В процессе бурения скважин извлекают образцы пород с нарушенной и ненарушенной структурой, определяют геологическое строение склона, уточняют поверхность скольжения оползневых накоплений, определяют мощность водоносных слоев и глубину залегания вод.
Шурфы служат для отбора больших монолитов пород и визуального изучения оползневой толщи, а расчистки - для обследования обнажений горных пород на оползневых склонах.
31. Все горные выработки должны быть занивелированы и по координатам нанесены на топографический план.
32. Разведочные выработки на оползневом склоне следует располагать параллельно направлению движения оползня (осевой и продольный створы), а также по линиям, перпендикулярным этому направлению (поперечные створы).
На продольных створах часть скважин следует располагать на участках склона, не нарушенного оползнем, т.е. выше головного срыва и ниже языка оползня (не менее чем по одной скважине).
Поперечные створы также должны заходить за контуры оползня и содержать необходимое для этого количество выработок.
33. Количество горных выработок (скважины, шурфы и расчистки) и расстояние между ними следует назначать из расчета построения достоверного геологического разреза, построения объемного контура оползневого тела и определения степени устойчивости склона в целом.
34. Разведочные скважины следует заглублять ниже зоны скольжения оползня не менее чем на 3 - 5 м.
35. Данные инженерно-геологической разведки, выполненной на основе горных выработок, могут быть дополнены, особенно в случае труднодоступных участков склонов, геофизическими методами разведки (микро-сейсморазведка, электроразведка).
36. В результате полевых и лабораторных исследований физико-механических свойств оползневых грунтов (и склонов вообще) должно быть получено полное представление о зерновом составе грунта, его характерных влажностях, объемном весе и влажности при естественном залегании и, наконец, его прочностных характеристиках.
Существенным моментом в этом плане является оценка длительной прочности грунта и его реологических характеристик.
На стадии рабочих чертежей
37. При инженерно-геологических изысканиях на оползневых и условно-устойчивых склонах уточняют полевые материалы, полученные на предыдущих стадиях проектирования.
По результатам уточнений следует составлять инженерно-геологические карты и разрезы, в которых должна быть отражена вся динамика оползневого процесса за весь период изысканий. Полученные материалы следует использовать в качестве основы для обоснования проектируемых конструкций земляного полотна, конструкций дренажей и технологии производства работ.
38. Для обоснования технорабочего проекта инженерно-геологические изыскания следует проводить по более современной программе, разрабатываемой специально для каждого конкретного случая.
Учет особенностей инженерно-геологических и гидрогеологических условий Молдавской ССР
39. При проектировании земляного полотна на склонах необходимо тщательно и в комплексе учитывать специфические условия Молдавской ССР, а именно: геоморфологические условия; геологическое строение и физико-механические свойства пород; климатические и гидрогеологические условия; современные геологические процессы.
40. Учет геоморфологических условий основан на выборе наиболее устойчивой формы склона (форма склонов влияет на условия дренирования, на характер склоновой эрозии и напряженное состояние в слагающих их породах). В Молдавской ССР оползнями максимально поражены склоны крутизной от 8 до 20°.
41. При учете геологического строения, а также физико-механических свойств пород следует иметь в виду, что оползневые деформации развиваются главным образом на склонах, сложенных глинистыми породами.
На севере республики оползни развиты в меловых глинистых породах и нижнесарматских глинах, к югу они связаны с выходами глинистых отложений среднего сармата, верхнего сармата и меотических континентальных образований, на юге - спонтическими глинами. Наиболее широко оползни развиты в среднесарматских отложениях, на выходах трех глинистых толщ: серовато-зеленой, голубовато-серой и желтой, переходящей в пестроцветную.
42. Климатические условия влияют непосредственно на изменение равновесия земляных масс склонов, а также на усиление воздействий других процессов, вызывающих оползни.
При этом необходимо иметь в виду, что значительное усиление оползневой деятельности приурочено к влажным - осеннему и весеннему периодам и суровым многоснежным зимам после жаркого сухого лета.
Влияние атмосферных осадков проявляется в виде увлажнения пород склонов, а также образования временных и повышения уровней постоянных водоносных горизонтов. Средняя многолетняя годовая сумма осадков влияет на частоту развития оползней при наличии расчлененного рельефа и малоустойчивых пород в строении склонов. Кроме того, следует учитывать экспозицию склона. В Молдавии к западу от водоразделов Днестра и Прута оползни преобладают на склонах западного направления, а к востоку от него - западного и северного направлений.
43. Гидрогеологические условия связаны с изменением гидростатического и гидродинамического давления в толще склонов, способствующих возникновению оползневых явлений. Изменение гидрогеологических условий внутри склона происходит обычно периодически при длительных дождях и снеготаянии в осенне-весенние периоды.
44. В зависимости от преобладания в механизме формирования оползня того или иного фактора оползневые склоны на территории Молдавской ССР могут быть подразделены на две большие группы.
I. Оползни, связанные с изменением формы и размеров склона:
а) оползни выдавливания;
б) оползни - обвалы.
II. Оползни, вызванные изменением прочности пород и гидрогеологического режима:
а) оползни - потоки;
б) оплывы;
в) оплывины.
Оценка длительной прочности глинистых грунтов
45. Начальная (t = 0) прочность глинистых грунтов определяется общим сопротивлением их сдвигу и выражается следующей зависимостью:
So = Spw = p ∙ tg w + ∑w + Cc, (1)
где jw - угол внутреннего трения грунта при влажности W;
∑w - связность;
Cc - структурное сцепление.
46. При опенке длительной (t = ∞) прочности глинистых грунтов следует прежде всего исходить из учета:
а) разновидности глинистого грунта и природы его прочности;
б) условий проявления возможных длительных деформаций ползучести.
47. Различают две основные и наиболее часто встречающиеся в практике дорожного строительства разновидности глинистых грунтов:
а) скрытопластичные;
б) пластичные.
Прочность скрытопластичных грунтов определяется формулой (1).
Для пластичных глинистых грунтов характерно практическое отсутствие угла внутреннего трения и жестких структурных связей, т.е. w = 0, Сc = 0, поэтому их прочность определяется зависимостью
So = Sw = ∑w. (2)
48. Деформации ползучести глинистых грунтов во времени развиваются под воздействием касательных напряжений τ при условии, когда
и одновременно (3)
Ползучесть пластичных глинистых грунтов развивается практически при любой величине τ, но при соблюдении условия
0 < τ < ∑w. (4)
49. Длительная прочность S∞ пластичных глинистых грунтов при неизменных параметрах их плотности-влажности является величиной постоянной и совпадает с их начальной прочностью, т.е.
S∞ = So = Sw. (5)
50. При оценке длительной прочности S∞ скрыто-пластичных глинистых грунтов следует различать два основных случая их возможной работы в сооружении:
а) отсутствие деформаций ползучести, когда
τ < p ∙ tg w + Cc. (6)
б) наличие деформаций ползучести, когда имеет место соотношение (3).
Длительная прочность скрытопластичных глинистых грунтов S∞ при условии отсутствия деформаций ползучести совпадает с их начальной прочностью So и определяется зависимостью (1), т.е.
S'∞ = So = Spw. (7)
Длительная прочность скрытопластичных глинистых грунтов S''∞ в условиях проявления деформаций ползучести снижается за счет разрушения жестких структурных связей и соответствует величине
S''∞ = p ∙ tg w + ∑w. (8)
Расчет устойчивости природных склонов и откосов земляного полотна
51. Степень устойчивости природных склонов (как с учетом земляного полотна, так и без него) должна оцениваться уже на предпроектной стадии ТЭО при выборе наиболее экономически и технически оправданного варианта проложения трассы.
Наиболее подробный расчет устойчивости склонов производится на стадии разработки технического проекта применительно к выбранному варианту расположения земляного полотна после получения достаточно полных данных по инженерно-геологическому строению склонов и физико-механическим свойствам грунтов.
52. Устойчивость природного склона следует рассчитывать прежде всего исходя из наиболее вероятной формы нарушения его устойчивости (скол при просадке, срез с вращением, оползень-поток и т.п.) и обязательно применительно ко всему природному склону, а не к его локальной части, расположенной в зоне возведения земляного полотна.
Для природного оползневого склона форма нарушения его устойчивости определяется наиболее просто по четким признакам, сопровождающим оползневую активность (стенки срыва, трещины растяжения, локальная заболоченность, валы выпирания и т.п.) и отделяющим оползневое тело от здоровой части склона.
В случае, когда склон устойчивый или условно-устойчивый и трудно заранее с достаточной достоверностью определить наиболее вероятную форму нарушения его устойчивости, следует исходить из предполагаемой в данном случае формы деформации, принимая во внимание особенности геологического строения толщи склона и факторы, связанные со строительством автомобильной дороги (подсечка, перегрузка, разгрузка и т.п.). При этом следует выполнять проверочные расчеты для нескольких возможных схем. Наиболее вероятной схемой будет та, которая дает минимальную величину коэффициента запаса устойчивости.
53. Устойчивость склонов следует рассчитывать по поперечнику, в котором наиболее неблагоприятно сочетаются такие факторы, как крутизна склона, наличие ослабленных зон, мощность смещающихся грунтов и т.п.
54. Устойчивость склонов и откосов рассчитывают по двум предельным состояниям (плоская задача):
а) по прочности (1-е предельное состояние);
б) по деформируемости (2-е предельное состояние).
55. Расчет устойчивости откосов и склонов по прочности сводится к определению коэффициента запаса устойчивости Кзап и сравнению его с требуемой величиной.
При этом коэффициент запаса устойчивости определяется как отношение суммы сил, удерживающих откос или склон в устойчивом состоянии, к сумме сил, нарушающих это состояние.
Для расчета суммарного воздействия удерживающих сил при оценке величины Кзап используются прочностные характеристики грунта, а именно: его сопротивляемость сдвигу, определяемая силами внутреннего трения грунта jw и общего структурного сцепления Cw.
56. Устойчивость откосов и склонов по деформируемости следует рассчитывать, если обеспечена их устойчивость по прочности (Кзап > 1), но есть опасность развития длительных деформаций ползучести во времени.
В этом случае дополнительно в качестве исходных характеристик грунта следует оценивать коэффициент динамической вязкости η.
57. Проверку устойчивости оползневых склонов по критериям деформируемости необходимо осуществлять особенно в тех случаях, когда угол внутреннего трения грунтов, слагающих склон, близок к нулю, а общее структурное сцепление обусловлено главным образом силами связности.
Расчет устойчивости оползневых склонов с фиксированной поверхностью скольжения
Расчет по прочности (1-e предельное состояние)
58. Для оценки устойчивости природных оползневых склонов с фиксированной поверхностью скольжения следует использовать метод горизонтальных сил (метод Маслова-Берера).
59. Степень устойчивости склона в этом случае оценивается коэффициентом запаса устойчивости, определяемым по формуле
(9)
где
Т = Н - R = Q[tg a - tg (a - ψp)], (10)
Т - часть распора, воспринимаемая трением и сцеплением грунта по поверхности скольжения;
Н - распор (давление на стенку блока) при отсутствии в грунте между блоками сил трения и сцепления;
R - непогашенная (активная) часть распора;
Q - вес блока;
ψp - угол сопротивления сдвигу на поверхности скольжения при нормальном напряжении Р от веса блока;
a - угол наклона поверхности скольжения расчетного блока к горизонту.
60. Расчет по методу горизонтальных сил выполняется в такой последовательности:
на основе анализа инженерно-геологических условий намечают наиболее вероятные поверхности скольжения (рис. 1);
каждый из предполагаемых отсеков обрушения разбивается на отдельные блоки с таким расчетом, чтобы границы блоков соответствовали местам перелома поверхности скольжения и в пределах каждого блока на поверхности скольжения сохранялись постоянными значения сдвиговых характеристик грунта;
в пределах каждого расчетного блока графически или аналитически определяют силы активного давления, направление которых принимается горизонтальным. При графическом решении откладывают в масштабе вес блока Q, от середины поверхности скольжения в пределах рассматриваемого блока проводят нормаль к этой поверхности и графически определяют величину распора H, который действует на стенку блока, при допущении, что трение между блоками отсутствует.
