Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Об учете особенностей развития оползневого процесса при строительстве на склоновых территориях.

Казеев А.И., Постоев Г.П., Лапочкин Б.К. // Сергеевские чтения. Выпуск 14. Матер. годич. сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. –М.: РУДН, 2012. –С. 208-212. Читать…

!!! При КОПИРОВАНИИ материалов статей — НЕОБХОДИМО ИСПОЛЬЗОВАТЬ библиографические ССЫЛКИ на Статьи !!!

Введение

Склоновые территории в районах развития оползневых процессов требуют особого внимания на предпроектных этапах строительства. При размещении строительных объектов на оползнеопасном склоне или в зоне его влияния нередко проявляются две крайности. Одна из них – это заключение о том, что после проведения инженерных изысканий и расчетов устойчивости, (при наличии следов оползневого деформирования склона), устойчивость склона достаточна и определяет возможность строительства проектируемых объектов. В частности, такие мнения возникают для участков развития глубоких блоковых оползней на этапах временной стабилизации склона и отсутствии свежих оползнеопасных трещин, свидетельствующих о развитии глубоких подвижек.

Другая крайность – это распространение особенностей оползневых грунтовых масс (поверхности скольжения, структура грунтов и их свойства) и на устойчивые коренные участки склонов. Это вызывает необходимость проведения объемных трудозатратных мероприятий и соответственно необоснованное удорожание проекта.

Проектирование сооружений, как правило, выполняется до проведения инженерных и изыскательских работ или, по крайней мере, до их окончания. В связи с этим, выявленные особенности развития оползневого процесса не могут быть учтены в проекте путем перепланировки территории и изменении техногенных нагрузок на склоновый массив.

Есть проблемы в распознавании типов оползней и соответственно механизма ожидаемых оползневых деформаций. Рекомендации в существующих нормативных документах зачастую не проясняют ситуацию, поскольку механизм развития оползневых деформаций не всегда соответствует выделенному типу оползня (по классификации). Другой проблемой является выбор расчетных характеристик грунтов. В нормативных документах предписывается использовать данные испытаний грунтов на срез по схеме «плашка по плашке». Однако изыскателям и проектировщикам не всегда понятно в каких случаях рекомендовано применять эти данные.

Эти вопросы и некоторые другие, не менее важные для снижения стоимости строительства, и в то же время повышения достоверности в оценке оползневой опасности и обеспечения защиты от возможной оползневой угрозы, рассматриваются ниже.

1. Об учете возможной оползневой опасности в конструкции проектируемого сооружения. Обычно бывает так, что особенности механизма возможных оползневых деформаций на участке строительства вскрываются, когда проект практически готов. В этом случае он в полной мере не может учесть реальные грунтовые условия и оптимальное распределение нагрузок от сооружения на склоновый массив. Достаточно отметить такой факт, что на участках возможного проявления глубоких оползневых подвижек важнейшим условием их проявления является высокое гравитационное давление σ1 на потенциально деформирующийся горизонт, грунты которого имеют структурную прочность на сжатие σstr, т.е. условие σ1>>σstr. Снижение давления на указанный горизонт путем учета в проекте сооружения глубоких выемок в соответствии с механизмом данного типа оползней (патенты ИГЭ РАН № 2413056 и № 2340729) позволит не только исключить возможность образования глубокого оползня, но и обустроить эксплуатируемое подземное сооружение, что особенно ценно в стесненных городских условиях.

2. Об оценке оползневой обстановки. При предварительном обследовании инженерных изысканий нередко возникают ошибки при интерпретации оползневых морфоэлементов. Известны случаи, когда оползневую террасу, которая образуется на склоне при завершении оползневого цикла развития на склоне глубокого блокового оползня, с ровной поверхностью земли и практически отсутствием оползневых трещин, принимают за естественную террасу. Это происходит даже после проведения работ и анализа геологического разреза, что имело место при обсуждении механизма активизации оползневых деформаций в Хорошево-1 (Москва, Карамышевская набережная, 2006 г.).

На высоких склонах речных долин Восточной Сибири нередко встречаются проявления глубоких блоковых оползней, которые известны также как оползни «отседания». Однако изыскатели протяженные оползневые трещины, а также другие характерные морфоэлементы ошибочно принимают за линеаменты тектонических или следы проявления криогенных процессов. В частности данные ситуации возникают при проектировании магистральных трубопроводов.

3. О типе и механизме возможных оползней. Для обоснования проектной подготовки строительства и при проведении инженерно-геологических изысканий на территории развития оползневых процессов используются соответствующие нормативные документы. Согласно СП 11-105-97 [2] типы и подтипы склоновых процессов, в т.ч. оползней, устанавливаются по механизму смещения пород, в соответствии с табл. 4.1 [2]. Однако предложенная классификация не отражает механизм формирования оползней, что является наиболее важным. Смещение оползня происходит достаточно единообразно – движение по образованной поверхности скольжения, с ускорением или замедлением в зависимости от воздействующих факторов.

Показательным фактором является выделение подтипа «инсеквентные (срезающие) оползни», для которого указан характер проявления: «срыв и смещение блоков пород по вогнутой криволинейной поверхности с одновременным их запрокидыванием». Но указанное описание характерно практически для всех оползней. Поэтому часто происходит путаница с распознаванием типа оползня. Так Тихвинский И.О. образование нового оползневого блока на участке Зименки (Нижегородское Поволжье) с развитием глубоких подвижек по механизму сжатия-выдавливания, отнес к типу «срезающие» [3]. Ошибочная трактовка механизма формирования оползня может привести к некорректному выбору расчетной схемы и соответственно к погрешностям в оценке оползневой опасности.

4. О расчетных характеристиках грунтов. В нормативных документах [2] указано, что лабораторные исследования грунтов «следует проводить в основном на образцах, отобранных из грунтов основного деформируемого горизонта». При этом рекомендовано, кроме стандартных испытаний для определения характеристик прочности грунта, проводить испытания на сдвиг по подготовленной поверхности («второй сдвиг») и дополнительно смоченной подготовленной поверхности («третий сдвиг»). Однако рекомендации по выявлению «основного деформируемого горизонта» отсутствуют, да и неизвестно, есть ли он вообще. Если предположить, что такой горизонт имеется, то возможно не нужны расчеты устойчивости.

Изначально испытания на повторный сдвиг были введены, чтобы использовать полученные характеристики прочности грунта по плоскости скольжения для смещенных оползневых массивов. Однако, ввиду отсутствия четких указаний, эти данные стали применять и для оценки устойчивости коренных массивов. Это приводит к необоснованному занижению несущей способности массива и соответственно удорожанию проекта строительного объекта.

5. Об учете оползневых подвижек. Существует заблуждение, что мощное свайное основание (со сваями, заглубленными в коренные грунты) под проектируемым объектом, размещенном на оползневом склоне, позволит обеспечить устойчивость объекта. При этом забывают, что смещение (пусть даже медленное) оползневого тела неизбежно вызовет подвижку верха свай (если нет обтекания) и соответственно деформации объекта. В практике известны случаи деформаций под действием оползневого давления мостовых устоев и опор.

6. Требование заказчика об использовании сертифицированной программы расчета устойчивости склона не позволяет избежать ошибок в оценке оползневой ситуации. Не стоит переоценивать значение расчетов устойчивости, которые являются фактически обычным инструментом изучения инженерно-геологических условий и оценки оползневой опасности на исследуемом участке. В расчетных методах значительно больший вес имеет расчетная схема, которая должна достаточно обосновано отражать особенности механизма оползня, по которому производятся расчетные процедуры.

Как указывалось выше, предложенная в соответствующем нормативном документе классификация оползней может привести к ошибочным результатам.

7. Большинство существующих методов (и программ) расчета устойчивости учитывают наличие поверхности скольжения в грунтовом массиве (т. е. запредельные условия). Однако применительно к коренному массиву такой прием вызывает сомнения. Дело в том, что поверхность скольжения в массиве образуется после достижения критической деформации. До этого момента грунт сохраняет исходную прочность ненарушенного сложения.

Согласно работе А.М. Демина [1], образование трещин отрыва («закола») происходит при относительной деформации (вертикальной составляющей) (2-9) ·103 – начальная фаза деформирования. При этом критическое значение соответствует величине (10-66) ·103.

Однако полученные научные выводы и результаты не отражены в нормативах и соответственно не используются при выборе расчетных характеристик грунтов, методов расчета и расчетных схем. Следует отметить, что для коренных массивов предпочтительнее использовать технологию изменения напряженного состояния во взаимодействии со склоновой (оползневой) частью с оценкой его близости с предельным.

8. Привлечение специализированных научных организаций для оценки оползневой обстановки и опасности как правило производится на этапе готового проекта. Это в должной мере не позволяет учесть научные выводы для совершенствования проекта. Кроме того, в настоящее время создается впечатление, что не столько доверяется результатам научных исследований, сколько формальному выполнению требований в соответствии с иногда нечеткими указаниями нормативных документов.

Таким образом, учитывая сложность инженерно-геологических условий, распознавания типов оползней, выявления особенностей механизма оползневых деформаций и других процедур, рассмотренных в статье, считаем необходимым и целесообразным обязательное участие на всех этапах проектирования объекта на оползнеопасной территории привлечение специализированной научной организации для обоснования мероприятий по совершенствованию проекта и предотвращения опасного развития оползневых деформаций.

 Литература

 1. Демин А. М. Оползни в карьерах: анализ и прогноз. – М.: ГЕОС, 2009. 79 с.

2. Инженерно-геологические изыскания для строительства. СНиП 11-105-97. Часть II . Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов. – М.:ПНИИИС. 2009. 93 с.

3. Тихвинский О. М. Оценка и прогноз устойчивости оползневых склонов. М.: Наука, 1988. 144 с.