CC BY
20
УДК 528. 48
ОЦ1НКА РОБОТИ П1ДШРНО1 СТ1НИ НА СХИЛ1 БАЛКИ еВПАТОРШСЬКА ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ГЕОДЕЗИЧНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ
А. В. Зуска, к. т. н.
Ключовi слова: зсуви, зсувт процеси, схили балок, геодезичт спостереження, тдтрна ст1на.
Постановка проблеми в загальному виглядi та н зв'язок з науковими i практичними завдання. Вивчення зсувiв е досить складним питанням. Залежно вщ того, у якому ступеш вивченi оповзш даного регiону, наскiльки правильно виявлеш фактори, що сприяють !х розвитку, стоггь виконання заходiв, що могли б локалiзувати або усунути !х руйнiвну дiю. Недостатньо повнi дослщження часто приводять або до неефективносп запроектованих i здiйснених протизсувних заходiв, або до значного !х подорожчання. 1з цього випливае, що при дослщженш зсувiв велика увага повинна придшятись вивченню територiй, сприятливих для розвитку на них зсувних процешв, включаючи i древнi зсуви, як перебувають у станi спокою. Результати геодезичних спостережень дають можливiсть виявити основш закономiрностi просторово-тимчасових змiн параметрiв зсувiв. У бiльшостi випадкiв зсув схилiв являе собою тривалий процес. Для одержання достовiрноl шформацп про зсуви велику роль вадграе вибiр мiсця закладення опорних (стабiльних) i зсувних (рухливих) точок i методу геодезичних спостережень.
У сучасних умовах, коли забудовуються схили долини р. Дншро i схили балок, великогозначення набувае загальне вивчення зсувонебезпечних райошв, включаючи ощнку стiйкостi вие1 територи, i органiзацiя спецiальних геодезичних спостережень за розвитком зсувiв протягом часу. При вивченш зсувiв, 1х генезису i динамiки розвитку необхiдно враховувати специфiчнi властивостi не тiльки для даного району, i для всiх шших територiй, поверхня яких порушуеться зсувними процесами. Також слщу зазначити нагальну необхiднiсть глибоких i дуже детальних шженерно-геолопчних, гiдрогеологiчних вишукувань i дослщжень при забудовi схилiв, коли стоггь питання про закрiплення 1х iз метою попереджень зсувiв.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй, в яких започатковано виршення даноТ проблеми. Вивченню основних закономiрностей зсувних процесiв, умов 1х виникнення i розвитку, методiв натурних дослiджень, прогнозування i боротьби з ними присвячеш працi П. Й. Брайта, В. В. Голуба, М. М. Гольдштейна, К. А. Гулакяна, С. П. Смельяново!, Г. С. Золотарьова, П. Г. Келля, В. В. Кюнтцеля, М.М. Маслова, Ю. М. Ншолашина, I. А. Тер-Степаняна, К. Терцаги, К. Ш. Шадунца , М. Шахунянца , А. И. Шеко, та ш.
Метою проведених дослiджень е визначення ефективносп й оцiнка роботи тдтрно! стiни, яка утримуюе зсувний масив, за результатами геодезичних спостережень i геолопчно! будови схилу .
Виклад основного матерiалу. В геолопчнш будовi схилiв балок, розташованих на територи м. Днiпропетровськ, беруть участь комплекси осадових вiдкладiв неогену i антропогену. Антропогеновий комплекс представлений четвертинними вщкладами складеними, сучасними верхньочетвертинними, середньо i нижньочетвертинними лесовими породами, як пiдстилаються нерозчленованими плаценовонижньочетвертинними глинами (балки Аптекарська i Червоноповстанська). Вщклади антропогенного комплексу на схилах балки Свпаторшська складаються iз лесiв i лесових суглинкiв, перекритих iз поверхш насипними i грунтово-рослинними грунтами, а в тальвегу балки - верхшми i середньо-антропогеновими вiдкладами, перекритими балковим делювiем. Отже, леси, що складають схили балок Дншровського регюну, вiдрiзняються сво1м складом i властивостями.
Найхарактершшою особливiстю гiрських порiд, поширених на схилах, е !х пористють i рiзке ущiльнення при замочуванш. Бiльшiсть зсувiв, що виникли на природних схилах, рiзноманiтнi за характером свого розвитку, типом i формою i це створюе труднощi при виборi найбiльш рацiональних протизсувних заходiв.
Ступiнь iнтенсивностi i тривалостi зсувiв У часi залежить вiд сталосп дil основних факторiв, що формують !х розвиток. За результатами дослщжень, до них вщнесеш природнi i техногеннi фактори. Природнi - крупсть схилу, iнженерно-геологiчна будова; зволоження порщ пiдземними i поверхневими водами; збшьшення рiвня грунтових вод; ерозiя схилiв. Техногеннi - навантаження схилiв будинками й шженерними спорудами; витiкання води iз
комуткацшних систем, шженерна i господарська дiяльнiсть людини. Вони можуть то загасати, то знову активiзуватися, але завжди небезпечш для вшх видiв будинкiв i споруд, розташованих на схилах, i завдають немалих матерiальних збиткiв [2].
Зсувт явища в Днiпропетровську спостерiгаються в основному вздовж схилiв балок, що здебiльшого розташованi в центральнiй частит мiста, верхiв'я яких забудованi житловими багатоповерховими i власними одноповерховими будинками та господарськими спорудами. Кафедрою геодези НГУ в 1984 - 2001 рр. проводилися спещальт геодезичт спостереження в межах дшянок "Сокш" i "^рко" на схилах балок Свпаторшська i Червоноповстанська, де активiзувались оповзневi процеси.
Зсувний схил житлового масиву "Сокш-2" е в багатьох вщношеннях типовим для решти схилiв за складом i геометрiею залягання порщ, фiзико-механiчними властивостями, обводненям i т. п. Схил представлений положисто-бугристою зоною, частина яко! розпланована тд городи, прорiзаний долинами ярiв, зi слщами гребенiв старих зсувiв.
Крутiсть його перебувае в межах 2-180. У гiдрогеологiчному вiдношеннi схил балки, де виникла активiзацiя зсувного процесу, характеризуеться присутшстю на глибинi 30 м одного безнатрного водоносного горизонту, причетного до лесових суглинюв Бузького горизонту. Живлення водоносного горизонту здшснюеться в основному за рахунок шфшьтрацп атмосферних опадiв i частково за рахунок витоюв з водоносних комунiкацiй на забудованш територи. Водотривким шаром е червоно-бурi важкi суглинки Мартоноського горизонту, по^вля яких залягае на глибиш 22,7-29,6 м i на зсувному схилi - 11,8 - 12,0 м.
Глибина залягання грунтових вод зумовлюеться рельефом мюцевосп. На початку проведення геодезичних спостережень в 1984 р. на дшянщ, причетнш до схилу балки Свпаторшська, рiвень грунтових вод шститутом "УкрвостокГИИТИЗ" було зафшсовано на глибинi 21,6 - 12,6 м i на зсувному схилi - 4,4 - 4,5 м. З уведенням в експлуатащю житлових багатоповерхових будинюв масиву "Сокiл-2" вщбувся загальний пiдйом грунтових вод, який склав 10,5 - 13,0 м при середньорiчнiй штенсивносн пiдйому порядку 0,85 - 1,1 м. В основному це й активiзувало оповзневi змщення на схилi балки Свпаторшська. На багатьох приватчих будинках по вулищ Свпаторiйська з'явилися трiщини i вiдбулося руйнування. Бiльшiсть iз цих бущвель були знесенi. З метою гальмування оповзня i запобiгання подальшому впливу на одноповерховi i багатоповерховi житловi будинки протизсувним управлiнням виконано ряд заходiв, включаючи спорудження в тальвегу балки Свпаторшська тдтрно! стши довжиною 300 м i з боку схилу вздовж тдтрно! стши - лотка для вщведення поверхневих вод.
Щцшрна стша, зведена для утримання сповзання схилу, являе собою натвмасивну iз армованого бетону споруду, яка утримуе змщення масиву. Щцшрну стшу складають зв'язанi мiж собою залiзобетоннi плити розмiром 4 х 6 м. Ширина стши по верху 0,30 м. За висотою шдшрна стша по всш сво!й довжиш залежно вiд рельефу схилу рiзна, але не перевищуе 10 м. Форма поперечного перетину прямокутна.
Для вивчення стабшьносп схилу й ефективносп протизсувних заходiв на схилi балки була закладена планово-висотна мережа на всю площу територи задiяно! зсувним процесом, i виконанi натурш геодезичнi спостереження за станом тдтрно! стши.
Особливють геодезично! мережi полягае в тому, що опорт пункти мiкротрiангуляцi! закладенi в зонi впливу зсувних процешв - на тдтрнш стiнi. Закладення опорних пунктiв на тдтрнш стiнi забезпечуе визначення !! стабiльностi з високою точнiстю.
Головними конструктивними елементами опорних пункпв спостереження е верхня площадка i репер. Конструкщя опорних пунктiв мережi розроблялася так, щоб при кутових i лiнiйних вимiрах забезпечувалося центрування геодезичних приладiв при установцi !х безпосередньо на пункт (рис. 1, а).
Беручи до уваги призначення тдтрно! стши, особливе значення придшялося результатам геодезичних спостережень для ощнки !! стабшьносп та ефективносп.
Крiм натурних геодезичних спостережень за станом тдтрно! сини, в плат i по висоп були проведенi спецiальнi спостереження за !! прямовисним положенням. Для цього на кожному з чотирьох опорних пункпв на тдтрнш спш кршилася спецiальна лiнiйка з вирiзами, через якi пропускався нитяний висок (рис. 1, б).
Довжина виска вщ лiнiйки до низу стiни на рiзних пунктах складала вiд 3 до 4 м. Пюля загасання коливань виска за допомогою масштабно! лшшки вимiрялися вiдстанi lj i l2 вiд нитки виска до поверхт стiни на верхньому i нижньому рiвнях. Мiсця вимiрiв на dim фiксованi. Такi вимiри проводилися перюдично чотири цикли з перюдом шiсть мiсяцiв "весна - осшь" (табл. ).
а
б
Рис. 1. Кртлення опорних пунктгв мгкротргангуляцИ на тдтршй стгн; а: - 1 - ковпак гз гвинтовим замком; 2 - наскр1зш шпильки М20; 3 - тдтрна ст1на; б: спостереження за прямовисним положенням ст1ни: 1 - метал1чна труба з вир1зом (пункт); 2 - тдтрна ст1на;
3 - нитяний висок: 11. 12 - в1дстань в1д тдтрног ст1ни до виска
Зютавляючи значення вщстаней 11 i 12 у рiзних циклах на кожному пункп, можна зробити висновок чи збериае стша свое положення у вертикальнш площиш чи нахилясться в той або шший бш. Причому, за даними вимiрами можна визначити не ильки напрямок у якому стша нахиляеться, але i кут нахилу [3].
Одержат дат вказують, що в мюцях закршлення пункпв стша практично збериае свое положення у вертикальнш площиш незмшно, хоча в плат i по висоп вона повшьно змiщуеться. Положення опорних пункпв 27, 28, 29 i 30 у плат визначалося методом трiангуляцil i трилатерацп, а по висотi - прокладенням нiвелiрних ходiв II класу.
Результати геодезичних спостережень за плановим положенням пункпв показали, що змщення 1х вщбуваеться в напрямку балки. Звертае на себе увагу i той факт, що найбшьшому змщенню в планi пiддаеться та частина сини, що розташована поблизу пункту 29. Це говорить про те, що поверхня ковзання проходить нижче основи шдшрно! сини. Рiзнi величини середтх швидкостей змiщень - максимальна 5,00 мм/мю i мiнiмальна 1,74 мм/мю - зумовленi рiзними пдрогеолопчними умовами дiлянки, на якiй розташована тдтрна снна. Сума змiщень пункпв на пiдпiрнiй стiнi за 1996 - 2001 рр. спостережень склала: горизонтальних 721 мм (пункт 29) -максимальна, 272 мм (пункт 27) - мшмальна; вертикальних за цей же перюд спостережень 16 мм (пункт 29) - максимальна i 10 мм (пункт 28) - мшмальна. На пiдставi горизонтальних i вертикальних складових руху вшх чотирьох пункпв обчислений кут нахилу поверхш ковзання, який коливаеться в межах вщ 20 (пункт 29) до 70 (пункт 28) [4].
Геодезичш спостереження показали, що пункти мають найбiльшi змiщення у весняш цикли. Це, вiрогiдно, пов'язано з тдняттям рiвня грунтових вод, кшькютю атмосферних опадiв i потужнiстю зсувного масиву до поверхш водотривкого шару. Величини горизонтальних i вертикальних (Н) змiщень пунктiв на шдшрнш стiнi мiж циклами "весна - осшь" мають нерiвномiрний характер, що досить небажано для стану вше! споруди(рис. 2)
Т а б л и ц я 1.
Результати спостережень за нахилом тдтрног стши
Номер циклу Пункт 30 Пункт 29
¡1, мм ¡2, мм Д= ¡¡-¡2, мм ¡1, мм ¡2, мм Д¡= ¡¡-¡2, мм
3 110,0 110,0 0 110,0 93,0 17,0
4 110,0 110,0 0,0 109,0 93,0 16,0
5 110,0 110,0 0,0 112,0 96,0 16,0
6 111,5 111,0 0,5 112,0 96,0 16,0
Номер циклу Пункт 28 Пункт 27
¡1, мм ¡2, мм Д¡= ¡¡-¡2, мм ¡1, мм ¡2, мм Д¡= ¡¡-¡2, мм
3 89,0 66,0 13,0 138,0 138,0 0
4 90,0 66,0 14,0 142,0 142,0 0
5 87,5 64,5 13,0 142,0 142,0 0
6 87,0 64,5 12,5 142,0 145,0 2,5
S, мм
Пункти —Л—27 —•—28 —■—30 —♦—29
H, мм 01 я -2 -я s) л
в\ -н ъ щ
.' ........
J 2
я -8 л §-10 а И2 05 -16
\ а
Пункти —ф—зо —□—29 —*—28 —♦—27
Рис. 2. Змщення пункт1в на тдтрнт стШ: а - в плат; б - по висот1
З вищевикладеного випливае, що геодезичш спостереження дають можливють не тшьки вивчати ефективнють протизсувних споруд, й ощнювати !х дiйсну роботу. Це е одним iз вагомих шляхiв для правильного рiшення вибору матерiалу i конструкци при проектуванш i виготовленнi протизсувних засобiв, яю нерiдко експлуатуються в агресивному середовищг Однак пiсля закiнчення фiнансування робгг з 1994 р. натурнi шструментальш спостереження були призупиненi. Спостереження в 1996-2001 рр. з перюдом один рш були проведенi за власно! iнiцiативи кафедри.
Для подальшо! ощнки роботи шдшрно1 стiни на перюд И експлуатацп в 2009 р. були проведенш вiзуальнi спостереження i необхiднi лiнiйнi вимiри, якi складалися з дослщження стану тдтрно1 стши, И положення i рослинного покриву навколо не!. Особлива увага придшялась виявленню трiщин на стiнi, стану швiв, а також перевiрялась И прямовиснють.
За результатами вiзуального дослщження було встановлено, що протягом уше! довжини стши з обох И боюв присутня буйна рослиннiсть, притаманна тшьки вологим грунтам. У райош пунктов 30 i 29 поверхня долини балки заболочена i виникло штучне озеро. Протизсувнi заходи (лоток) для оргашзацп поверхневих вод на схилi балки себе не виправдали. Вздовж схщно1 частини стiни з боку схилу росте непрохщний комиш, з боку балки -висока трава (пункти 28, 27). Сам схил уражений ерозiею i подальшим розвитком промош Усе це свiдчить про тдняття рiвня грунтових вод i продовження змiщення земляних мас до основи шдшрно! стiни. За 25 роюв свого iснування стiна продовжуе виконувати роль закршлено! споруди, але тддаеться деформацп пiд дiею тиску земляних мас, що змшуються.
У наслщок цього на деяких плитах шдшрно1 стiни з'явилися трiщини, бшьшють швiв, що
б
а
з'еднують плити, пусп, в райош пункту 28 вщбуваеться змщення двох плит бiльше нiж на 20 см у 6iK тальвегу балки (рис. 3 а, б, в). Хоча за проведеними вимiрами стша зберпае свое прямовисне положення i продовжуе утримувати зсувний масив.
Рис. 3. Деформация тдтрног стгни : а - трщини; б - nycmi шви; в - нахил плит
Висновки. З результата геодезичних спостережень ефективносп шдшрно! стши на схилi балки Свпаторшська протягом 17 роюв випливае:
1. Виконаш протизсувнi споруди у виглядi шдшрно! стiни i дренажного лотка на дшянщ схилу балки Gвпаторiйська е тимчасовим ршенням, оскiльки зсувний процес продовжуеться розвиватися, перемщаючись уздовж стши змшиою напряму змiщень. При цьому слщ зазначити, що протизсувнi споруди повинш через визначений час або обновлятися, або реконструюватися, щоб попередити 1х руйнування.
2. Найбiльш упливовими факторами на формування зсувних процешв уДншропетровському регiонi е: глибина водоносного горизонту, рiвень грунтових вод i коефiцiент обводнення.
3. Не можна вважати правильним, коли при наявносп шдшрних стiн та iнших закршних споруд на забудованих схилах цшком вiдсутнi натурнi iнструментальнi спостереження i будь-який поточний огляд або ремонт цих споруд. Тому що тшьки шструментальш спостереження дають можливють оцiнити дiйсну роботу протизсувних споруд i правильно вибрати протизсувнi заходи, прогнозувати можливе виникнення зсувних процешв на територiях, що пiдлягають освоенню i на тих, котрi вже освоеш
4. Оскiльки пiдпiрна стша розташована над водоносним горизонтом, а поверхня ковзання зсуву проходить нижче И основи, вона е утримною спорудою не твердою, а податливою.
5. Вiзуальнi спостереження не дають можливосп визначити параметри зсувного процесу, включаючи обсягом земляних мас, що змщуються, напрямок i швидкiсть змщень.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Зуска А. В. Обоснование параметров оползневых процессов естественных склонов на основе кинематической модели: Дисс. канд. техн. наук: 05.15.09 /Днепропетровский горный университет. Днепропетровск, 2007.- 166 с.
2. Николаева Т. Г., Зуска А. В. Определение и классификация факторов, формирующих динамику оползневых процессов в регионе г. Днепропетровска // Сб. науч. тр. / НГУ.- 2003.- № 12 17, Т.2.- С.509 - 515.
3. Исследование динамики смещений на естественных оползневых склонах в регионе г. Днепропетровска 1988 - 1993 гг.: Отчет о НИР (ДГИ) , Руководитель И. И. Осецкий.-Днепропетровск.-1993.- 69 с.
4. Зуска А. В. Вплив геометри параметрiв масиву на зсувш процеси в м. Дншропетровську // Вюник Житомир. держ. технолог. ун - ту, 2006.- № 12 1 (№ 12 36).- С.137 - 146.
УДК 528. 48
Ощнка роботи шдшрно'Т стши на схиш балки Свпаторшська за результатами геодезичних спостережень /А. В. Зуска // Вкник Придншровськот державнот академп бущвництва та архiтектури. Днiпропетровськ: ПДАБА, 2009. -- № 12 -- .С. 50 - 54. -- . рис. 4. - табл. 1. - Бiблiогр. : (4 назв.).
Наведено методи спостережень пунктов закладених в зош впливу зсувних процешв, за результатами яких вивчена ефективнють протизсувних заходiв на cxrai балки, виконана ощнка роботи шдшрно! стши, утримуючо! зсувний масив з врахуванням його геолопчно! будови.
Ключовi слов:. зсуви, зсувш процеси, схили балок, геодезичш спостереження, тдтрна стта.
Оценка работы подпорной стены на склоне балки Евпаторийска за результатами геодезических наблюдений /А.В.Зуска //Вкник Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. Днепропетровск: ПГАСА, 2009. - № 12 - С. 50 -54. -. рис. 4. - Табл. 1. - Библиогр. : (4 назв.).
Приведены методы наблюдений пунктов заложенных в зоне влияния сдвижных процессов, по результатам которых изученная эффективность противооползневых мероприятий на склоне балки, выполнена оценка работы подпорной стены, удерживающей смещающийся массив с учетом его геологического строения.
Ключевые слова: оползни, оползневые процессы, склоны балок, геодезические наблюдения, подпорная стена.
The estimation of work of pidpirnoy wall on the slope of beam Evpatoriyska as a result of geodesic supervisions of /А. V. Zyska //Visnyk of the Pridniprovsk state academy of building and architectur. Dnepropetrovsk, PGASA. 2009. -- № 12 -- . Р. 50 - 54. -- .fig. 6. -- tabl. 1. --Bibliogr.: (4 names).
The methods of supervision of items of the influence, incorporated in a zone, of landslips for study of efficiency of protective measures on slopes of beams are given, which results enable to establish an assessment of works and role of a structure as a wall holding a displaced file in view of his geological structure.
Keywords: ¡andsttps, natura¡ shpes, geo¡ogica¡ structure, geodetic supervision, watt hoMing a shpe.
