципиально выва­лы отличаются от обвалов тем, что обломки падают свободно, не скользя по склону. Вывалы возникают чаще всего в крупнозер­нистых породах с большим количеством слюды, значительно вы- ветрелыми полевыми шпатами или в породах с ярко выраженной слоистостью.

Предвестниками обвала являются расширение существующих и появление новых трещин, расположенных параллельно обрыву, глухой шум, треск, иногда другие явления.

Борьба с обвалами, особенно крупными, весьма затруднитель­на. Все мероприятия по борьбе с ними сводятся к предупрежде­нию их возникновения и осуществлению защитных мероприятий. На участках, где возможны крупные обвалы, строительство про­водить опасно. Для предупреждения малых обвалов одним из наиболее распространенных способов, как в случаях с лавинами, является искусственное обрушение склонов при помощи взрывов небольшой мощности или путем забивки клиньев в трещины об­валоопасной породы. Это позволяет откалывать отдельные куски. Способ «клинования» более предпочтителен, так как он безопас­нее взрывного, неверно рассчитанный по силе взрыв может сам вызвать крупный обвал. Устраивают подпорные и улавливающие стенки, рвы, траншеи, отводят поверхностные воды.

На опасных участках дорог нередко организуют службу на­блюдения, работают бригады по зачистке склонов, уборке кам­ней. От вывалов нависающих глыб и массивов пород применяют опоры из железобетонных столбов или стенок.

Успешно можно предупреждать обвалы в строительных выем­ках. Для этого производят облицовку откосов, ставят подпорные и временные шпунтовые стенки, подпорные щиты. Не следует на длительное время котлованы оставлять открытыми, особенно в период дождей; необходимо отводить поверхностные воды, нель­зя перегружать края выемок и подрезать склоны без учета устой­чивости пород.

Оползни — это скользящее смещение горных пород на скло­нах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод.

Оползни — явление частое и свойственное склонам долин, овра­гов, балок, берегам морей, искусственным выемкам (рис. 144—147). Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их.

Большой ущерб ежегодно приносят оползневые явления на берегах Черноморского побережья Кавказа, в долинах Волги и многих других рек и горных районов.

Известно немало примеров оползневых явлений катастрофи­ческого характера. Так, 9 октября 1963 г. на севере Италии опол­зень объемом 240 млн м³ разрушил плотину Вайонт (рис. 148) высотой 265, 5 м. Погибло более 3000 человек — это наиболее из­вестный «классический» пример.

На участке дороги Алушта — Никита в Крыму при строитель­стве троллейбусной дороги возникли 20 новых оползней и акти­визировались 5 старых, и оползневые участки составили около 10 % протяженности дороги.

Рис. 144. Деформация здания от оползня

 

В результате подрезки склона на месте слияния р. Зеравшан и р. Фана-Дарья у пос. Айни 24 февраля 1964 г. на высоте 1400 м на склоне крутизной 33°, сложенном палеозойскими песчаниками, сланцами, древней корой выветривания мощностью до 60 м, прои­зошел оползень объемом 20 млн м³, который образовал запруду на р. Зеравшан длиной 850 м, шириной 650 м и высотой до 150 м.

Оползень, который произошел в районе Монтаро (Перу) в апреле 1974 г., переместил 2, 8 млрд м³ горных пород, общий ущерб населению составил 1 млрд долларов.

Рис. 14S. Оползень на склоне, покрытом лесом

 

а б Рис. 146. Оползневые трещины: а — верхние трещины оползня — трещины отрыва; б— боковые трещины оползня — трещины скалывания

 

Рис. 147. Оползень на железной дороге в Ростове-на-Дону

 

Деформации в результате оползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, колодцы, дренажные галереи, тру­бы, водосливные лотки.

Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неус­тойчивом состоянии. Там, где происходит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости скло­нов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдавливания. Между валами и буграми при определенных условиях скаплива­ются поверхностные и подземные воды. Это вызывает заболочен-

н, м

Рис. 148. Поперечный профиль оползневого склона борта водохранилища плотины Вайонт в Италии (по М.Васичу)

 

ность склонов. При активном сползании на склонах хорошо вид­ны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый «пьяный лес» и разорванные, искривленные, саблевидные стволы деревьев. За счет сползания пород стволы деревьев теряют свою вертикальность в различных направлениях, а иногда даже рас­щепляются. Аналогичным образом теряют вертикальность столбы телефонной связи и электролиний, заборы, стены. На оползне­вых склонах можно наблюдать разрушенные дома или здания со значительными трещинами. Характерной чертой этих трещин яв­ляется наибольшее раскрытие в нижней части здания по склону.

Для возникновения и развития оползней необходимы некото­рые определенные условия. Среди них наибольшее значение для склонов имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строе­ние, свойства пород, гидрогеологические условия.

При всех равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие. Так, установлено, что склоны с крутиз­ной менее 15° оползней не образуют. Оползни свойственны скло­нам выпуклой и нависающей конфигурации.

Большое влияние на развитие оползневых процессов оказыва­ет геологическое строение и литологический состав пород скло­на. Наиболее часто оползни проявляются при залегании слоев с падением в сторону склона, например оползни Черноморского побережья (Туапсе—Сочи). Типичными оползневыми породами следует считать различные глинистые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, например, происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большин­ство оползней приурочено к выходам подземных вод.

Устойчивость склона (или степень устойчивости) определяет­ся соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому процессу (рис. 149—151). Устойчивость земляных масс на склонах выража­ется уравнением

Т = TVtgcp + CF,

где Т— сдвигающая составляющая веса массива; N — нормальная составляющая веса; F — поверхность скольжения оползня; С — сцепление; tgcp — коэффициент внутреннего трения.

Степень устойчивости склона определяют коэффициентом

-Куст = (Л/tgcp + CF)/T.

Числитель отражает сумму сил, которые сопротивляются воз­никновению сползания, в знаменателе — сталкивающие силы.

Рис. 149. Силы, действующие на склоне:

а — параллелограмм сил; б — при < 1; в — при К^ = 1; г — при < 1

Сопротивление оползню оказывают сцепление и внутреннее трение пород. К сдвигающим силам относят вес пород, располо­женных на них зданий и сооружений, гидростатические и гидро­динамическое давление подземных вод и т. д.

При Куст > 1 склон находится в устойчивом состоянии; при К_уст — 1 в предельном равновесии; при К_уст < 1 — в неустойчивом положении и даже происходит оползание.

Для того чтобы склон стал неустойчивым и земляные массы начали сползать, необходимо дополнительное воздействие. Спол­зание может возникнуть под действием природных процессов или от производственной деятельности человека.

Основными причинами оползней следует считать три группы процессов:

1. Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками.

2. Процессы, ведущие к изменению структур и ухудшению физико-механических свойств, слагающих склон пород за счет

 

Рис. 150. Схемы различных типов оползней (по М.Васичу): а — асеквентные; б — консеквентные; в — инсеквентные

 

Рис. 151. Характерные типы поверхностей («линий») скольжения оползневых

тел (по М.Васичу):

а — круглоцилиндрические; б — прямолинейные; « — «неправильные»

процессов выветривания, увлажнения подземными, а также дож­девыми, талыми и хозяйственными водами, за счет выщелачива­ния водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с об­разованием в породе пустот (суффозия).

3. Процессы, создающие дополнительное давление на поро­ды, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтра­ции воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динами­ческие нагрузки на склон; сейсмические явления.

Из перечисленного видно, сколь многообразны условия и причины возникновения оползней. При этом следует помнить, что каждый случай образования оползня может быть связан од­новременно с несколькими причинами.

В оползне выделяют следующие элементы (рис. 152):

• оползневое тело;

• поверхность скольжения, форма которой может быть цилин­дрической, волнистой, плоской;

• бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от коренного массива пород;

• террасовидные уступы или оползневые террасы (не следует смешивать с речными террасами);

• вал выпучивания, разбитый трещинами;

• подошва оползня — место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы склона или быть на его уровне.

Граница оползневого тела в плане может быть выражена четко в виде резкой бровки. Однако нередки случаи, особенно для плас­тичных глинистых пород, когда эта граница трудно различима.

Базис - эрозии

Рис. 152. Основные элементы оползневого цирка (по М.Васичу):

1 — наиболее глубокая линия скольжения; 2 — верховая линия скольжения; 3 — оползневый уступ (обрыв); 4 — «язык» оползня; 5 — смещенные мелкие тела (части оползня); 6 — ополз­невые террасы с уклоном к оползню; 7 —тело оползня; 8— подстилающие породы; 9— поро­ды (коренные) оползневого склона; 10 — форма склона до оползня; 11 — делювий

В рельефе оползневые тела могут иметь вполне определенные и четко выраженные формы. В однородных породах типа лессо­видных суглинков наиболее распространены оползневые цирки (рис. 153). Если в склоне развито несколько оползневых цирков, то между ними располагаются межоползневые гребни. На склонах речных долин оползни нередко образуют террасовидные уступы (оползневые террасы), наклоненные в сторону, обратную паде­нию склона.

Оползневые тела могут иметь сложное строение. На одном и том же участке может быть одна или несколько поверхностей скольжения. В этом случае различают оползни одно-, двух- и многоярусные. В однородных грунтах плоскость скольжения при­обретает примерно форму цилиндрической поверхности, в слож-

 

но построенных склонах она может совмещаться с плоскостями напластования или, наоборот, пересекать их (рис. 154).

Скорость движения оползневого тела различна. Принципиаль­но все оползни можно разделить на соскальзывающие и постепен­но сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Большинство оползней смещается по­степенно, хотя и с различной скоростью — от долей миллиметра в сутки до нескольких десятков метров в час.

Движение медленных оползней определяют по наблюдениям за реперами, установленными в теле оползня и за его пределами, а также по маякам, которые укрепляют по обеим сторонам трещин.

Классификация оползней предусматривает выделение собст­венно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов (или сплывин) и оползней-обвалов.

Собственно оползни происходят только путем скольжения зем­ляных масс по склону. Плоскость скольжения обычно располага­ется на значительных глубинах (многие метры).

Сплывы — смещение земляных масс на небольшой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до 1 м. Свойст­венны весеннему периоду года.

Оползни-обвалы представляют собой смещение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала, типичны для кру­тых склонов.

Борьба с оползнями представляет сложную задачу. Это связа­но с многообразием причин, порождающих этот процесс.

Противооползневые мероприятия назначают с учетом активно­сти оползня. Различают оползни действующие и недействующие.

Недействующие оползни движений не проявляют. Сползание произошло достаточно давно и поверхность оползневого тела и
следы смещения сглажены геологической деятельностью атмо­сферных вод. При подработке такие склоны могут приходить в движение.

Действующие оползни требуют применения противооползне­вых мероприятий. Выбор того или иного мероприятия или комп­лекса мероприятий зависит от причины, которая порождает дан­ный оползень (рис. 155).

Противооползневые мероприятия. Борьба с оползнями во мно­гих случаях оказывается чрезвычайно сложной, дорогостоящей и зачастую неэффективной. Для успешного применения противо­оползневых мероприятий необходимо высококачественное выпол­нение инженерно-геологических изысканий для оценки фактиче­ской степени устойчивости склона. Эти изыскания выполняют согласно СНиП 11.02—96 и СП11.105—97.

Ряд специалистов отмечает, что для успешной реализации противооползневых мероприятий необходима разработка вопро­сов специальной стратегии и тактики. К первым относят:

• установление природы возможных форм нарушения устойчи­вости склона и разработку рациональных расчетных схем;

• количественную оценку (иногда с некоторым приближением) степени устойчивости склона (определение коэффициента устой­чивости — запаса);

• выявление наиболее эффективных путей повышения степени устойчивости склона до необходимых пределов;

• проектирование откосов с наперед заданной степенью устой­чивости.

Вторые заключаются в выборе в пределах наличных возмож­ностей наиболее эффективных для конкретного случая противо­оползневых мероприятий и сооружений, не забывая при этом о преимуществах «превентивных» профилактических методов.

Рис. 155. Деформации подпорной стены в подошве оползня

Противооползневые мероприятия подразделяют на два вида:

• активные, способные воздействовать на основную причину оползня путем полного пресечения или некоторого ослабления ее действия, в частности, снятие перенапряжения грунтовой толщи за счет разгрузки любого вида;

• пассивные, направленные на повышение значимости факто­ров сопротивления, влияющих положительным образом на степень устойчивости, например, пригрузка, закрепление любыми спосо­бами.

Мероприятия по обеспечению охранной обстановки касаются в основном ограничений деятельности человека в районе склона:

• по зеленому поясу (запрещение рубки леса, корчевания и разработки участков под огороды, уничтожение кустарников, тра­вяного покрова);

• по строительству (установление границы предельной застрой­ки, типа и веса сооружений, снос существующих сооружений, за­медление темпов строительства);

• по земляным работам (запрещение любых разработок в пас­сивной зоне — у подножия, в загрузке склона в активной зоне — у бровки, увеличение крутизны откоса, вскрытие неустойчивых грунтов);

• в области водного хозяйства (запрещение спуска поверхност­ных вод и поливов, содержание в порядке водоотводящих и осу­шительных устройств, водопроводно-канализационных систем, за­делка ям, трещин, установление уровней и темпов сработки вод, омывающих откос);

• по динамическим воздействиям (запрещение применения взрывных работ, забивки свай, работы транспортных средств), то же относится и к вибрационным воздействиям.

Берегозащитные мероприятия и сооружения на водотоках и во­доемах у подножья склона включают отвод и выравнивание ру­сел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстро­токов, перепадов, стен — набережных.

Водоотводные осушительные и дренажные мероприятия и устройства делят на:

• работы на поверхности (планировка местности, заделка тре­щин, устройство покрытий, дамб, обвалования, нагорных и осу­шительных каналов, лотков, каптаж источников);

• обустройство дренажей (продольные и поперечные прорези и галереи, дренажные шахты, поглощающие скважины и колодцы);

• выполнение изоляционных мероприятий (устройство различных инъекционных завес, глинизация, замораживание грунтов).

⇐ Предыдущая12

Поделиться: