Лекція 2 Класифікація зсувів
Вивчення й систематизація природних процесів, тобто розробка класифікації, дозволяє встановити закономірності розвитку й причини їхнього виникнення, намітити шляхи впливу людини на них. У табл. 1 наведена класифікація зсувів.
Міри боротьби зі зсувами
Боротьба зі зсувами пов'язана з подоланням великих труднощів і витратою значних засобів. Для великих зсувних районів вартість протизсувних заходів обчислюється в 0,5—0,7 млн дол. на 1 р. км схилу. Якщо в комплекс заходів входить боротьба з абразією, вартість збільшується до 1 млн діл на 1 р. км Проектування всього складного комплексу протизсувних заходів повинне базуватися на точному аналізі причин, що викликають зсуви, що можливо лише при детальному вивченні природної обстановки, розрахунках стійкості земляних мас, що складають схил, у період будівництва й після завершення робіт.
Рис 1 Схема розташування дренажу в плані
1-брівка плато, 2-траса дренажу вище зсуву в незміщеному масиві 3-напрямок потоку ґрунтових вод, 4-ша<га 5— зсувний схил 6-плато 7-колодязь 8-траса дренажу в підніжжя стінки зриву
Рис 2 Схема осушення водоносного горизонту забивними фільтрами
1-забивний фільтр, 2—водонасичені .піски 3—водо стійка порода 4—галерея для збирання дренажних вод.
При вивченні прикладів боротьби зі зсувами в даному районі, установлюється можливість механізації будівельних робіт і техніко-економічне порівняння різних варіантів У таб.2 приводиться класифікація мір боротьби зі зсувами
Для запобігання перепаду тиску необхідно зробити пологі укіс шляхом зрізання земляних мас у верхній частині укосу й укладання їх у підніжжя. Якщо неможливо зробити зрізання, то прибігають до навантаження основи укосу земляним контрбанкетом у зоні можливого випирання.
Боротьба з підземними водами здійснюється шляхом їхнього дренажу. Дренаж можна розташовувати вище зсуву в незміщеному масиві на границі з зміщеними породами в крайовій зоні (рис 1).
Таблиця 2.Класифікація мір боротьби з зсувами.
3
1
2
Особливості будівництва в зсувної зоні
Проведення будівельних робіт у зсувній зоні завжди пов'язане з великим ризиком, подоланням значних труднощів і як наслідок, підвищенням вартості будинків і споруджень. Тому доцільно використати територію, де розвинені зсуви, для створення зеленої зони. Однак у ряді випадків виникає необхідність спорудження різних будинків у зсувній зоні в містах, на березі рік або морів, як це мало місце в містах: Києві, Горькому, Одесі, Кримі, Кавказу; на Чорноморському узбережжі й в інших місцях.
У зв'язку із цим розглянемо умови, при дотриманні яких можливе будівництво будинків у зсувній зоні.
Зсувна зона — це територія, де безпосередньо розвинені зсуви, і прилягаючі до неї незміщені ділянки в голові зсувів і в їхніх язиків, тобто смуга уздовж брівки схилу й у його підніжжя (мал. 11). Очевидно, що в кожному із цих елементів (А, Б, В) зсувної зони умови будівництва різні.
Загальним для будівництва будинків у всіх елементах зсувної зони є попереднє здійснення повного комплексу протизсувних заходів, описаних вище.
Рис. 11. Зсувна зона (А, Б, В):
А-незміщена ділянка, що прилягає до голови зсуву; Б— власне зсув; В-незміщена ділянка, .що прилягає до язика зсуву; Г-зсувні нагромадження,
Розглянемо особливості будівництва на незміщеній ділянці, що прилягає до голови зсуву (А на мал. 11). Насамперед необхідно визначити ширину смуги А, для чого варто зробити розрахунки загальної стійкості схилу одним із прийнятих методів: по круглоциліндричній поверхні, як це запропоновано К. Терцаги, або по методу Маслова—Берера. Розрахунок стійкості схилу, тобто визначення коефіцієнта стійкості, по методу К. Терцаги зводиться до визначення найнебезпечнішої поверхні ковзання.
По першому методі - виконують розрахунок коефіцієнта стійкості схил означення п для кожної поверхні ковзання, що дозволить установити мінімальну величину п і тим самим найнебезпечнішу поверхню ковзання.
Метод горизонтальних сил Маслова—Берера дозволяє обчислити коефіцієнт стійкості для різних форм поверхні ковзання, які повинні бути попередньо намічені. Розрахунок ведеться за схемою, показаної на рис 12. Визначається тиск Н у межах блоку на уявлювану стінку при відсутності в ґрунті тертя й зчеплення по формулі
де Р—вага розрахункового блоку;
а- кут нахил поверхні ковзання до горизонту (зі знаком плюс або мінус).
Потім обчислюють непогашену частину тиску (активний тиск) R по формулі
Рис. 12. Схема розрахунку стійкості схилу по методу Маслова -Берера.
Коефіцієнт стійкості схилу п обчислюється з рівняння
де р – кут опору зрушенню при напрузі, р, Т – загальний тиск на уявлювану стінку, що сприймається тертям і зчепленням у ґрунті.
Обчисливши значення п для різних положень і обрисів можливої поверхні ковзання, можна встановити відстань від брівки до виходу кривої на поверхню. Рекомендується приймати таку відстань (тобто ширину смуги А), при якому п > 1,3.
Будівництво будинків за межами смуги А може виконуватися без особливих обмежень. Необхідно лише передбачити міри для захисту основи ґрунтів від замочування. Спорудження будинків у смузі А пов'язане з рядом досить складних заходів, причому чим ближче до обриву розташовується будинок, тим важче забезпечити його стійкість.
При зведенні будинків у смузі А схил додатково навантажують, тому завжди необхідно перевіряти його стійкість шляхом обчислення коефіцієнта п на будівельний період і при завершенні будівництва будинку.
У будівельний період, коли проводяться земляні роботи (викопування котловану), тобто віддаляються земляні маси у верхній частині схилу, коефіцієнт стійкості збільшується. Навпаки, після зведення будинку схил навантажується (вага будинку мінус вага вийнятої землі), і коефіцієнт п зменшується.
Через що доцільно споруджувати будинку з підвалами, тобто робити більше глибокі котловани. З огляду на навантаження схилу й необхідність закладення фундаментів нижче можливої поверхні ковзання, варто зводити будинку на окремо вартих бетонних або залізобетонних стовпах з розширеними черевиками. Поверху таких стовпів укладають ранд-балки. Іноді буває необхідним підсилити конструкцію будинку залізобетонними поясами по поверхах.
У такому випадку застосування паль у смузі А не рекомендується, тому що навіть невеликі горизонтальні зусилля більше небезпечні для пальового фундаменту, чим для стовпів значного діаметра. Небезпечним може виявитися також занурення паль як шляхом забивання, так і вібрацією.
Будівництво будинків у підніжжя зсувного схилу (у смузі В) може бути успішно здійснено, якщо зсувні нагромадження, що складають язик зсуву, стабілізовані й представляється можливим розташувати будинок на відомій відстані від зсуву.
Розрахунки стійкості схилу при зведенні будинків у його підніжжя показали, що найнебезпечніший будівельний період, тому що в цей час підрізування земляних мас (проходка котловану) може викликати деформацію ґрунтів у вигляді видавлювання підошви. Навпаки, після зведення будинку, тобто навантажені, коефіцієнт стійкості значною мірою збільшиться.
Таким чином, до початку будівництва потрібно зробити розрахункову перевірку можливості видавлювання основи.
Для орієнтовних розрахунків можна використати ряд способів.
Одна з методик розрахунку розглянута в працях Н. Н. Маслова. Обчислюючи значення кута найбільшого відхилення повної напруги на похилій площадці від нормалі до цієї площадки для серії точок (по сітці) у основі укосу або схилу, як показано на мал. 13, можна встановити, чи утворяться зони руйнування і якщо вони є, то оконтурити їх.
Рис 13 Схема розрахунку можливості видавлювання глинистої основи проектованого будинку.
З викладеного вище очевидно, що умови зведення будинків у зоні В зворотні умовам зони А. При будівництві в зоні В доводиться відмовитися від будівництва підвалів. Поглиблення фундаментів повинне бути мінімально припустимим для даного району. Роботи нульового циклу варто здійснювати в стислий термін. Фундаменти повинні бути стрічкові з монолітного залізобетону. Якщо ґрунти в основі мають недостатню несучу здатність, то потрібно запроектувати фундаменти у вигляді суцільної залізобетонної плити або палі. Однак в останньому випадку не можна занурювати їх шляхом забивання, підмиву або вібрації. Можна застосувати палі набивні або литі (з армуванням) більшого діаметра, тобто в попередньо пробурених свердловинах.
Рис. 14. Схематичний розріз району забудови в зсувній зоні:
I, II, III-будинки; 1-дренаж; 2-лес; 3-лінія поверхні до планування; 4-підпірні стіни; 5—не оголені глини; 6-зсувні нагромадження; 7-полтавські піски
Умови будівництва в смузі Б (власне територія оповзня) є найбільш важкими й небезпечними, причому в ряді випадків зведення будинків стає неможливим. При поверхневих зсувах (якщо потужність зсувних нагромаджень невелика) будувати будинку легше, ніж при глибинних зсувах (східчастих і ін.). На глибинних зсувах будинку збудувати можна тільки при повній стабілізації ґрунтів, перевіреної багаторічними геодезичними спостереженнями.
Конструкція фундаментів будинків, збудованих у смузі Б, повинна бути така сама, як і в смузі А. На мал. 14 показаний приклад успішної забудови трьох вулиць у різних рівнях у зсувній зоні. Зазначимо ряд важливих вимог. Загальне планування схилу повинна вироблятися зверху вниз, тому що підрізування земляних мас у підніжжя схилу завжди небезпечніше.
Вище району будівництва повинен бути забезпечений надійне перехоплення атмосферних опадів, що випадають, і їхнє скидання, минаючи ділянку, де проводяться земляні роботи.
Забудова ділянки повинна здійснюватися за зворотною схемою, тобто знизу нагору: спочатку будинок ///, потім будинок // і нарешті будинок / (див. мал. 14). Розрахунком доведено, при зведенні будинків у зазначеному порядку в будівельний період коефіцієнт стійкості схилу набагато більший, ніж при будівництві за схемою зверху вниз.
Фундаменти запроектовані, як вказувалося вище: для будинку /// - на суцільній залізобетонній плиті, для будинків // і / - на окремо стоячих стовпах із заглибленням їх нижче можливого місцевого базису зсуву (тобто оцінок вулиць - нижньої й середньої).
Всі будинки, побудовані в зсувній зоні, повинні бути підвищеної жорсткості, простої конфігурації в плані, розрізані (при великому їхньому протязі) на окремі відсіки. Всі будівельні роботи повинні бути особливо високої якості.