Научная статья на тему 'Оцінювання стійкості схилів річкових долин Полтавського лесового плато'

Оцінювання стійкості схилів річкових долин Полтавського лесового плато Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
175
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
схил / зсув / лесові ґрунти / характеристики міцності / коефіцієнт стійкості / slopes / landslide / loess soils / the characteristics of strength / the coefficient of stability

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — С В. Біда, О В. Куц

Характерними особливостями рельєфу рівнинної частини України є річкові долини з високими та крутими схилами, складеними з поверхні лесовими ґрунтами. На схилах відбувається розвантаження ґрунтових вод із плато. Ці фактори створюють сприятливі умови для виникнення зсувних процесів на схилах. Розрахунки схилів із застосуванням характеристик міцності лесового ґрунту, отриманих за традиційними методиками не дозволяють правильно оцінити їх стійкість. Проведено оцінювання стійкості зсувного схилу із застосуванням характеристик структурної міцності ґрунту, отриманих з урахуванням впливу потоку ґрунтових вод. У результаті порівняння різних моделей ґрунту встановлено, що для моделювання зсувних процесів найбільш вдалою є модель пружно-пластичного середовища. З’ясовано, що реалізація такої моделі за допомогою методу скінченних елементів дозволяє врахувати усі особливості інженерногеологічних умов на схилі. У процесі розрахунків з’ясовано закономірності визначення розмірів розрахункової області. Оцінено вплив зменшення міцності лесових ґрунтів, що піддаються дії фільтраційного потоку ґрунтових вод, на стійкість схилу. Результатами розрахунків підтверджено, що внаслідок тривалої дії потоку лесові ґрунти повністю втрачають структурне зчеплення.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The evaluation of slopes stability of Poltava river valleys loess plateau

The geological structure of the Poltava loessial plateau (tableland) is characteristic of Central Ukraine. From the plateau top there occur loessial soils that are underlain by water-resistant clay layers. On the overlying bed of clay layers there occurs the discharge of subsoil waters on river valley slopes. Flows of groundwater negatively affect loessial soils, compromising their strength. The with stand ability of slopes breaks and distortions happen. It is impossible to have the measure of the slope’s durability using standard methods for determination of soil strength characterization. Due to the analysis of flow-induced effect of groundwater aquifers on loessial soils we have found out the mechanism of their load-yield curve change. The object of this work was to carry out the model analysis of stress-strain state of the slope of Poltava loessial plateau in order to estimate its durability taking into account these mechanisms. To simulate the soil we have chosen the model of elastoplastic structure, which gained widespread currency thanks to easy handling and quite high accuracy of calculation. The implementation of such model by means of finite-element technique allows creating the computational domain of desired configuration and size, to take into account the peculiarities of soil bedding and to give every engineering-geological element its strength characteristics. So as to size up the with stand ability, we have simulated stress-strain state of the slope, situated in Poltava-town, in the off-street Instytutskyi proriz, using the plane elastic problem. The computational domain of the slope is presented as a polygon, which upper edge repeats the profile of the slope. We have chosen the size of calculation zone in such a way, so that interface conditions would not influence the development of landslides. After the creation the calculation area is divided by the finite element mesh. The choice of the mesh density is made based on the analysis of design model and development zone of plastic deformations. Infill drilling is made if necessary and in the places, where the strain-stress state has to be estimated with maximum precision. The calculation data have given an opportunity to evaluate the with stand ability of the slope with consideration for the stress reduction of loessial soils and to receive the pattern of soil slip development. The formation of slicken sided surface, moving direction and bulk up of the soil were completely on a par with soil slip development in the real situation. We have ascertained, that with stand ability coefficient in such a case is 0,84, while in the case of defining the with stand ability of the slope using with stand ability characteristics, received by means of standard techniques, the with stand ability coefficient is 1,54. Thus, we have confirmed the correctness of with stand ability characterization, received with the help of structural strength method, taking into account the influence of the seepage flow of groundwater aquifers.

Текст научной работы на тему «Оцінювання стійкості схилів річкових долин Полтавського лесового плато»

Вюник Дншропетровського ушверситету. CepiH: геологiя, географш. 2016. 24 (1), 13-19. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria geologia, geographia Dnipropetrovsk University Bulletin. Series geology, geography. 2016, 24 (1), 13-19.

doi: 10.15421/111602

http://geology-dnu.dp.ua

УДК 624.131.23; 624.131.537

Оцшювання стшкосл схилiв ршкових долин Полтавського лесового плато С. В. Бща, О. В. Куц

Полтавський нацюнальний техшчний ун1верситет шет Юр1я Кондратюка, Полтава, Украта, e-mail: [email protected]

Характерными особливостями рельефу р1внинно1 частини Укра'ши е р1чков1 долини з высокими та крутими схилами, складеними з поверхш лесовими Грунтами. На схилах ввдбуваеться розвантаження Грунтових вод i3 плато. Ц1 фак-тори створюють сприятливi умови для виникнення зсувних процеав на схилах. Розрахунки схилiв i3 застосуванням характеристик мщносп лесового Грунту, отриманих за традицшними методиками не дозволяють правильно ощнити 1х стiйкiсть. Проведено оцшювання стшкосп зсувного схилу iз застосуванням характеристик структурно!" мiцностi Грунту, отриманих з урахуванням впливу потоку Грунтових вод. У результат иорияшшш рiзни\ моделей Грунту вста-новлено, що для моделювання зсувних процесiв найбтьш вдалою е модель пружно-пластичного середовища. З'ясовано, що реалiзацiя тако1 моделi за допомогою методу скiнченни\ елеменив дозволяе врахувати усi особливостi шженерно-геологiчни\ умов на с\илi. У процеа розра\ункiв з'ясовано закономiрностi визначення розмiрiв розрахунково!" областi. Оцiнено вплив зменшення мiцностi лесових Грунтiв, що пвддаються дГ1 фiльтрацiйного потоку Грунтових вод, на стшккть схилу. Результатами розрахунюв п1дтверджено, що внасл1док тривало!" дй" потоку лесовi Грунти повшстю втрачають структурне зчеплення.

Ключовг слова: схил, зсув, лесовг Грунти, характеристики мщностг, коефщент стшкостг

The evaluation of slopes stability of Poltava river valleys loess plateau S. V. Bida, О. V. Kuts

Yuri Kondratyuk Poltava National Technical University, Poltava, Ukraine, e-mail: svbeda@rambler. ru

The geological structure of the Poltava loessial plateau (tableland) is characteristic of Central Ukraine. From the plateau top there occur loessial soils that are underlain by water-resistant clay layers. On the overlying bed of clay layers there occurs the discharge of subsoil waters on river valley slopes. Flows of groundwater negatively affect loessial soils, compromising their strength. The with stand ability of slopes breaks and distortions happen. It is impossible to have the measure of the slope's durability using standard methods for determination of soil strength characterization. Due to the analysis of flow-induced effect of groundwater aquifers on loessial soils we have found out the mechanism of their load-yield curve change. The object of this work was to carry out the model analysis of stress-strain state of the slope of Poltava loessial plateau in order to estimate its durability taking into account these mechanisms. To simulate the soil we have chosen the model of elastoplastic structure, which gained widespread currency thanks to easy handling and quite high accuracy of calculation. The implementation of such model by means of finite-element technique allows creating the computational domain of desired configuration and size, to take into account the peculiarities of soil bedding and to give every engineering-geological element its strength characteristics. So as to size up the with stand ability, we have simulated stress-strain state of the slope, situated in Poltava-town, in the off-street Instytutskyi proriz, using the plane elastic problem. The computational domain of the slope is presented as a polygon, which upper edge repeats the profile of the slope. We have chosen the size of calculation zone in such a way, so that interface conditions would not influence the development of landslides. After the creation the calculation area is divided by the finite element mesh. The choice of the mesh density is made based on the analysis of design model and development zone of plastic deformations. Infill drilling is made if necessary and in the places, where the strain-stress state has to be estimated with maximum precision. The calculation data have given an opportunity to evaluate the with stand ability of the slope with consideration for the stress reduction of loessial soils and to receive the pattern of soil slip development. The formation of slicken sided surface, moving direction and bulk up of the soil were completely on a par with soil slip development in the real situation. We have ascertained, that with stand ability coefficient in such a case is 0,84, while in the case of defining the with stand ability of the slope using with stand ability characteristics, received by means of standard techniques, the with stand ability coefficient is 1,54. Thus, we have confirmed the correctness of with stand ability characterization, received with the help of structural strength method, taking into account the influence of the seepage flow of groundwater aquifers.

Keywords: slopes, landslide, loess soils, the characteristics of strength, the coefficient of stability

Вступ. Рiвнинна частина Укра!ни являе собою систему декшькох плато, роздшених долинами рiчок. У свою чергу, велию плато подiляються на меншi внаслiдок дiяльностi малих рiчок, джерел та тимча-сових потокiв води. На схилах рiчок, що досягають у висоту декiлькох десяткiв, а то й сотень метрiв, утворюються щеальш умови для появи зсувiв. Одна з територш, з характерною для Центрально! Украши геолопчною будовою (Demchishin, 1992; Velikodniy, 2006), - Полтавське лесове плато. З поверхш плато залягають четвертиннi леси та лесоваш суглинки з прошарками похованого грунту потужшстю до 20 м. Шдстилаються вони четвертинними червоно-бу-рими глинами твердо! i напiвтвердо! консистенцп, якi е водотривом для грунтових вод. Особливiстю шженерно-геолопчно! будови Полтавського лесового плато е наявнiсть улоговин у покрiвлi водотривкого шару, який розмiщуеться на глибинi близько 16 - 18 м вщ поверхш землг Улоговини мають рiзноманiтнi розмiри, форму та походження (Bida, 2011), але характерна !х особливють - це утворення в них потоюв грунтових вод, що розвантажуються з плато на схили р1чкових долин, яр1в та балок. Вплив таких грунтових потокiв на стан грунпв проявляеться у зменшеннi !х мiцностi, що особливо характерно для леав (Bida, 2011; Velikodniy, 2011; Yagolnik, 2011). Вiдбуваеться це внаслщок того, що за впливу грунтових вод лесов! грунти переходять у текучий стан, у !х товщi вини-кають процеси суфозi!, що спричинюе виникнення зсувiв.

У результат вивчення змiни характеристик лесового грунту за впливу потоку грунтових вод (Bida, 2015; КШх, 2015) були виявлеш законом1рност1 змши критичних дотичних напружень вiд тривалостi дп фiльтрацiйного потоку та зроблено висновок про повну втрату лесовим грунтом структурно! мщностг Мета роботи: використовуючи результаты дослщжень зм1ни характеристик мщносп грунту за впливу потоку грунтових вод, провести моделювання напружено-деформованого стану схилу Полтавського лесового плато для визначення його стiйкостi. Матерiал i методи дослiджень. Через складнють та рiзноманiття природних процесiв, яю вiдбуваються у грунтовiй товщi, шд час розробки розрахункових моделей грунту виникае необхщнють у спрощеннi i схематизац!! явищ, що розглядаються, та властивостей грунпв. Розроблен! на наш час модел! грунпв мають сво! переваги ! недолки, тому, проводячи розрахунки, необхiдно вибрати модель, яка б, з одного боку, з необхщною точнютю описувала поведiнку масиву грунту (наприклад, зсувного схилу), а з шшого - не створювала додаткових труднощiв у !! реалiзацi!.

Найточнiшою моделлю, напевно, була б модель дискретного середовища, оскшьки грунт складаеться з окремих частинок, але впровадження цiе! моделi навiть зараз важко реалiзувати, зважаючи на !! складнiсть. Тому широкого розвитку набули методи розрахунюв, в основу яких покладено модель суцшьного (квазюднорщного) середовища. Такий пiдхiд дозволяе використати досягнення теорi! пружностi, теорi! пластичносп та iншi.

Застосування теорп пружност! започаткували П. О. Мiнаев та М. П. Пузиревський i розвинув М. М. Герсеванов. Враховуючи, що грунт не е пружним тшом, М. М. Герсеванов (Geгsevanov, 1948; Ро^уп, 1948) рекомендував використовувати термш «теор1я лшшно-деформiвного тша». Завдяки простои i доступностi ця теорiя отримала широке розповсюдження, однак через неврахування пластичних деформацш область використання !! обмежена.

За наявносп граничного стану в ушх точках розрахунково! областi необхiдно скористатися моделлю теорп гранично! рiвноваги, яка за своею суттю е повною протилежнютю моделi лшшно-деформiвного тша. Найсуттевiший недолiк теорi! гранично! р1вноваги - !! бездеформативнють, оскшьки вона не враховуе перемщення, що вщбуваються у грунтi до його переходу у граничний стан.

Анал1зуючи залежносп «навантаження-осщання», М. М. Герсеванов видшив три фази i дав характеристику кожнш !з них. У рамках лшшно-деформованого середовища можливе описання лише першо! фази. Для ¿нших двох необхщно використовувати р1шення нелiнiйно! мехашки грунтiв. Для цього можливе ви-користання двох пiдходiв - нелшшно-пружного i пружно-пластичного.

Нелiнiйно-пружний пiдхiд грунтуеться на використаннi нелiнiйних залежностей мiж напру-женнями i деформацiями. Однак iз застосуванням такого п1дходу до розв'язання задач област! пластичних деформацш не видiляються, а самi деформацi! враховуються спiльно з пружними.

Пружно-пластичнi моделi описують пружнi i пластичнi деформацi! рiзними фiзичними залежно-стями. Пластичнi деформацi! залежать не лише вщ рiвня досягнутого напруженого стану, а й вiд уше! траекторi! навантаження. Розв'язання пружно-пла-стичних задач реал1зуеться за допомогою покрокового навантаження грунтових масив1в зг1дно з черговштю прикладання та змiни зовшшнього навантаження.

Модель пружно-пластичного середовища дозволяе вщобразити всю iсторiю накопичення пластичних деформацш, в тому числ1 поведшку грунту до досягнення ним граничного стану. Така модель найбшьш

вдала для розв'язання багатьох задач, у тому чи^ визначення стiйкостi схитв чи укоав. Однак бiльш широке розповсюдження отримав спрощений вар1ант тако! модел1 у вигляд щеально-пружно-пластичного середовища. Це дозволяе розв'язувати низку так званих змшаних задач, коли у маcивi одночасно icнyють зони дограничного i граничного напруже-ного стану грунту.

Дана модель реалiзована в програмному комплекci «Plaxis». Теоретичну основу розрахунку складае ма-тематичне описания грунту як суцшьного iзотропного середовища, яке моделюеться вщповщно до теорп пластично! течi!. Процедурну основу складае метод початкових напружень (МПН) разом iз методом cкiнченниx елеменпв (МСЕ). На користь вибору тако! геомехашчно! моделi cвiдчить те, що фiзичнi р1вняння, як1 використовуються, перев1реш на практищ та мicтять мехашчш характеристики грунту, що виз-начаються за стандартними методиками.

Для оцшювання cтiйкоcтi зсувних cxилiв iз засто-суванням меxанiчниx характеристик лесових грунт, отриманих з урахуванням впливу фшьтрацшного потоку грунтових вод, проведено моделювання на-пружено-деформованого стану схилу, розмiщеного у м. Полтава по пров. 1нститутський прорiз.

У геоморфолопчному вiдношеннi територiя на-лежить до Полтавського лесового плато i розташо-вана на cxилi правого берега р. Ворскла. Абсолютш позначки поверхш землi схилу змiнюютьcя в межах вщ 150,0 до 85,0 м. Зсувш процеси вiдбyваютьcя у нижнш чаcтинi схилу в iнтервалi позначок 130,0

- 95,0 м.

¡нженерно-геолопчш умови схилу представлеш глинистими вщкладами четвертинно! формацi!, що пщстилаються строкатими глинами неогену морського походження. З поверхш плато складене лесовими вщкладами, товща яких досягае 15 м. Потужшсть червоно-бурих глин становить 20 - 25 м, а неогенових

- 10 - 15 м. Пщ глинами залягають шски полтавсько! та харювсько! свге Схил iз поверxнi перекритий на-сипними та делювiально-пролювiальними вiдкладами з високим рiвнем грунтово! води в cереднiй та нижнш частиш схилу. Делювiальио-пролювiальиi вщклади в основному предcтавлеиi перевiдкладеиими грунтами лесових та леcоподiбниx грyнтiв iз включеннями рiзноманiтного походження.

У результат вивчення арxiвниx та фондових матерiалiв, проведення iнженерно-геологiчниx ви-шукувань, у межах доотджувано! територi! видiлеио таю iнженерно-геологiчнi елементи (1ГЕ) з поверхш плато:

1ГЕ-1 - насипнi грунти - сумiш грунтово-рослинного шару, суглинюв, будiвельного смiття, потужнiстю 0,8 — 1,0 м;

1ГЕ-2 — суглинки жовто-коричнев^ карбонатнi, лесов!, посадочш, натвтверд!, потужнютю 2,4 - 2,8 м;

1ГЕ-3 - суглинки палево-жови, карбонатнi, лесовi, посадочнi, твердi, потужнютю 2,3 — 3,1 м;

1ГЕ-4 - суглинки коричнево-бурi, карбонатнi, лесов!, посадочш, натвтверд!, потужнютю 4,3 — 6,3 м;

1ГЕ-5 - суглинки буро-жовп, карбонатн!, лесов!, текучопластичнi, потужнютю 3,1 — 3,8 м;

1ГЕ-6 — глини коричнево-бурi, червоно-бурi, карбонатш, лесовi, ненабухаючi, напiвтвердi, потужнiстю до 23,0 м;

1ГЕ-7 — суглинки лесов^ жовто-сiрi, шаруватi, карбонатнi, вщ тугопластичних до текучопластич-них, потужнютю до 4,0 м;

1ГЕ-7а - суглинки бурувато-жовп, карбонатнi, шаруват!, вщ м'якопластичних до текучопластичних, потужнiстю до 3,0 м;

1ГЕ-8 - глини сiрi, свiтло-сiрi, напiвтвердi, карбонатнi, шарувап, слабонабухаючi;

1ГЕ-9 - пiски жовто-шр^ кварцовi, пилуватi, однор1дн1, маловолог!, середньо! щ1льност1 потужн1стю до 5,0 м.

1нженерно-геолопчний розрiз схилу показано на рисунку 1.

Характеристики рiзних iнженерно-геологiчних елементiв наведено у таблицях 1, 2.

Г1дрогеолог!чн1 умови територп характеризують-ся наявнiстю постшного безнапiрного водоносного горизонту грунтового типу, водовмюними породами служать четвертиии! вщклади. Функцп водотривкого шару виконують грунти 1ГЕ-6 та 1ГЕ-7. Живлення горизонту шфшьтрацшне, посилене витоками з во-доносних комунiкацiй. Розвантаження водоносного горизонту вщбуваеться по схилу i фшьтруеться в пiски полтавсько! свiти. Однак iз часом у пiсках вщбуваеться процес кольматац!! (замулення) ! верхнш горизонт п1ск1в набувае властивостей водотриву. Такий процес спричинюе подальше зволоження грунтiв, розмiщених нижче по схилу. Через деякий час за-мочений стан стае характерним для поверхневих вiдкладiв по всьому схилу. На момент проведення шженерно-геолопчних вишукувань р1вень грунтових вод на плато перебував на глибиш близько 12 м вщ поверхш землг Однак на територп розвитку зсуву глибина грунтових вод становила 0,5 - 1,5 м, а в деяких мюцях грунтовi води виходили на поверхню схилу.

Рис. 1. 1нженерно-геолопчний розрiз схилу по провулку 1нститутський прорiз

Характеристики груннв були визначеш за результатами ¡нженерно-геолопчних вишукувань, про-ведених оргашзащею «Полтавашжрозбуд». Розра-хунки стшкосп схилу, проведеш 1з застосуванням цих характеристик, показали, що схил перебувае у стшкому сташ, оскшьки його коефщент стшкосп (kst = 1,54) значно перевищував 1. Насправд1 ж, на схил1 вже вщбувалися зсувш процеси.

Пюля анал1зу розмщення покр1вл1 водотривкого шару було виявлено улоговину, в межах яко! режим грунтових вод значно в1др1зняеться вщ звичайного. Тривалий вплив потоку грунтових вод спричинив зменшення характеристик мщносп, тому у процес моделювання шженерно-геолопчним елементам, розмщеним вище водотриву в межах дп потоку грунтових вод, надавались значения мехашчних характеристик, визначених за методикою структурного зчеплення (Bida, 2015; Kuts, 2015). Структурне зчеплення лесових грунтiв в улоговинi приймалось рiвним нулю.

Для оцiнювання НДС грунтового масиву розгля-далась плоска задача, а розрахункова схема подана у вигщщ прямокутника на площиш та розмiщуеться у правiй частиш декартово! системи координат. Розмiри розрахунково! областi встановлювалися таким чином:

— нижня горизонтальна межа повинна мютитися у шарi, що не мае особливих властивостей та перебувае у стшкому сташ; за глибину розрахунково! обласп приймаеться межа, розмiщена нижче шарiв грунту, що зазнають впливу зсувних процеав;

— бiчнi вертикальш межi приймаються на достатнiй вщсташ вiд зони визначення НДС i мiсця концентрацi! напружень. Ширина розрахунково! обласп повинна забезпечувати розмiщення схилу по усш його довжинi для визначення положення осередку виникнення зсувних процеав. Вщстань вiд бiчних меж до схилу повинна вибиратись з умови максимального зменшення впливу з урахуванням заборони горизонтальних перемщень;

— верхня межа приймаеться на рiвнi поверхш землi i повторюе рельеф схилу;

— для проведення контрольних розрахункiв можливе врахування прогнозованого шдняття рiвия грунтових вод.

Розрахункова область плоско! задачi представляеться прямокутником, або багатокутни-ком, верхня грань якого повторюе профшь схилу, на площиш, та розмщуеться у правiй декартовш системi координат. Пiсля утворення розрахунково! зони вона розбиваеться на окремi елементи, форма, розмiри i положення яких вiдповiдають iнженерно-геологiчнiй будовi схилу. Оскшьки розв'язання задачi прийня-

Таблиця 2

Мехашчш характеристики Грунт1в на зсувному схил1 у м. Полтава по провулку 1нститутський прор1з

Таблиця 1

Ф1зичш характеристики Грунт1в на зсувному схил1 у м. Полтава по провулку 1нститутський прор1з

Характеристики Номер 1ГЕ

2 3 4 5 6 7 7а 8 9

Волопсть на меж! текучост 0,36 0,29 0,36 0,29 0,46 0,31 0,31 0,67 -

Волопсть на меж! пластичност 0,21 0,19 0,21 0,19 0,24 0,20 0,19 0,31 -

Число пластичност 0,15 0,10 0,15 0,10 0,22 0,11 0,12 0,36 -

Природна волопсть 0,24 0,18 0,23 0,27 0,27 0,25 0,28 0,36 0,07

Волопсть при повному водонасиченш 0,40 0,37 0,39 0,36 0,30 0,38 0,32 0,37 0,25

Показник текучост 0,20 -0,10 0,13 0,80 0,14 0,45 0,75 0,14 -

Показник текучост водонасиченого грунту 1,26 1,84 1,19 1,65 0,29 1,64 1,07 0,16 -

Коефшдент водонасичення 0,60 0,48 0,59 0,76 0,89 0,66 0,88 0,98 0,28

Питома вага частинок грунту, кН/м3 26,59 26,49 26,59 26,4 26,7 26,5 26,5 26,8 26,1

Питома вага грунпв, кН/м3 15,99 15,70 16,09 17,3 18,7 16,5 18,4 18,4 16,9

Питома вага сухих грунпв, кН/м3 12,90 13,31 13,08 13,62 14,72 13,2 14,38 13,53 15,79

Питома вага водонасичених грунпв, кН/м3 18,05 18,28 18,16 18,46 19,21 18,22 18,95 18,48 19,74

Питома вага зважених у вод1 грунпв 8,05 8,28 8,16 8,46 8,22 8,95 9,74

Коефшдент пористост 1,06 0,99 1,03 0,94 0,81 1,01 0,84 0,98 0,65

В1дносна дес )ормацiя набухання 0,01 0,048

В1дносна просадочн1сть за тисюв у МПа 0,05 0,009 0,002 0,001

0,10 0,021 0,006 0,004

0,15 0,030 0,011 0,09

0,20 0,036 0,015 0,090

0,25 0,043 0,024 0,013

0,30 0,049 0,034 0,017

Характеристики Номер 1ГЕ

2 3 4 5 6 7 7а 8 9

Питоме зчеплення грунту, с, кПа 15 8 16 11 23 20 18 32 4

Кут внутршнього тертя, ф, град 25 26 26 25 24 18 17 11 30

Модуль деформаци, Е, МПа 2,0 4,5 7 9 13 7,5 10 11 18

те в плосюй постановцi, то положення iнженерно-геологiчних елементiв вiдповiдае !х нашаруванню по тальвегу улоговини.

Положення меж 1ГЕ приймаеться вiдповiдно до результатiв iнженерно-геологiчних вишукувань. Профiль схилу пiд час моделювання був прийнятий таким, яким вш був до розвитку зсувних процеав за результатами архшних даних шженерно-геодезичних вишукувань.

Розрахункову зону зсувного схилу по провулку 1нститутський прорiз показано на рисунку 2, а. Тов-ща масиву представлена дев'ятьма рiзними шарами грунту з вiдповiдними характеристиками та власти-востями. Геометрична модель мае таю розмiри: 300 м - по горизонталi та 66 м - по вертикали Подальшi

розрахунки показали правильнiсть вибору розмiрiв розрахунково! зони, оскiльки зони пластичних деформацш не досягли !! меж i вщповщали дшсному розвитку зсувних процешв.

Пiсля створення розрахунково! област в!дбуваеться формування с!тки скiиченних елементш, яка побудована на основi шестивузлових елементiв (рис. 2, б).

Вибiр густоти сiтки проводиться на основi аналiзу розрахунково! схеми та зон розвитку пластичних деформацш. Збшьшення густоти сiтки вiдбуваеться переважно в мюцях прогнозовано! концентрацi! на-пружень (можливi зони зрушення, точки прикладання навантажень тощо). За необхвдност згущення сiтки проводиться локально в мюцях, де напружено-дефор-

г

Рис. 2. Зcyвний cxra пo пpoвyлкyIнcтитyтcький пpopiз: а - poзpaxyнкoвa зoнa; б -ciткa cкiнчeнниx eлeмeнтiв; в - дeфopмoвaнa cxeмa cкiнчeнниx eлeмeнтiв; г - yтвopeння пoвepxнi ювзання

MOBaHHH CTaH Heo6xigHo o^hhth 3 6inbmoro TOHHic™.

nicna cTBopeHHa Mogeni 3cyBHoro cxuny Ha nep-moMy eTani BH3HanaroTbca nonaraoBi Hanpy^eHHa Big BnacHOÏ Barn rpyHTy. noTiM ge^opMa^ï «o6HynaroTb-ca», nicna noro MeTogoM 9/c-reduction Ha gpyriM $a3i npoBogaTbca po3paxyHKH cTiMKocTi cxuny.

Y pe3ynbTaTi MogenroBaHHa Mo^Ha oцiннтн Ha-npy^eHo-ge^opMoBHHH cTaH cxuny mnaxoM aHani3y po3BHTKy aK Hanpy^eHb TaK i ge^opMa^M.

Ha pncyHKy 2, b HaBegeHo cxeMy po3BHTKy 3cyBHoro пpoцecy, oTpHMaHy b pe3ynbTari po3B'a3aHHa 3agani cTiMKocTi cxuny. OopMyBaHHa 3cyBHHx Mac noBHicTro BignoBigae xapaKTepy po3BHTKy 3cyBy Ha cxum. OgHaK HaM6inbm цiкaвнм e aHani3 BigHocHHx ge^opMa^M, 3aranbHHH BHraag aKHx noKa3aHo Ha pucyHKy 2, r. Ha cxeMi niTKo BHgHo yTBopeHHa noBepxHi KoB3aHHa, aKa po3Mi^eHa Ha Me^i KopiHHHx i noKpHBHHx BigKnagiB Ha cxum.

BHCHOBKH. Pe3ynbTaTH MogenroBaHHa Hanpy^eHo-ge^opMoBaHoro cTaHy 3cyBHoro cxuny no npoBynKy iHcTHTyTcbKHH npopi3 i3 3acTocyBaHHaM xapaKTepucTHK мiцнocтi, oTpHMaHHx 3a MeTogHKoro cTpyKTypHoro 3nenneHHa 3 ypaxyBaHHaM BnnHBy ^inbTpa^MHoro noToKy rpyHToBHx Bog, go3Bonuno oTpHMara noBHy KapTHHy po3BHTKy 3cyBy, aKa BignoBigae giMcHocri. B po3paxyHKax ypaxoBaHo BTpaTy necoBHMH rpymaMH cTpyKTypHoro 3nenneHHa. BcTaHoBneHo, ^o Koe^^ieHT cTiMKocTi b цboмy BHnagKy craHoBHTb 0,84, Togi aK y pa3i BH3HaneHHa cTiMKocTi cxuny i3 3acTocyBaHHaM xapaKTepucTHK мiцнocтi, oTpuMaHHx 3a craHgapraoro MeTogHKoro, Koe^i^eHT cTiMKocTi cTaHoBHTb 1,54.

Ei6.iiorpa(l)i'iHi nocii.iaHHH

Bida, S. V., 2011. Osoblyvosti zsuvnyh procesiv na chylah richkovyh dolyn [The landslide peculiarities on the slopes of river valleys]. Building construction, 75, 371-377 (in Ukrainian).

Bida, S. V., Kuts, O. V, 2015. Vplyv potokiv rruntovih vod na zminu harakteristik miznocti lesovogo rruntu [The influence of groundwater flow effect on changes of loess soils strength characteristics]. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Geol. Geogr. 23(1), 3-16 (in Ukrainian), doi: 10.15421/111502.

Bida, S. V., Velikodniy, Yu. J., Yagolnik, A. M., 2009. Klasyfikacija ulogovyn Poltavs'kogo lesovogo plato [Classification basins Poltava loess plateau]. Economical resources materials, structures, buildings and constructions, 18, 548 - 553 (in Ukrainian).

Demchishin, M. G., 1992. Sovremennaja dinamika sklonov na territorii Ukrainy (inzhenerno-geologicheskie aspekty) [The current dynamics of the slopes on the territory of Ukraine (engineering-geotechnical aspects)]. Naukova Dumka, Kiev (in Russian).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Gersevanov, N. M., Polshyn, D. E., 1948. Teoreticheskie osnovy mehaniki gruntov i ih prakticheskoe primenenie [Theoretical Fundamentals of mechanics soils and practical application]. Higher School, Moscow (in Russian).

Velikodniy, Y. I., 2006. Zahyst terytorij vid zsuviv: navchal'nyj posibnyk [Poltava Protecting areas of landslides: a tutorial]. LLC «Printing Center» Skaytek, Poltava (in Ukrainian).

Hadiuwna doредкonегiï 09.03.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.