6.2 Характерні схеми втрати стійкості відкосу
Відомо, що при прокладанні магістральних трубопроводів на поперечних схилах використовується спеціальна інженерна конструкція у вигляді полички. В даному випадку створюються передумови, які можуть привести до втрати природної рівноваги ґрунтових мас в процесі виконання будівельно-монтажних робіт та і в період експлуатації трубопроводу.
Можливі поверхні зсуву ґрунтових мас на поперечних схилах приведені на рис. 6.5.
Рисунок 6.5 – Можливі поверхні обвалу ґрунтових мас
Як видно із рисунку (рис.6.5 ґрунт з області “вгд” та відсипаний у відкос “аб” для розширення полички “бвг” вздовж якої, як в будівельний так і в експлуатаційний періоди можливі переміщення будівельної техніки (умовно представлена у вигляді рівномірно-розподіленого навантаження інтенсивністю “q”). Якщо природний відкос “авд” до влаштування полички знаходився у рівнозваженому стані, то виїмка ґрунту в межах “вгд” може створити умови при яких масив ґрунту обвалиться вздовж поверхні 1 або 2.
При певних співвідношеннях величини “q” в межах відсипаного ґрунту “абв” може пройти обвал ґрунту відкову вздовж поверхні 3. Ґрунт у даному випадку може зсунутись під дією зовнішнього навантаження інтенсивністю “q” та власної ваги насипного ґрунту – вздовж площини “ав”. Для запобігання даного процесу необхідно провести розрахунок із визначення стійкості відкосу.
6.3 Механізм утворення, формування та розвитку зсувного процесу на трасах де споруджено магістральний трубопровід
Відомо, що при будівництві магістральних трубопроводів в передгірських та гірських районах необхідно проводити нарізку поличок, а також влаштування тимчасових під’їзних доріг. Це приводить до того, що в процесі виконання цих робіт на значних ділянках ведеться вирубка лісу, підрізання схилів, косогорів та інше при цьому обголюються корені породи. Виконання необхідного комплексу робіт приводить до зміни рівноважного стану мас ґрунту на схилах та косогорах, руйнуванню поверхневого шару ґрунту й дернового покриття, котрі захищають нижче лежачі шари ґрунту від розмивання і вивітрювання.
В зв’язку з цим порушується рівноважний стан масиву ґрунту в схилі або косогорі, що приводить до утворення, формуванні та розвитку зсувного процесу на даних ділянках.
Для того, щоб дати оцінку із стійкості зсувних ґрунтових ділянок, де експлуатується або будується магістральний трубопровід, необхідно правильно визначити швидкість зсуву масиву ґрунту, вірно вибрати розрахункову схему, вказавши особливості їх геологічної будови, тобто провести генералізацію геологічних розрізів у вигляді окремих розрахункових схем та інше.
Основними признаками розпізнавання зсувних процесів на схилах та косогорах є:
їх форма (значно витягнута в плані) грушовидна та інші;
стан ґрунту в градієнтному шарі (шар де швидкість міняється від нуля до максимального значення);
характер і швидкість руху (течія від міліметрів до метрів в рік, а може і бути в добу);
пряма залежність активності та швидкості зміщення від кількості атмосферних опадів.
В більшості випадків розрізняють три види розвитку зсувних процесів:
Перший. Якщо ґрунт, що зсувається, сформувався в шарі елювію на ділянці із крутими неузгодженими пластами, тоді вибирається схема “жорсткого закріплення вздовж контуру” (вздовж дна та на бортах русла зсування ґрунту в даному випадку сили тертя достатньо великі, а швидкість на початку руху змінюється від нуля до максимуму Vmax по параболічних кривих знизу вверх і від бортів до середини потоку). Рис.6.6.а.
Другий. В тих же ґрунтах для випадків коли є узгоджене падіння пластів і вздовж контакту корінної породи з підстилаючим шаром виникає змазка ґрунту із порушеною структурою та відносно низькою в’язкістю, можливе збільшення прискорення руху ґрунту, тоді розглядається схема “відсутності закріплення вздовж контуру” (тертям по дну та бортам нехтуємо). Рис.6.6.б.
Третій. Для зсувних ґрунтів, котрі з формувалися як нові на тілі древніх, або сучасних зсувних ґрунтів інших типів, в котрих вздовж бортів та дна утворюються граничні шари із перемішаних та перем’ятих глинистих порід. Вони мають понижену в’язкість відносно із в’язкістю новоутвореної товщі зсувного ґрунту, вибирається схема “пружного закріплення” (рис.6.6.в).
Таким чином, вибір розрахункових схем та граничних умов дає можливість врахувати особливості геологічної побудови схилів, косогорів та відкосів на етапі розвитку зсувного процесу.
І – повздовжній переріз зсуваючого ґрунту та епюри швидкостей; ІІ – поперечний переріз зсуваючого ґрунту та епюри його зміщення; а – рух при “жорсткому закріпленні вздовж контуру”; б – рух при “відсутності закріплення вздовж контуру”; в – рух при “пружному закріпленні”; 1 – глинисто-уламкові ґрунтові маси із тріщинами просадки та розтягу; 2 – водонасичені глинисті маси граничного шару; 3 – шари із перемішаних та перем’ятих глинистих порід 4 – пакети та глиби глинистих порід в зсувному ґрунті; 5 – не змішані глини
Рисунок 6.6 – Інженерно-геологічні схеми для розрахунку швидкості руху масиву ґрунту, що зсувається
Для прогнозу виникнення зсувних процесів та зміни в часі їх швидкості має зміст використати узагальнений показник міцнісних властивостей наприклад в’язкість представив її як функцію багатьох змінних і прослідкувавши за нею на всіх етапах процесу.