Июн 10 2002

ГЕОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

ГЕОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

БЕРЕГОВЫХ ПОДТОПЛЯЕМЫХ СООРУЖЕНИЙ

О.А. Рубан 1, Ю.Б. Балашова 2

1 Днепропетровский национальный университет

железнодорожного транспорта (ДИИТ), Украина

2 Приднепровская государственная академия строительства

и архитектуры (ПГАСА), г. Днепропетровск, Украина

В настоящее время накоплен достаточно большой опыт применения геотекстилей и геопластиков в конструкциях берегоукрепительных и противооползневых сооружений, а также для усиления земполотна железных и автомобильных дорог, слабых оснований надпойменных участков побережий. Как показывает опыт применения таких конструкций за рубежом, они оказываются в ряде случаев намного эффективнее и экономичнее традиционных удерживающих сооружений, но имеют свои особенности, требующие своего подхода к их проектированию и возведению. В настоящее время в различных странах построено более 7000сооружений, в состав которых входят элементы из геопластиков или геотекстиля, в том числе около 100 крупных сооружений на побережьях Франции, Америки, Германии, Японии и других стран. Чаще всего геоматериалы используют как покровные или защитные покрытия откосов, предохраняющие их от воздействия внешних факторов. Некоторые ограждающие конструкции представляют собой геотекстильные оболочки, заполненные грунтом. Имеются конструкции, в которых геопластики являются анкерующими элементами, но наибольшее распространение получили армогрунтовые массивные сооружения с геотекстильными прослойками. В каждом конкретном случае эффективность работы геоматериалов зависит от их функционального назначения, физико-механи-ческих свойств, особенностей взаимодействия с грунтовой засыпкой и условий работы в составе сооружения.

С применением сооружений из армогрунта построен целый ряд противопожарных и противовзрывных сооружений. К ним относятся различного рода военные объекты. Так, армированные геосетками со-

оружения широко применялись для военных целей во время конфликта на Фолклендских островах. Защитные сооружения вокруг резервуаров со сжиженным газом были построены в Монтуаре (Франция), Кав-Пойнте (США), Бонтанге (Индонезия). Значительно сократить сроки строительства нефтепровода в Вальдесе (Аляска, США) позволило размещение терминала нефтепровода в массивах их армированного грунта.

Несмотря на имеющийся уже опыт применения ограждающих сооружений, включающих в качестве несущих элементов геоматериалы, до настоящего времени остаются многие вопросы, относящиеся к их проектированию, возведению и эксплуатации, нерешенными, в том числе, связанные с длительной прочностью и работой в сложных геологических условиях.

Особенно важным является вопрос об экологической чистоте возводимых ограждающих сооружений. В отличие от мощных железобетонных конструкций, мягкие геотекстильные оболочки сохраняют экологию береговых участков морей и рек, предотвращают суффозию, помогают развитию корневой системы растений.

Появление новых видов противооползневых конструкций потребовало и новых подходов к их расчету, новых высокопрочных и устойчивых к агрессивным средам геопластиков, создания приборов для испытаний геоматерилов и определения особых параметров взаимодействия их с грунтом, разработки методик испытаний мягких анкеров и грунтовых засыпок. Поэтому, на первом этапе исследований было решено провести анализ классических методов укрепления подтопляемых откосов, выявить основные факторы, влияющие на их устойчивость и надежность, сопоставить их с новыми решениями, составить классификацию армо-грунтовых конструкций и геоматериалов с учетом имеющихся на Украине разработок в области создания новых полимерных материалов.

Глубокий и всесторонний анализ причин потери устойчивости естественных откосов земполотна железных и автомобильных дорог, расположенного вдоль береговых участков рек и морей, показал, что существует две группы оползневых факторов, способствующих развитию оползневых явлений: основные, вызывающие необратимое снижение устойчивости склонов, и сопутствующие, проявляющиеся на фоне основных и вызывающие периодические обратимые изменения устойчивости. К основным относятся абразия, эрозия, суффозионные процессы, гидродинамическое давление, изменение напряженно-деформированного состояния (искусственная подрезка склона или нагружение верхней части склона), реологические процессы. Сопутствующими (или временно действующими) являются периодические изменения уровней подземных и паводковых вод, волновые воздействия (они могут вызывать как обратимые, так и необратимые явления), инфильтрация атмосферных вод в зону смещения и сток их по поверхности склона. В результате действия всех этих факторов происходит изменение состояния и физико-механических свойств грунтовых массивов, перераспределение и изменение соотношения удерживающих и сдвигающих сил, образование зон предельных смещений и поверхностей скольжения на отдельных участках, переходящих с течением времени в лавинообразные оползни или оплывины. На рис.1 приведены основные типы подтопляемых сооружений из традиционных материалов и альтернативные конструкции из армированного грунта.

Рис. 1. Основные типы подпорных сооружений, для которых эффективной является технология армирования армогрунта:

а, б – конструкции, возведенные на хорошем грунтовом основании;

в – конструкции, возведенные на плохом грунтовом основании;

г – временные конструкции.

Как видно, береговые укрепления могут применяться двух типов: снижающие интенсивность действия различных оползневых факторов и защищающие откосы от их действия. К первым относятся дренажные сооружения, волноотбойные стены, волноломы, поперечные и продольные пляженакопительные сооружения (буны), искусственные пляжи, изменение формы откосов, террасирование, осушение оплывающего грунта, регулирование поверхностного стока, агролесомелиоративные мероприятия. К берегоукрепительным и защитным сооружениям относятся жесткие откосные или полуоткосные укрепления, гибкие откосные покрытия тюфячного типа или каменные наброски, подпорные сооружения различной конструкции, способы химического закрепления, оттяжка скалы или цементирование трещин на участке упорного клина сползания с устройством нагельных креплений.

Выбор мероприятий по стабилизации оползневых участков зависит от комплекса действующих оползневых факторов и степени аварийности откоса. В наиболее ответственных случаях применяют комбинации этих способов. Об эффективности принятого способа крепления судят по показателю долговечности (отношению срока службы сооружения без нарушения устойчивости откоса к долговечности самого сооружения) и получаемой величине коэффициента устойчивости. Экономическими показателями являются стоимость сооружения и трудозатраты на его возведение. Однако необходимо учитывать еще и затраты на содержание сооружений в процессе эксплуатации. В настоящее время разработаны рекомендации по использованию различных противооползневых мероприятий в зависимости от характера оползневого смещения и действующих оползневых факторов. Разработанные мероприятия были апробированы на побережьях Каховского и Черного морей. Анализ их работы, проведенный сотрудниками НИЛ механики грунтов ДИИТа, показал, что с течением времени происходит значительное снижение эффективности их работы вследствие заиливания дренажных устройств, изменения гидрологической обстановки, воздействия техногенных факторов, ухудшения экологической обстановки. В то же время некоторые конструкции, предложенные ДИИТом, такие, как распластанные волноломы, дали высокие положительные результаты, способствовали изменению режима волновых воздействий на берегоукрепления и улучшению экологии на побережьях. Однако эти сооружения, подверженные морской абразии, также постепенно разрушаются, как и каменные наброски, и требуют значительных расходов по их восстановлению. Эти расходы можно значительно сократить, используя для их усиления геотекстильные покрытия. Геотекстильные материалы могут улучшить и работу дренажных сооружений, а также фильтров, устраняя их заиливание.

Выводы:

– в некоторых областях применение сооружений из армированного грунта привело к превосходным результатам, в других – к более скромным, но нет случаев полного отказа от них;

– исследования конструкций из армированного грунта и опыт применения показали ряд преимуществ их по сравнению с традиционными конструкциями;

– наибольший эффект получен при строительстве сооружений из грунта, армированного геотекстилем и особенно тех конструкций, у которых армирующие элементы из геотекстиля одновременно выполняли роль наружной облицовки.

Литература

1. Рубан О.А., Балашова Ю.Б., Филь П.Н. Методы повышения устойчивости береговых подтопляемых сооружений //Матеріали науково-практичного семінару "Екологічні проблеми внаслідок оборонної діяльності Чорного та Азовського морів". – К.: "Знання". – 1999. – С. 60-61.

2. Рубан О.А., Балашова Ю.Б., Калекин Н.В., Рубан А.А. Адаптация береговых подтопляемых сооружений к природно-техногенным авариям и катастрофам // Материалы IVго Севастопольского Международного семинара «Фундаментальные и прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий "Стихия-2001". – Севастополь: СИНЭКО. – 2001. – С.181-186.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.