Способ укрепления оползнеопасных склонов

3. Богословский В.Н. Строительная теплофизика /теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха/: Учебник для вузов.-2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. школа, 1982.- 443с.

4. Фомин С.Л. Расчет железобетонных конструкций на температурно -влажностные воздействия технологической и климатической среды. - К.: УМК ВО, 1992.- 164 с.

5. Тертичник Е.Н. Шкала потенциала влажности для изотермических условий влагопередачи //Сб. тр. /Московский инженерно-строительный институт. -1967.- N 53.

УДК 624.191:137

Дружко Е.Б., д.т.н.ДонНАСА), Петраков А.А., д.т.н.

СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНОВ

Проблема обеспечения устойчивости оползнеопасных склонов является одной из важных проблем строительства в сложных инженерно-геологических условиях. Настоящая работа посвящена разработке способа обеспечения устойчивости так называемых "прислоненных" откосов, оползневая часть которых формируется из наносных отложений, разрушенных скальных или насыпных грунтов, а ложе и замковая часть -представлены устойчивым массивом.

Характерной в этом отношении является территория южного побережья Крыма и, в частности, участок от г. Ялта до п. Форос, который представляет собой сопрягающиеся древние оползни. Головная часть их расположена у подножья Крымских гор, а языковая - в прибрежной зоне. Одним из наиболее мощных оползней является Михайловский, на котором находятся г. Алупка и Алупкинский дворцово-парковый заповедник (т.н. дворец Воронцова). Головная часть этого оползня расположена ниже

источника Михайловский, имеющего абсолютную отметку 270 м, южная граница его совпадает с береговой линией Черного моря. Рельеф склона имеет типично оползневый характер - чередование относительно выровненных площадок (оползневых террас) с крутизной поверхности 610° и уступов с крутизной 18-30°. Береговой уступ, ограничивающий Алупкинский дворец с юга, высотой 10-20 м имеет склон до 40°. Верхнечетвертичные оползневые накопления, слагающие тело Михайловского оползня, представлены в верхней части склона камнями (до глубины 17 м), щебнем и глыбами известняка, в средней части (до глубины 30-45 м) - глыбами, щебнем диабаза, а между глыбами -маломощные прослои, линзы суглинков и пустоты. Нижняя часть оползня сложена суглинками, разбитыми плоскостями скольжения и дресвяно-щебенистым материалом. Мощность отложений в районе дворца составляет 50-60 м, а в прибрежной части - до 20 м, образуя уступ по отношению к пляжной зоне Черного моря. Вся эта толща анкерована мощными диабазовыми глыбами, играющими до определенного момента роль контрфорсов. Наличие в оползневом теле пустот способствует накоплению грунтовой воды, которая, учитывая достаточно значительный склон рельефа, создает напорные потоки, разгружающиеся в пределах пляжной зоны. Эти потоки способствуют активизации механической суффозии, в результате которой не только уменьшается устойчивость склона, но и происходит подмыв диабазовых глыб. В результате этого диабазовые глыбы, играющие в настоящее время роль контрфорсов, могут потерять устойчивость и вместе с оползневым материалом образовать лавинный массив, разрушительные последствия которого трудно предсказать. Неблагоприятная ситуация усугубляется гидрогеологическими особенностями территории, которые заключаются в том, что подземные воды не образуют единых водоносных горизонтов, циркулируя в виде разобщенных потоков в толще четвертичных отложений. Такой характер гидрогеологии затрудняет выполнение одного из основных способов укрепления оползнеопасных территорий - дренирование.

Но главной особенностью инженерно-геологических условий, определяющей параметры любых противооползневых мероприятий, является то, что ЮБК относится к сейсмически активной территории, оцениваемой 9-ю баллами по шкале Рихтера. Это делает труднопрогнозируемой оценку устойчивости оползневых склонов и

требует учета возможных сейсмических воздействий при разработке мер противооползневой защиты.

На основании анализа сложившейся ситуации сделан вывод о том, что сейсмические воздействия могут вызвать самые различные формы проявлений оползневых процессов - от локальных оползней-обвалов до сползания всего оползневого массива по естественно сформированному или вновь образованному (из-за динамики) ложу. В этом случае многие традиционные противооползневые мероприятия [1] будут недейственными или малоэффективными: подпорные стенки, даже усиленные местным анкерованием, не смогут предотвратить сползание всего тела оползня; буронабивные сваи могут быть "обыграны", а их количество и большая длина (из-за большой мощности тела оползня) делают их экономически невыгодными; химические методы непригодны из-за большой неоднородности массива, наличия пустот, а также из-за необходимости сохранения корневой системы реликтовых деревьев; водоосушение склона затруднено сложностью гидрогеологических условий.

Исходя из сложившейся ситуации предложено техническое решение по закреплению оползнеопасных склонов ЮБК (и других подобных территорий) с помощью штолен-анкеров (рисунок 1). Сущность такого способа заключается в следующем: из языковой части оползня (пляжная зона) проходится штольня диаметром 2-4 м, длина которой определяется удалением устойчивой части древнего оползня (максимальная длина -расстояние от пляжной части моря до склонов Крымских гор). Угол наклона штольни-анкера определяется углом наклона ложа оползня (5-7°). В устойчивой части оползневого массива устраивается замковая часть штольни в виде железобетонной плиты или камеры (см. рисунок 1).

Размеры этой плиты (камеры) и армирование обделки штольни определяются величиной растягивающих усилий, которые формируются в результате смещения оползневого массива. Предварительные расчеты показали, что такое решение вполне приемлемо для закрепления оползневого массива по восстанию до 1-1,5 км. По простиранию такие штольни необходимо устраивать через 200-500 м, в зависимости от мощности от мощности оползневого массива.

1 - штольня-анкер; 2 - замковая камера; 3 - ствол; 4 - горизонтальные штольни;

5 - буронабивная свая; 6 - диафрагма

Рисунок 1 - Схема укрепления оползня с помощью штольни-анкера

В качестве обделки штольни можно использовать апробированный вариант двухслойной конструкции дренажно-коммуникационных тоннелей, построенных в зонах повышенной сейсмичности [2,3]. Внешняя оболочка делается сборной из железобетонных блоков с тампонажем закрепного пространства и глубинным инъектированием трещиноватого приконтурного массива (после обжатия обделки горным давлением). Вдоль штольни через 20-25 м устраиваются деформационные швы, разделяющие ее на отдельные отсеки. Затем по внутреннему периметру в продольном направлении устанавливаются канаты, жестко соединенные с блоками внешней оболочки и выполняющие основные несущие функции штольни как анкера. Число канатов от отсека к отсеку в направлении от замка к порталу уменьшается пропорционально массе грунта, удерживаемой соответствующей частью штольни. Канаты закрываются

Зб1рник наукових праць Дон1ЗТ. 2007 №9 148

защитным кожухом, после чего выполняется гидроизоляция и возводится внутренняя облицовочная оболочка (из пластбетона).

Для повышения эффективности анкера-штольни, как противооползневого средства, по подошве штольни могут устраиваться буронабивные сваи, а в сводовой части - диафрагмы, выполняющие функцию подпорных стенок. Кроме того, штольня может выполнять функцию дренажного сооружения, транспортного тоннеля, к ней могут примыкать горизонтальные штольни и камеры, в которых располагаются различные инженерные коммуникации.

Численными исследованиями установлено, что при сейсмических воздействиях в конструкциях горизонтального участка штольни-анкера возникают значительные растягивающие напряжения, которые, в конечном счете, приводят к разрыву сечения штольни. При этом утрачиваются ее защитные свойства как сооружения, армирующего оползневое тело и удерживающего грунтовый массив в устойчивом состоянии.

Возможным техническим решением, повышающим сейсмостойкость штольни, является применение специального двухплоскостного шва, разделяющего штольню двумя вертикальными плоскостями на половину сечения и горизонтальной плоскостью вдоль образующей между двумя вышеуказанными вертикальными сечениями. Для улучшения связи обделки с окружающим массивом устраивается гибкая анкерная система с применением стеклопластиков и полимерных компонентов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет:

- создать мощную анкерную систему корневидного типа, выполняющую противооползневые функции;

- использовать построенные сооружения в качестве подземной инфраструктуры, решающей ряд социальных и инженерных проблем застраиваемой территории.

Список литературы

1. Инструкция по проектированию и строительству противооползневых и противообвальных защитных сооружений (СН 519-79)/Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1981. - 24с.

2. Букань А.П. Строительство дренажно-коммуникационных тоннелей в столице Туркменистана г. Ашгабаде. Современные проблемы шахтного и подземного строительства: Материалы международного научно-практического симпозиума. -Донецк: Норд-Пресс, 2005. - Вып. 6. - 280 с.

3. Букань А.П. Конструктивные решения сейсмостойкости коллекторного тоннеля в г. Ашгабаде. Прогрессивные технологии строительства, безопасности и реструктуризации горных предприятий: Материалы региональной научно-практической школы-семинара. - Донецк: Норд-Пресс, 2006. - 268 с.