Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Оценка оползневой опасности при проектировании комплекса трамплинов (Н.Новгород)

Целью выполненных исследований являлась оценка устойчивости склона с рекомендациями по защитным мероприятий

Целью выполненных исследований являлась, в соответствии с проектной документацией по объекту, оценка устойчивости склона с обоснованием исходных данных, прогнозных заключений и рекомендуемых мероприятий.

При этом предусматривалось решение следующих задач:

— оценка оползневой опасности в районе строительства комплекса трамплинов в городе Нижнем Новгороде;

— обоснование расчетных схем;

— выявление наиболее опасного по развитию оползневых деформаций участка;

— оценка устойчивости склона на опасном участке;

— прогноз развития оползневых процессов на участке и рекомендации по необходимым мероприятиям для целей обеспечения устойчивости склона и нормального функционирования проектируемых сооружений.

Выводы и рекомендации по необходимым мероприятиям

Участок строительства трамплинов располагается на правом высоком коренном берегу реки Волги с отметками плато 141,8-142,8 м (Балтийская система (БС)). Подошва склона находится на отметках 76,0-77,0 м БС. Участок примыкает к существующим оврагам (Киселевскому и Безымянному), глубоко прорезающим склон и плато.

В геологическом строении склона принимают участие четвертичные отложения (суглинки, супеси, пески) и среднепермские образования, представленные мергелями, глинами, песчаниками и песками. Геологические условия являются типичными для склонов Нижегородского Поволжья.

В 70-е годы двадцатого столетия был выполнен комплекс противооползневых мероприятий с целью повышения устойчивости склона, в том числе на участке существующих трамплинов. Комплекс включал планировочные работы, строительство дренажных сооружений и набережной с контрбанкетом. Два трамплина из 3-х построенных действуют в настоящее время.

Согласно данным Горьковской оползневой партии, на правобережном Окско-Волжском склоне Нижнего Новгорода насчитывается 12 оползневых цирков со следами развития глубоких блоковых оползней.

Признаков развития глубоких оползневых подвижек на исследуемом участке не выявлено. Не отмечалось проявление соответствующих деформаций в прошлом и не наблюдается в настоящее время. Существующие трамплины находятся в работоспособном состоянии.

Позитивными факторами являются наличие контрбанкета, подпирающего склон, и упомянутых оврагов. Овраги снижают нагрузку на потенциально деформируемые слои нижней части разреза, создают условия проявления эффекта, подобно арочному, повышающего устойчивость склона, прилегающего к оврагу. Кроме того, овраг изменяет направление потоков подземных вод, осушает и повышает устойчивость волжского склона.

Вместе с тем, анализ прочности грунтов, слагающих склон, и действующих гравитационных напряжений, в том числе с учетом техногенной нагрузки, показал, что почти все слои толщи коренного массива, ниже глубины 10 м, находятся в перенапряженном состоянии (вертикальное давление на слой превышает структурную прочность грунта). На границе со склоном состояние каждого слоя (условие равновесия напряжений с учетом структурной прочности грунта) определяется во взаимодействии с пригрузкой от склона.

Следовательно, на склоновом участке современного комплекса трамплинов требуется анализ устойчивости склона, разработка проектных решений и мероприятий, обеспечивающих требуемую устойчивость склона и нормальное функционирование проектируемых сооружений, а также безопасность людей, спортсменов и зрителей в период эксплуатации трамплинов.

Расчеты устойчивости склона проведены с использованием двух методов:

— технология ИГЭ РАН (расчет критического состояния слоя по действующим главным напряжениям и прочности грунта, с последующим сопоставлением критического расчетного значения с фактической пригрузкой склона рассматриваемого слоя массива).

— программы, реализующей расчет устойчивости методами Терцаги, Маслова-Берера и Шахунянца.

Во всех расчетных схемах с глубоким развитием деформаций очертание поверхности скольжения принято в соответствии с механизмом образования данного типа оползня и его проявлением в условиях Нижегородского Поволжья.

Исследовалась возможность образования оползня сдвига по поверхностям скольжения, параллельным дневной поверхности склона. Одна схема рассматривает устойчивость по подошве техногенных отложений. Во второй схеме поверхность скольжения проходит по нижним концам свай от ростверков горы приземления. Расчеты произведены по схеме бесконечного откоса.

— Техногенная нагрузка — давление от сооружений — не снижает устойчивость склона. В силу равномерного распределения давлений от трамплина, зданий, горы приземления отмечается даже повышение коэффициента устойчивости склона.

— Проектные решения по передаче давления от сооружений посредством свай на более глубокие горизонты массива являются обоснованными и тем самым обуславливают устойчивость верхней части массива, сложенной четвертичными отложениями.

— Подтверждена необходимость проектируемого удерживающего свайного сооружения с подпорной стенкой на площадке проектируемого проезда на компенсацию оползневого давления 100 кПа.

— Необходимо тщательное выполнение запроектированных дренажных мероприятий и сооружений с тем, чтобы обеспечить перехват сточных вод на уровне проектируемого проезда и не допускать их сброс на склон в районе трамплинов.

Основной целью проектных решений по реализации нового комплекса трамплинов на выбранном участке Волжского склона и проектируемых противооползневых мероприятий является обеспечение устойчивости склона на период строительства и эксплуатации трамплинов, нормального безопасного функционирования сооружений.

Даны рекомендации по порядку и последовательности ведения строительных работ на склоновой территории в процессе реализации проектных решений.

Для контроля состояния склона рекомендовано предусмотреть организацию автоматизированного мониторинга за деформациями (состоянием) грунтовой толщи на склоновом участке территории по сворам трамплинов и за уровнем подземных вод.

В ИГЭ РАН разработан комплекс сертифицированных технических средств и программное обеспечение для организации системы автоматизированного мониторинга на оползнеопасном участке. Комплекс включает:

— автоматический контроль деформаций (экстензометрия) по створу с заданными значениями протяженности и интервалов между анкерами (закрепленными точками). Чувствительность измерений 0,2 мм (в непрерывном режиме). Предлагается оборудовать 3 створа вдоль трамплинов от краевой части плато до низа горы приземления.

— измерение глубины деформации в 4-х — 5-ти точках (скважинах) высокоточными инклинометрами, в режиме посещения с периодичностью 4-6 раз в год (для разделения и контроля возможных поверхностных и глубинных смещений с определением поверхности скольжения).

— гидрогеологические наблюдательные скважины с автоматическим контролем уровня подземных вод в общей системе автоматизированного мониторинга.

Ориентировочное расположение створов и точек контроля представлено на рис. 1 и 2. Информация с точек контроля передается по мобильной связи в компьютер опорного пункта спортивного комплекса трамплинов.

При достижении критических значений измеряемых параметров дается соответствующий сигнал.

В качестве примера на рис. 3 и 4 приведены результаты измерений по одному из оползнеопасных участков у олимпийских объектов в г. Сочи.

ИГЭ РАН может осуществлять научно-методическое сопровождение работ по организации и ведению системы автоматизированного мониторинга на участке проектируемого комплекса трамплинов.

Предлагаемая система мониторинга позволит обеспечить полный контроль состояния оползнеопасного участка, предупредить о возможных деформациях отдельных участков склона (связанных, например, с несанкционированным сбросом вод, снега и пр.) и принимать решения по предотвращению негативных ситуаций.

В Проекте комплекса трамплинов необходимо предусмотреть организацию мониторинга на современном уровне, как это делается в настоящее время на олимпийских объектах в г. Сочи (по трассе железной дороги Адлер – горноклиматический курорт Альпика-Сервис).

Рис. 1. Схема размещения оборудования сети мониторинга на территории проектируемого комплекса трамплинов (Н.Новгород).

Рис. 2. Схема оборудования сети мониторинга по створу 3-3.

Рис. 3. Пример данных автоматизированного мониторинга экстензометрии (ИГЭ РАН) на оползне (участок «Горная Карусель») в Красной поляне (Сочи).

Рис. 4. Пример данных инклинометрических наблюдений на оползне (участок «Горная Карусель») в Красной поляне (Сочи). На графике приведены данные измерений за август 2010г.