Инженерно-геологические изыскания в строительстве

При борьбе с осовами применяют методы осушения, особенно когда источник замачивания располагается в верхней части склона. Обломочно-щебенистые осыпи служат хорошим строительным материалом.

Курумы. При разрушении скальных пород у подошвы склонов скапливаются крупные обломки и глыбы, которые более всего тяготеют к пологим склонам. Так образуются каменные россыпи или курумы (рис. 39) в виде массы глыб от вершины до подошвы склона при мощности от нескольких метров до 15 м на дне долин.

Рис. 39. Курумы на склоне речной долины

Масса обломков, огромных глыб постоянно ползет вниз по склону на глинисто-суглинистом слое. Движущийся по ложбинам курум называют каменным потоком. Курумы подразделяют на действующие и затухшие. Они разрушают сооружения, засыпают выемки и полезные площади. Останавливают курумы осушением их глинистой подстилки, для чего в верхней части склона отводят ручьи, перехватывают поверхностные воды нагорными канавами, используют дренажи. В зоне подвижных курумов дороги переносят или их проводят в тоннелях или галереях.

Обвалы. Обрушение массы горных пород получило название обвалов. Они 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 котлованах, тран-

6

шеях, карьерах. Вывалы являются разновидностью обвалов при обрушении отдельных глыб и камней в откосах выемок.

Все мероприятия по борьбе с обвалами и вывалами сводятся к предупреждению их возникновения и осуществлению защитных мероприятий: устраивают подпорные и улавливающие стенки, рвы, траншеи, отводят поверхностные воды.

Оползни — это скользящее смещение грунтов на склонах долин, оврагов, балок, берегов морей, выемок под действием гравитации и напоре поверхностных или подземных вод. Оползни разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Большой ущерб приносят оползни на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах многих рек и горных районов. Происходят оползни и в Беларуси.

Деформации в результате сползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, здания и сооружения. На оползневых склонах можно наблюдать разрушенные здания со значительными трещинами (рис. 40, 41) и иными повреждениями (рис. 42).

Рис. 40. Разрушение здания «Беларусбанка» в г. Шарковщина на склоне возле реки вследствие оползня, активизировавшегося при динамических воздействиях от забивки свай и разжижении ила в их основании

63

Часто внешними признаками оползней являются так называемый «пьяный лес» и разорванные стволы деревьев, потеря вертикальности столбов телефонной связи и электролиний, заборов, стен, появление разрывных трещин на отмостке или поверхности грунта (рис. 43). На возникновение и развития оползней оказывают влияние: высота, крутизна и форма, геологическое строение, свойства пород, гидрогеологические условия.

Рис. 43. Оползневые трещины на поверхности грунта при разрушении здания «Беларусбанка» в г. Шарковщина

Сползание может возникнуть под действием природных процессов или от производственной деятельности человека. Склоны с крутизной менее 15° оползней не образуют. Очень часто оползни проявляются при залегании слоев с падением в сторону склона. Типичными оползневыми являются глинистые образования, обладающие «ползучестью». Устойчивость склона определяется соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому процессу.

Основными причинами оползней следует считать три группы процессов [1, 2]:

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

2.Изменяющие структуру и ухудшающие физико-механических свойства слагающих склон грунтов за счет выветривания; увлажне-

65

ния подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами; выщелачивания водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с образованием суффозионных пустот.

3. Создающие дополнительное давление на слагающие склон грунты: напор воды, статические и динамические нагрузки на склон, сейсмические воздействия.

Каждый случай образования оползня бывает связан с несколькими причинами.

В оползне выделяют следующие элементы [1, 2]:

•оползневое тело;

•поверхность скольжения (цилиндрическая, волнистая, плоская);

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

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

•вал выпучивания, разбитый трещинами;

•подошва оползня – место выхода на поверхность плоскости скольжения, располагаемое выше и ниже подошвы склона или на его уровне.

Воднородных грунтах типа лессовидных суглинков возникают оползневые цирки. Если их несколько, то между ними располагают-

ся межоползневые гребни.

На склонах речных долин оползни нередко образуют террасовидные уступы (оползневые террасы), наклоненные в сторону, обратную падению склона.

Различают оползни одно-, двух- и многоярусные. В однородных грунтах поверхность сдвига приобретает криволинейную форму, при сложном строении склонов она может совмещаться с плоскостями напластования или, наоборот, пересекать их.

Различают оползни действующие и недействующие. Противооползневые мероприятия. Прежде всего должно быть

высококачественное выполнение инженерно-геологических изысканий. Для успешной реализации противооползневых мероприятий необходимы [2]:

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

•количественная оценка степени устойчивости склона;

•выявление наиболее эффективных путей повышения степени

6

устойчивости склона до необходимых пределов;

•проектирование откосов с заранее заданной степенью устойчивости.

•разработка наиболее эффективных для конкретного случая оползнеудерживающих конструкций (заанкеренные подпорные стены и свайные ростверки, лучевые дрены).

Мероприятия по обеспечению охранной обстановки сводятся в основном к ограничению деятельности человека в районе склона [2]:

•по зеленому поясу (запрещение рубки леса, корчевания и разработки участков под огороды, уничтожение кустарника, 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 подножья, загрузки склона в активной зоне – у бровки, увеличения 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 омывающих откос вод);

•по динамическим воздействиям (запрещение применения взрыв-

ных работ, забивки свай, работы транспортных средств).

Берегозащитные мероприятия и сооружения на водотоках и во-

доемах у подножья склона включают отвод и выправление русел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстротоков, перепадов, стен – набережных.

Водоотводные осушительные и дренажные мероприятия и устройства делят на:

•работы на поверхности – планировка местности, устройство покрытий, дамб, обвалования, нагорных и осушительных канав, лотков, каптаж источников;

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

•выполнение изоляционных мероприятий (устройство различных инъекционных завес, водонепроницаемых пленочных экранов, гли-

67

низация грунтов).

Землеустроительные мероприятия направлены на:

•разгрузочные работы в активной зоне (полный съем оползневых масс, срезка активной части оползня, очистка скальных откосов, террасирование и уполаживание склона, общая планировка склона) и пригрузки в пассивной зоне (отсыпка и отвал грунта);

•покрытие склонов плитами, металлическими и геосинтетическими сетками;

•армирование поверхности геосинтетическими материалами (сетками, ячеистыми каркасами и т. п.);

Механическое крепление склона (откоса) – устройство одиноч-

ных элементов в виде свай, проходящих сквозь оползень в коренные породы, или шпунтовых стенок, инъекционных завес и др.

Подпорные сооружения в виде шпунтовых стенок (металлических, железобетонных, деревянных), подпорных стен (каменных, бетонных, железобетонных), стен из свай-оболочек большого диаметра.

Покрытия предназначены для закрепления поверхности склона от воздействия ливневых и речных вод. Их выполняют из песчаных, гравелистых, галечных грунтов, каменной наброски и мощения, шлакоглинобетона, асфальта и асфальтобетона, бетона и железобетона, геосинтетических пленок из армированного высокопрочного полиэтилена. Для закрепления береговой зоны часто используют фашинные тюфяки.

Использование растительности для закрепления и осушения склона предусматривает сплошное травосеяние, посадку влаголюбивого кустарника, облесение склона (вяз, дуб, клен, липа, лиственница).

Искусственное уплотнение и закрепление грунтов на склоне по-

средством инъекций (цементация, глинизация).

Обеспечение устойчивости возводимых сооружений в зоне дейст-

вий оползня для повышения безопасности включает мероприятия [2]:

•удаление неустойчивого массива на всю его мощность (до коренных неоползнеопасных пород);

•закладку глубоких фундаментов, опирающихся на устойчивые породы;

•устройство фундаментов из буронабивных свай;

•использование каркасных конструкций;

•армирование крутых откосов геосинтетическими сетками и кар-

6

касами;

•применение железобетонных поясов;

•устройство деформационных швов.

3.8. Суффозионные и карстовые процессы

Суффознонные процессы. При фильтрации подземная вода за счет напора вымывает из грунтов их мелкие частицы. Этот процесс суффозии сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок (рис. 44).

Различают два вида суффозии – механическую и химическую. При механической фильтрующаяся вода выносит из грунта глинистые, пылеватые и песчаные частицы; при химической растворяет гипс, соли, карбонаты и выносит продукты разрушения.

Суффозия наиболее свойственна неоднородным грунтам при возникновении критического напора Iкр > 5. Она может происходить в глубине грунтового массива, особенно на контакте различных по составу и пористости слоев или вблизи поверхности земли при формировании своеобразных прослоев или вымывании пустот. Размер пустот иногда достигает нескольких метров (см. рис. 44,б), что сопровождается провалом поверхности земли, повреждением зданий и подземных коммуникаций.

В откосах строительных выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воронок, оползней.

При исследовании грунтов необходимо выявлять их способность к суффозии, определять критические градиенты и давление воды для начала процесса суффозии. При возведении объектов на суффозионных грунтах используются :

•прорезка фундаментами слоя суффозионного грунта;

•защита оснований от проникновения в них атмосферных и технических вод;

•устройство дренажей, непроницаемых завес;

•отсыпка на основании грунтовых подушек из песка или суглинков;

•предпостроечное рассоление и уплотнение грунтового основания;

•искусственное закрепление массива грунта (техническая мелиорация).

69

в)

Рис. 44. Суффозионные полость за траншейной подпорной стеной гаражей «Атланта» по пер. Ольшевского (а) и провалы под полами в здании «Беларустуриста» на ул. Заславской (б) и между ростверками многоэтажного жилого дома по ул. Казинца (в) в г. Минске

Выбор этих приемов строительства зависит от геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, типа и вида грунтов оснований, характера засоления, конструкции объекта, тех-

7