CC BY
150
ЛОКАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ ТУАПСИНСКОГО РАЙОНА (НА ТЕРРИТОРИИ ДЖУБГИНСКОЙ ТЭС)
Разумных Мария Михайловна
магистрант 2-го курса кафедры региональной и морской геологии геологического факультета Кубанского государственного университета, РФ,
г. Краснодар E-mail: masha. skorkina@yandex. ru Васильев Юрий Петрович канд. техн. наук, доцент кафедры интеллектуальных информационных систем Кубанского государственного университета, РФ, г. Краснодар
E-mail: wasyp@mail.ru
THE LOCAL SUSTAINABILITY ASSESSMENT OF LANDSLIDE SLOPES OF THE TUAPSE DISTRICT (ON THE TERRITORY OF DJUBGINSKAYA
TPS)
Razumnykh Maria Mikhailovna
student of the 2nd course of the Department of regional and marine Geology geological faculty of the Kuban state University, Russia Krasnodar
Vasiliev Yuriy Petrovich
candidate of technical Sciences, associate Professor the Department of intelligent information systems of the Kuban state University, Russia Krasnodar
АННОТАЦИЯ
В статье обсуждаются расчетные модели и основные методы расчета устойчивости оползневых склонов в рамках локальной инженерно-геологической оценки. Показано, что выбор метода расчета устойчивости оползневых склонов напрямую зависит от их характера и крутизны, геологического строения, степени неоднородности разреза.
ABSTRACT
The article discusses the design models and methods of calculation of stability of landslide slopes in the framework of local engineering-geological assessment. It is shown that the choice method calculation of stability of landslide slopes directly depends on their nature and steepness, geological structure, the degree of heterogeneity of the cut.
Ключевые слова: оползневые склоны; коэффициент устойчивости; локальная оценка.
Keywords: landslide slopes; the coefficient of stability; local sustainability assessment.
Сегодня в качестве строительных площадок нередко используются территории, непосредственно примыкающие к действующим оползням или расположенные на береговых склонах рек, оврагов, балок и т. д. Это означает, что в качестве оснований зданий и сооружений используются грунтовые массивы, находящиеся в сложных инженерно-геологических условиях. В этих случаях становится необходимым проводить анализ устойчивости оползневых склонов с привлечением расчетных методов, что является частью комплексной инженерно-геологической оценки и прогноза устойчивости естественных оползневых склонов.
Различают региональные и локальные методы оценки устойчивости склонов [2].
В настоящее время в связи с активным освоением склоновых территорий наиболее точной и эффективной является локальная оценка устойчивости склонов, так как она используется для оценки устойчивости на конкретных участках (по конкретным створам). Локальные методы являются основными при составлении инженерно-геологического обоснования застройки и других видов хозяйственного освоения склоновых территорий.
В работе автором использовался метод локальной оценки устойчивости склонов, расположенных на территории Туапсинского района вблизи села Дефановка.
Методически настоящая работа основывается на:
• Рекомендациях по количественной оценке устойчивости оползневых склонов, (1984) [2].
• Рекомендациях по инженерно-геологическим изысканиям на оползневых склонах Северного Кавказа с целью их хозяйственного освоения (1978) [3].
• Рекомендациях по инженерно-геологической типизации оползневых склонов применительно к задачам оценки устойчивости и инженерной защиты (1984) [4].
• Рекомендациях по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления, (1986) [5].
В настоящее время в нормативной литературе предложено достаточно большое количество методов расчета, но нередко они противоречивы и трудно применимы на практике. Более рационально оценивать устойчивость склона параллельно различными методами. Это дает большую достоверность результатов.
Методы расчета коэффициента устойчивости разработаны в основном только применительно к оценке возможности возникновения оползней сдвига, некоторые из них можно использовать и для оползней выдавливания. Для оползней течения, выплывания и внезапного разжижжения расчеты коэффициента устойчивости можно использовать в крайне ограниченных пределах и только применительно к особым периодам (или перед возникновением, или после стабилизации оползней указанных трех типов) [1]. Выбор метода оценки устойчивости склонов и откосов применительно к возможности разрушения их оползнями сдвига зависит от ожидаемой формы подошвы оползня и от приуроченности этой подошвы к поверхностям (зонам) ослабления.
При проведении инженерно-геологических изысканий на территориях, примыкающих к действующим оползням или к неустойчивым склонам, возникает необходимость расчета коэффициента устойчивости. И из множества существующих сегодня методов расчета важным является выбрать тот, который в каждом конкретном случае поможет получить наиболее верный результат.
Ниже приводится сравнительная таблица 1 наиболее часто используемых методов расчета коэффициента устойчивости, составленная автором.
Таблица 1.
Сравнительная таблица наиболее часто используемых методов расчета
коэффициента устойчивости
Названи е метода Общая характеристика, применение Достоинства Недостатки
Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения 1. Склоны сложены однородными грунтами. 2. Сползание грунта происходит лишь в результате вращения оползающего массива, поверхность скольжения представлена дугой. 3. Оползающий массив рассматривается как некоторый твердый блок, участвующий в одном общем движении. Метод является относительно простым и имеет программное обеспечение. 1. Трудоемкость в определении центров поверхностей скольжения. 2. Не вполне пригоден при оползнях, развивающихся в разнородных толщах.
Метод горизонтальных сил Маслова-Берера 1. Применяется в случаях, когда склон сложен разнородными грунтами. 2. Оползень происходит по известной произвольной поверхности скольжения. 1 .Оценка устойчивости для разнородной оползневой толщи грунтов. 2.Произвольное очертание поверхности скольжения. 3 .При нечетких очертаниях контуров поверхности скольжения. Метод не может быть использован при поверхности скольжения, проходящей практически параллельно склону.
д
о т е
« к
а ц
н кя сн еу
чх ит а
к п
н .М ^ и
Поверхность скольжения четко определена на всем протяжении склона.
1. В методе более строго соблюдены законы строительной механики
2. Дает ясную картину активных и реактивных сил,
действующих в
оползневом
блоке.
3. Наличие программного обеспечения.
Криволинейная
оползневая
поверхность
приближенно
представляется
отдельными
пересекающимися
плоскостями.
Таким образом, выбор методов расчета устойчивости оползневых склонов напрямую зависит от их характера и крутизны, геологического строения, степени неоднородности разреза. После выбора метода необходимо построить расчетную схему для определения коэффициента устойчивости. Расчет будет тем достовернее, чем точней и подробнее построена соответствующая схема. На рисунке 1 приведены примеры расчетных схем для определения коэффициента устойчивости склонов.
Рисунок 1. Пример построения расчетных схем
На практике при проведении инженерно-геологической оценки оползневых склонов расчетные методы рекомендуется использовать в комплексе с натурными наблюдениями. Из них возможно использование как проверенных зарекомендовавших себя методов (повторное нивелирование, отслеживание перемещения реперов), так и современных, использующих беспроводные технологии и являющихся сверхточными (инклинометрия).
Коэффициенты устойчивости склонов были рассчитаны по указанным выше методикам.
В результате проделанной работы были рассмотрены оползневые склоны, крутизна которых составляет 16°, 17°, 15° и 21°. Они сложены аргиллитами с прослоями песчаников и перекрывающими их элювиально-делювиальными образованиями по составу от щебенистого грунта до суглинка с включениями
дресвы и щебня. При относительно малой крутизне три из четырех склонов по результатам расчетов являются неустойчивыми.
Самая опасная плоскость скольжения совпадает с уровнем грунтовых вод. Однако в одном из случаев склон является неустойчивым даже при отсутствии грунтовых вод (крутизна склона 21°).
Выбор методов расчета осложнялся тем, что склоны имеют неоднородное строение, а геологические слои имеют небольшую мощность, часто чередуются и выклиниваются в разрезе. Поверхность скольжения имеет сложную форму, обусловленную кровлей более прочного нижележащего слоя. Сползание грунта по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения не произойдет. Это было обосновано вычислениями в программе Ю.П. Васильева.
Все полученные результаты приведены в таблице 2.
В результате анализа приведенной таблицы можно сделать следующие выводы.
Расчет программным методом «Расчет коэффициента устойчивости» в случае пологих оползневых склонов, сложенных разнородными и более прочными подстилающими грунтами, дал высокие значения коэффициентов устойчивости. Это объясняется тем, что круглоцилиндрические поверхности скольжения в нашем случае захватывают коренные породы в силу малой мощности перекрывающих отложений. А так как разрыв и сдвиг по коренным породам практически невозможен, расчет дает завышенные результаты. Как показала практика расчетов, коэффициенты устойчивости в этом случае завышаются в 3—4 раза. Это означает, что при любых отрицательных воздействиях (например, землетрясения, техногенные нагрузки, сезонное повышение уровня грунтовых вод и т. д.) склон остается устойчивым. Сравнение результатов других методов (см. табл. 2) показало, что в остальных четырех случаях склон неустойчив. Поэтому далее этот метод учитываться не будет.
При сравнении результатов остальных методов установлено, что они имеют хорошую сходимость.
Таблица 2.
Результаты расчетов
Название метода Коэффициент устойчивости Куст склона:
1—1 2—2 3—3 4—4
Методическое пособие «Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на оползневых склонах Северного Кавказа с целью хозяйственного освоения» 0,79 0,77 3,32 0,59
Аналитический метод Г.М. Шахунянца 0,79 0,80 3,16 0,64
Метод горизонтальных сил Маслова-Берера 0,80 0,78 2,95 0,61
Программный метод Г.М. Шахунянца 0,93 0,84 3,44 0,58
Программный метод «Расчет коэффициента устойчивости» Ю.П. Васильева > 2 > 2 1,56 1,76
Это означает, во-первых, что коэффициенты устойчивости определены верно. Во-вторых, выбор данных методов является оправданным. В-третьих, при комплексной локальной оценке устойчивости пологих оползневых склонов группа этих методов является статистически значимой.
Проведение локальной оценки устойчивости на территории Туапсинского района позволяет сделать следующие выводы.
1. Выбор методов расчета устойчивости оползневых склонов напрямую зависит от их характера и крутизны, геологического строения, степени неоднородности разреза. Исследуемые склоны являются пологими (крутизна 15—21°), разнородными по своему строению. Поэтому к ним была применена группа методов, учитывающих эти особенности: методика рекомендаций Госстроя СССР, методы Г.М. Шахунянца, метод горизонтальных сил Маслова-Берера. Такой подход к решению задачи обеспечивает возможность сравнения полученных результатов и уменьшает вероятность ошибки в расчетах.
2. От выбранных методов напрямую зависит расчетная схема для определения коэффициента устойчивости. Расчет будет тем достовернее, чем точней и подробнее построена соответствующая схема.
3. По результатам расчетов коэффициентов устойчивости неустойчивыми оказались склоны 1—1, 2—2 и 4—4.
Расчетом программным методом «Расчет коэффициента устойчивости» было доказано, что скольжение по круглоцилиндрическим поверхностям на этих склонах не произойдет.
4. На изучаемых оползневых склонах рекомендуется осуществить регулирование поверхностного стока, устройство лотков, кюветов, канав и посадку кустарников, дернообразующих трав.
У подножия склона рекомендуется возведение подпорных стенок и отведение поверхностных вод у основания склона. В случае применения подпорных стенок необходим расчет на сдвиг по подошве и опрокидывающего момента
Список литературы:
1. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. М.: «Недра», 1972. — 308 с.
2. Рекомендации по количественной оценке устойчивости оползневых склонов/ ПНИИИС. М.: Стройиздат, 1984. — 80 с.
3. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на оползневых склонах Северного Кавказа с целью их хозяйственного освоения/ ПНИИИС. М.: Стройиздат, 1983. — 68 с.
4. Рекомендации по инженерно-геологической типизации оползневых склонов применительно к задачам оценки устойчивости и инженерной защиты/ ПНИИИС Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1984. — 80 с.
5. Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления/ Центральное бюро научно-технической информации. М.: УКРГЛАВСПЕЦСТРОЙ, 1986. — 88 с.
