К вопросу строительства на оползневых склонах

БУД1ВНИЦТВО, РЕКОНСТРУКЦ1Я ТА ЕКСПЛУАТАЦ1Я КОНСТРУКЦ1Й I СПОРУД ЗАЛ1ЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

УДК 624.07

Оглоблин В.Ф., к. г.-м. н., доцент (ДонИЖТ) К ВОПРОСУ СТРОИТЕЛЬСТВА НА ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНАХ

Постановка проблемы. Строительство зданий и сооружений при хозяйственном освоении территории, защита территорий от опасных геологических и техногенных процессов, оценка воздействия объектов строительства и реконструкции на окружающую среду требуют применения комплексных методов исследований.

В настоящее время активно застраиваются ответственными многоэтажными зданиями и сооружениями с заглубленными сервисными помещениями пойменные и затапливаемые площадки, засыпанные овраги, склоновые участки, подрабатываемые территории и т.д.

В тектоническом отношении территория Украины и территория Южного берега Крыма, в частности, представляют довольно сложный участок литосферы, характеризующийся зонально-блоковым строением, где могут соседствовать тектонические структуры различного возраста и генезиса. Современная активизация зонально-блоковых структур приводит к возникновению небезопасных природно-техногенных факторов: подтопление, формирование или активизация оползней, карстообразование.

Нарушение естественно-исторических условий оползнеопасных склонов при антропогенном воздействии весьма разнообразны по своему характеру. Они могут быть целенаправленные и стихийные, прямые и косвенные, долговременные и кратковременные.

Перегрузка головной части древних оползней гравитационными накоплениями, пригрузка и перенасыщение оползнеопасной территории зданиями, подрезка склонов и приуроченность к ним подземных

водонесущих коммуникаций приводит к образованию смешанных деляпсивно - детрузивных оползней или к активизации более древних.

Наиболее ярким примером влияния природных и антропогенных факторов является участок строительства многоквартирных жилых домов по ул. Кирова-Речная в г. Ялте.

Рассматриваемый участок относится к области Южного склона Главной гряды Крымских гор. В геоморфологическом отношении участок приурочен к левобережному склону р. Водопадная. Террасовидные участки поверхности разделены местами уступами крутизной до 20-25°. В формировании рельефа участка принимали участие древние и современные оползневые процессы (оползень "Гнездышко"). Оползневая система выполняет корытообразное понижение между водораздельными гребнями, сложными коренными породами (рисунок 1).

Целью проведенных исследований являлась оценка инженерно-геологических, гидрогеологических, геодинамических условий участка и прилегающих территорий для технико-экономического обоснования инженерной защиты территории от воздействия неблагоприятных процессов.

Геологическое строение района исследований представлено двумя структурными этажами. Нижний включает отложение флишевой толщи верхнетриасового-среднеюрского возраста. Верхний ярус представлен породами карбонатной формации верхнеальбского-нижнемиоценового возраста.

Оползневые, делювиальные и пролювиальные отложения представлены щебенистыми суглинками, древяно-щебенистыми, глыбовыми накоплениями с суглинистым заполнителем (массандровские отложения).

На основании обобщения материалов ранее выполненных изысканий на участке выделено пять инженерно-геологических элементов. Техногенные образования (ИГЭ-1), представленные насыпными грунтами, имеют мощность 0,5-3,2 м. Современные оползневые образования (ИГЭ-2) сложены желтыми и коричневато-бурыми суглинками с включениями дресвы и щебня песчаника, известняка, мощностью 4,2-11,0 м. Верхнечетвертичные оползневые образования (древний оползень) представлены суглинками темно-серыми, твердыми с включениями дресвы и щебня (ИГЭ-3). Нерасчлененные средне-позднечетвертичные делювиально-пролювиальные отложения (ИГЭ-4) представлены глыбово-щебенистыми грунтами с суглинистым заполнителем зеленовато-серого цвета мощностью 3,8-6 м.

Коренные отложения таврической серии (ИГЭ-5), представлены аргиллитами, с прослоями алевролитов и песчаников. Отложения таврической серии представляют собой региональный водоупор [1].

Гидрогеологические условия участка и склона предопределяются его геологическим строением, морфометрическими особенностями исследуемой территории, техногенным воздействием со стороны вышележащей части склона. Областью питания подземных вод является поверхность Главной гряды Крымских гор, сложенных закарстованными и трещиноватыми известняками, где атмосферные осадки инфильтруются в известняки, а у подножия Главной гряды проникают в толщу массандровских отложений. Непосредственно на самом участке подземные воды залегают на глубине 0,2-2 м до 6-9 и более метров. Высокое положение уровней подземных вод связано утечками из водонесущих коммуникаций. В оползневом теле подземные воды образуют, скорее всего, не единый поток, а обводненные зоны. Разгрузка подземных вод происходит в сторону р. Водопадная [3].

Методика исследований. Для определения структурно-геодинамического строения участка в районе проектируемого строительства и изучения напряженно-деформируемого состояния массива на участке был применен комплекс геолого-геофизических работ и в частности: метод структурно-геодинамического картирования (СГДК-А), метод естественного импульсного электромагнитного поля Земля (ЕИЭМПЗ), радиометрическая съемка и электроразведка в модификации вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и сейсмоакустическое зондирование. Наряду с этим применялись и традиционные инженерно-геологические и гидрогеологические исследования [2].

Структурное геодинамическое картирование (СГДК) основано на концепции, согласно которой геодинамические процессы, приуроченные к тектоническим нарушениям, достаточно отчетливо проявляются в динамике физико-механических свойств горных пород. Он базируется на азимутальной неоднородности электропроводности различных сред. Аномальные значения электропроводности отмечаются именно над зонами разрывных нарушений, закарстованных участках, геологических уступах.

Метод ЕИЭМПЗ основан на регистрации естественной импульсной электромагнитной эмиссии, зависящей от деформаций пород, возникающих под действием полей напряжений. Этот метод используется для обнаружения аномальных объектов, которые изменяют фон на поверхности.

Радиометрическая (эманационная) съемка применялась для детализации выделенных структур и отбраковки аномалий. Сущность метода состояла в измерении концентрации радиоактивных газов в

пробах почвенного воздуха. Предпосылкой применения эманационного метода является явление автохтонного аномального эманирования рыхлых приповерхностных отложений над геологическими структурами. Сейсмоакустическое зондирование и сейсмопрофилирование позволило выделить области развития напряжений в склоновом массиве, послужившие основанием для выделения границ оползневых очагов, что было использовано для выбора и уточнения расчетов инженерной защиты территории.

Основное содержание. Хозяйственное освоение склонов в последние годы привело к изменению баланса сил на склоне и формированию регрессивно развивающихся оползневых очагов. Выполнение ограниченного комплекса противооползневой защиты вышерасположенной территории лишь частично стабилизировало оползневую обстановку на склоне, но не обеспечивало нормативного запаса устойчивости даже без учета сейсмических нагрузок (Кус<1).

Из-за незавершенности противооползневой защиты деформации оползневого характера возобновились, что подтверждается результатами рекогносцировочного обследования технического состояния зданий и сооружений по состоянию на 2007 г.

Проектируемая к застройке территория условно разделяется на восточный и западный участки, располагающиеся в различных геодинамических условиях. Западный участок приурочен к межоползневому гребню и характеризуется значительными уклонами поверхности.

Восточный участок располагается в более сложных инженерно-геологических условиях вследствие большей обводненности и приуроченности к активной части оползня.

По профилям №3 и №4 наблюдается четко выраженная дифференциация поля с контрастным разделением фоновых и аномальных значений поля: фоновые значения составляют 12-14 имп/15сек, максимальные достигают 22 имп/15сек. Измерения в пределах ПК80-100 сопровождались вакуумом при отборе проб за счет близкого расположения грунтовых вод. Однако, на фоне высоко дифференцированных графиков выделятся характерные для геодинамических структур аномальные области различной интенсивности, что позволяет ранжировать их по интенсивности.

Комплексная интерпретация геофизических методов степени дифференциации физических полей и интенсивности их проявления на участке позволило выделить три геодинамическое структуры северовосточного простирания:

СВ1-11 (средней) категории геодинамической активности;

СВ2-1 (высокой) категории геодинамической активности;

СВ3-11 (средней) категории геодинамической активности (рисунок

2).

В составе инженерной подготовки территории с целью стабилизации оползневых процессов и доведения участка проектируемого строительства и прилегающего к нему склона до нормативного запаса устойчивости необходимо было выполнить активные удерживающие сооружения и предусмотреть мероприятия по организации поверхностного и подземного стока. С учетом сейсмической интенсивности 8 баллов и при нормативном коэффициенте устойчивости Куст=1,25 (ДБН В.1.1-3-97)[4].

Проектом были предложены конструкции комбинированных ростверков №1 и№2 длина 135 и 66 м соответственно и два варианта удерживающих сооружений на верхней границе участка в виде анкерного ростверка №1 длиной 175 м с шестипрядевыми анкерами длиной до 29 м и в виде анкерного ростверка с длиной анкеров до 17 м, но в сочетании с двумя рядами свай-шпонок. Нормативный запас устойчивости обеспечивается по первому варианту тремя ярусами анкеров длиной от 14 до 29 м, устанавливаемых с шагом 1,5 м (рисунок 3).

Ниже по склону, на следующей ступени подсечки высотой 6,5 м располагается комбинируемый ростверк №1 (дома 2, 3 и подземный паркинг).

Комбинированный ростверк №2, расположенный ниже по склону и ограждает территорию строительства дома №4. Величина оползневого давления Е0=433 т/м, а на ростверк №2 Е0=433-373=67 т/м. Шаг свай (2-4 м) и количество ярусов анкеров (3-4) в конструкциях комбинированных ростверков приняты в соответствии с величиной интенсивности оползневого давления. Буронабивные сваи диаметром 1000 мм заглублены в грунт ниже подошвы оползня на 5-6 м.

По верху свай выполняется железобетонная балка ростверка на участках 1Б-1В и 2Б-2В комбинированных ростверков №1 и №2 балка ростверка наращивается стенкой-парапетом для устройства по ней ограждения. на остальных участках устраивается перекрытие. Прижимные плиты МП передают усилия от натяжения анкеров на сваи.

СВ-1 СВ-2 СВ-3

«ияшГДЗ высокоактивная ГДЗ среднеактивная

Рисунок 2 - Результаты геофизических исследований радиометрическим методом по профилям № 3,4

IV V/ll

ЯЛ1

Pi

S mu

ж «¿Л

M

""гГ" М1Л

N

о Cl <fíi¿!

о now

о гу asm

п

«i

£ M ют

S "i mill

mu

S

«л

s Hï'Wt

— "о дай"?

« да

"com

fc; да Er;

mm

s

ci

0SÍa

s

mw

£

ей «

а

<D «

H

о

о

а

о

Í-I

о к к

а «

о а s к к ю S

о «

о

Í-I

о к а

<D «

К а

<D

S К

<D

F

<D

и

I

m «

о

К

^

о S

Проектируемый анкерный ростверк №1 представляет собой конструкцию из трех ярусов вертикальных монолитных железобетонных прижимных плит высотой 2-3, шириной 1,5 м, толщиной 0,5 м, через которые на грунт передаются усилия от натяжения буроинъекционных анкеров. Для подачи бетона в нижерасположенную плиту плиты устанавливаются со сдвижкой на 200 мм в плане. Верхний ярус плит, который выполняется с выпусками арматуры, наращивается монолитными участками и парапетом.

Прижимные плиты анкерного ростверка выполняются вертикально в распор к откосу котлована. Вдоль парапета выполняется нагорный лоток из % секции сборного железобетонного лотка для сбора ливневых вод с откоса и отвода их за пределы ростверка.

В расчете общей устойчивости склона учитывалась также работа свайных фундаментов проектируемых зданий, способные воспринимать оползневую нагрузку до 90 т/м по ширине здания.

Буроинъекционный анкер состоит из трех частей; корня, анкерной тяги и головной части. Корень анкера длиной 7 м с помощью инъектора и цементного раствора закрепляется в коренных грунтах. Анкерная тяга из шести прядей семипроволочного каната К-7 диаметром 15 мм передает усилие натяжения анкера от головной части на корень анкера. Головная часть анкера оборудована специальными приспособлениями для натяжения анкера. Анкер имеет двойную антикоррозионную защиту: полиэтиленовая трубка диаметром 50 мм и цементный раствор, заполняющий пространство между тросом и полиэтиленовой трубкой.

В связи с агрессивностью грунтовых вод для приготовления бетона используется сульфатостойкий цемент.

Выводы. Проведенный комплекс исследований на участке позволил дать оценку физико-геологических процессов и явлений, имеющих место на рассматриваемой территории, наметить и реализовать необходимые меры по обеспечению инженерной защиты проектируемых сооружений.

Список литературы

1. Научно-технический отчет по инженерно-геологическим работам на объекте "Жилой комплекс по ул. Кирова в г. Ялта", ДГП "Донбасстройизыскания", 2007.

2. Отчет "Провести геофизические изыскания участка в районе жилого комплекса по ул. Кирова в г. Ялта . ООО "Укринтэк-ЭКОДИНАМИКА", Донецк, 2007.

3. Отчет об инженерно-геологических изысканиях под ТЭО инженерной защиты участка строительства "Многоквартирные жилые дома по ул. Кирова-Речная в г. Ялта. ЦНТУ". "Инжзащита", 2007.

4. Проект инженерной защиты участка строительства "Многоквартирные жилые дома по ул. Кирова-Речная в г. Ялта (Вишневый Сад)". том 07105, исходные данные ЦНТУ "Инжзащита", 2007.

УДК 621.771

НижникН. В., к.т.н.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ТРАНСМИССИЙ

МАШИН

В современных условиях проектирования и эксплуатации линий приводов различных машин (судовых, горных, энергетических, металлургических, транспортных) расчет и оценка динамических нагрузок являются базовыми этапами, определяющими корректность выполненных задач. Трансмиссии перечисленных агрегатов могут характеризоваться такими упруго-массовыми характеристиками, что использование методов приведения их масс не позволяет получить, например, деформации в упругих валах в зависимости от длины. Существует также ряд других методических ограничений, поэтому в настоящей работе приведены усовершенствованные методики исследования нагруженности и динамики оборудования линий привода с использованием нетрадиционных методов моделирования переходных режимов работы и современного программного обеспечения.

Приближенные методы моделирования нестационарных режимов редукторных линий приводов тракторов, автомобилей, судов, локомотивов, прокатных станов [1-9] широко используются в настоящее время. Глубоко разработанная методика и ряд промышленных исследований, проведённых ведущими специалистами в области динамики механического оборудования, стали традиционным методом моделирования поведения системы в нестационарных режимах работы, адаптированным к линиям привода, общепринятым за рубежом и в отечественной практике. Данный