5.21. Баланс грунтовых масс можно изменять:
срезкой грунтовых масс в активной части оползня и укладкой их у подножия оползня или удалением в отвалы;
разработкой грунтов в карьерах и укладкой у подножия оползня в месте ожидаемого выпирания;
уменьшением крутизны и террасированием склонов и откосов;
удалением всего неустойчивого массива грунта.
5.22. Необходимый объем срезки земляных масс в активной части оползня или величину пригрузки зоны выпора банкетом определяют с расчетом оценки устойчивости.
Перед выполнением работ по срезке земляных масс необходимо защитить участок от поверхностных и грунтовых вод устройством нагорных канав и дренажных сооружений, расположенных выше головы оползня.
5.23. Уменьшение крутизны откосов земляного полотна способствует уменьшению сдвигающих сил, возникающих в откосах насыпей и выемок. Это мероприятие наиболее эффективно для грунтов с высоким значением угла внутреннего трения и при крутизне склонов до 1:3.
При большей крутизне склонов целесообразно использовать террасирование откосов выемок и применить подпорные стенки или контрфорсы для откосов насыпей.
5.24. Террасирование следует приурочивать к отметкам кровли наиболее прочных пород и к местам массового выклинивания подземных вод. Ширина террас должна удовлетворять требованиям общей устойчивости оползневого склона к условиям производства работ (не менее 4 - 6 м). На бермах устраивают укрепленные водоотводные канавы, а в местах выхода подземных вод - дренажи и каптажи.
5.25. Полное удаление оползающей массы целесообразно при небольших объемах смещающихся масс (сплывы и оплывины) и плоской поверхности скольжения.
5.26. Работы по срезке оползневых склонов следует, как правило, вести в направлении сверху вниз.
Порядок работ, длину и глубину подрезки, длину захваток при траншейных работах следует назначать с таким расчетом, чтобы локальная подсечка не вызвала нарушения устойчивости склона.
5.27. Удерживающие противооползневые сооружения наиболее целесообразны для укрепления оползневых участков, когда другие мероприятия не позволят достигнуть требуемого коэффициента запаса устойчивости. Во всех случаях устройство удерживающих сооружений необходимо совмещать с мероприятиями по дренированию подземных вод и осушению тела оползня.
5.28. К удерживающим противооползневым сооружениям относятся сооружения и конструкции, воспринимающие оползневое давление смещающихся грунтовых масс и предназначенные для повышения коэффициента устойчивости оползневого массива, расположенного выше проектируемого удерживающего сооружения.
К ним относятся: железобетонные сваи, забивные и буронабивные с ростверком или без него; сваи-шпонки, пересекающие ослабленную зону и заделанные в прочную, устойчивую породу; подпорные стены и контрфорсы, а также анкерные конструкции.
5.29. Конструкцию, размещение и количество удерживающих сооружений на оползневом склоне следует назначать с учетом инженерно-геологических условий оползневого участка, результатов расчетов устойчивости склона и при условии обеспечения требуемого коэффициента запаса устойчивости склона.
5.30. Противооползневые удерживающие сооружения необходимо рассчитывать по прочности и деформативности.
5.31. Расчетная схема и схема нагрузки для удерживающих сооружений глубокого заложения должны учитывать:
условия работы конструкции в пределах толщи оползневых накоплений;
жесткость конструктивных элементов и допускаемые величины смещений частей конструкции;
силовое воздействие с верховой стороны склона на участке от поверхности склона до поверхности скольжения в виде эпюры оползневого давления;
силовое воздействие с низовой стороны удерживающего сооружения в виде эпюры давления отпора, в случае если коэффициент запаса устойчивости Кзап оползневого блока, расположенного за сооружением, не более 1,3;
условия заделки нижней части удерживающего сооружения в устойчивые породы;
усилия от вертикальной нагрузки, которую может воспринимать удерживающее сооружение.
5.32. Прочность свайных сооружений следует рассчитывать из условия Мmax Мр,
где Мmax - максимальный изгибающий момент в сечении удерживающего сооружения от воздействий оползневого давления;
Мр - расчетный момент, воспринимаемый поперечным сечением сваи и определяемый по СНиП II-В.1-62.
Глубину заделки свай ниже поверхности смещения оползня назначают применительно к расчетным схемам опор глубокого заложения.
5.33. Подпорные стены можно применять для удержания небольших оползней, когда оползневое давление незначительно превышает распор призмы обрушения. При больших величинах оползневого давления вместо одной тяжелой стены следует разместить несколько ярусов более легких противооползневых стен, рассчитанных на соответствующую часть оползневого давления.
5.34. Расчеты устойчивости и прочности подпорных стен следует выполнять на основе нормативных документов с учетом:
сдвига в сторону падения склона по плоскости контакта фундамента с основанием;
сдвига по расчетной линии скольжения;
глубинного сдвига ниже подошвы фундамента.
5.35. Противооползневые контрбанкеты (контрфорсы) применяют для усиления контрфорсных частей оползневых склонов и повышения общей устойчивости оползневых склонов. Протяженность контрбанкета, размеры и очертания его профиля назначают по условиям устойчивости всего оползневого склона и самого контрбанкета.
5.36. Расчетами проверяют:
общую устойчивость противооползневого контрбанкета вместе со склоном;
устойчивость тела и откосов контрбанкета на сдвиг по грунту основания, по телу контрбанкета или с захватом основания.
5.37. Противооползневые анкерные конструкции (см. приложение 4) позволяют:
повышать устойчивость подпорных стенок и свайных конструкций путем частичной их разгрузки от оползневого давления;
воспринимать оползневое давление самостоятельно.
5.38. Анкерные конструкции целесообразны при наличии прочных и устойчивых коренных пород, при достаточной прочности (несущей способности) оползневых накоплений. Особенно эффективны анкерные конструкции для укрепления покровных делювиальных или пролювиальных отложений, содержащих свыше 30 - 40 % крупнозернистого материала.
5.39. Для изменения физико-механических свойств грунта целесообразно применять цементацию, силикатизацию, обжиг грунта. Цементация и силикатизация могут быть полезными при борьбе с оползнями, вызванными суффозионными процессами (вынос песка из толщин откоса и др.). Песчаные слои можно закреплять инъецированием жидкого стекла или раствора портландцемента.
Эффективным противооползневым мероприятием для укрепления оползней в лессовидных грунтах и упрочения слабых глинистых прослоек является закрепление их обжигом и прогреванием. Грунты обжигают через скважины диаметром 20 см, используя для этого герметические форсунки, устанавливаемые в устье скважины. При соответствующем расположении скважин путем обжига можно получить массив достаточно прочного укрепленного грунта. Размеры укрепляемого массива определяют на основании расчетов устойчивости склона.
5.40. Эффективность применения того или иного противооползневого мероприятия зависит от точности учета местной обстановки, возможной формы нарушения устойчивости, природы оползневого процесса и условий работы склона.
Приложение 1
Основные инженерно-геологические типы оползней
Поверхностные сплывы - это смещение обильно увлажненных, потерявших свою естественную структуру покровных отложений. Сплывы возникают на склонах и откосах выемок при локальном переувлажнении их атмосферными осадками. Сплывы характеризуются отсутствием фиксированной геологическим строением поверхности скольжения, небольшой глубиной захвата суглинистых отложений (до 1 м) и незначительной площадью развития (ширина 5 - 10 м, длина 10 - 30 м).
Средняя крутизна склонов, к которым приурочены поверхностные сплывы, равна 40, они возникают обычно в нижней и средней частях склонов на высоте 15 - 20 м.
Поверхностные сплывы развиты в предгорных и горных областях, где на склонах имеется маломощный суглинистый покров. Проявляются поверхностные сплывы быстро, со скоростью, достигающей нескольких метров в секунду.
Оплывины по форме и характеру смещения сходны с поверхностными сплывами, но отличаются от них большой глубиной захвата пород смещения и более крупными размерами: длина 50 - 60 м, ширина 10 - 25 м. Оплывины возникают на склонах и откосах выемок при локальном переувлажнении их грунтовыми водами и атмосферными осадками. Смещение обычно происходит по подстилающим коренным породам с глубиной захвата 1,5 - 3 м. Оползневые массы представлены делювиальными суглинками со значительным содержанием крупнообломочного материала. Крутизна склонов, на которых возникают оплывины, равна 30 - 40°. Возникают они обычно в средней части склонов на высоте 25 - 30 м. Скорость смещения оплывин зависит от наклона подстилающих коренных пород и изменяется от нескольких метров в сутки до нескольких метров в секунду.
Оползни - потоки - это смещения вязких грунтовых масс, возникающие, главным образом, в результате промачивания суглинистых отложений грунтовыми водами.
Оползни-потоки приурочены в основном к мощным лессовидным отложениям и отличаются значительной глубиной захвата (10 - 20 м) пород. Поверхность скольжения приурочена к кровле коренных пород, являющихся водоупорным слоем. Особенностью лессовых пород является резкое снижение структурной прочности вследствие обводнения при данной природной нагрузке. При значительных напорах грунтовых вод на контакте с коренными породами лёссовые породы переходят из устойчивого в плывунное состояние, чем подготавливаются условия для образования оползней-потоков.
Крутизна склонов, на которых развиваются оползни-потоки, равна 25 - 35, они возникают обычно на высоте 70 - 80 м. Ширина оползней-потоков в среднем 40 - 60 м, длина достигает 100 - 200 м. Развитие оползней-потоков происходит достаточно быстро, причем оползневые массы распространяются на значительное расстояние от основания склона.
Оползни срезания возникают на склонах и откосах земляного полотна, сложенных однородными лессовидными или слоистыми глинистыми отложениями, с горизонтальным или падающим в глубь склона напластованием. Основными причинами возникновения оползней срезания являются: подрезка склона при устройстве выемки, подмыв склона в основании, перегрузка склона при устройстве насыпи и др.
Смещение земляных масс происходит по криволинейной, близкой к круглоцилиндрической поверхности скольжения. Оползание происходит в виде последовательного смещения блоков, срезающихся от склона и образующих террасовидную поверхность, запрокинутую в сторону склона. Глубина захвата пород смещением изменяется от 5 до 10 - 15 м.
Размеры оползней срезания значительны и достигают в длину 100 - 150 м, в ширину до 80 м. Средняя крутизна склонов, на которых развиваются оползни срезания, равна 25 - 35. Смещение блоков происходит более медленно и не продвигается на значительное расстояние по склону.
Оползни проседания возникают на склонах и откосах выемок, сложенных просадочными лессовидными грунтами, или при наличии в толще склона размягченных глин, плывунных песков, выщелачивающихся пород и т.д. Основная причина, вызывающая оползни проседания, - снижение прочности пород в основании массива при просадке, суффозии, выщелачивании, выдавливании слабых пластичных глинистых слоев и др.
Вертикальное смещение земляных масс происходит по очень крутой криволинейной поверхности скольжения. В верхних частях оползневого массива на поверхности склона образуются оползневые террасы (уступы), с глубокими трещинами. Горизонтальное смещение происходит по слою разжиженного песка или суглинка без образования ярко выраженной поверхности скольжения. Оторвавшиеся массы смещаются скачками, иногда со значительной скоростью. При выдавливании слабых пластичных глинистых слоев у подошвы оползневого массива возникают валы выпирания и не образуется поверхностей скольжения.
Средняя крутизна склонов, на которых образуются оползни проседания, равна 25 - 30. Скорость вертикального смещения может достигать нескольких метров в час; горизонтальное перемещение по склону происходит со скоростью нескольких сантиметров в сутки.
Контактные оползни возникают на склонах и откосах выемок при наличии ярко выраженной, определяемой геологическим строением толщи, поверхности скольжения со значительным углом падения в сторону склона. Смещение оползневого массива происходит по ломаной или плоской поверхности скольжения, обычно приуроченной к зонам ослабленных контактов пород, зонам тектонических нарушений, плоскостям отдельностей и т.п.
Причинами возникновения контактных оползней обычно являются подрезка склона при устройстве выемок или подмыв склона водотоком, пригрузка склона в верхней части, увеличение гидростатического или гидродинамического давления в трещинах или уменьшение сопротивления сдвигу по имеющимся в массиве поверхностям ослабления. Во всех случаях решающую роль играет смачивание поверхности скольжения водой.
Скорость перемещения оползневых масс определяется углом наклона поверхности скольжения к горизонту и может изменяться в широких пределах (от нескольких метров до нескольких сантиметров в год).
Приложение 2
Расчет устойчивости откосов земляного полотна на прочность с учетом их напряженного состояния
Метод оценки устойчивости откосов земляного полотна по прочности (1-е предельное состояние) с учетом напряженного состояния разработан на основе закономерностей статистической теории зернистых сред. Он позволяет оценивать устойчивость грунтовых массивов путем сравнения в расчетной точке сопротивляемости сдвигу грунта при заданных расчетных прочностных характеристиках Cw и jw с касательными напряжениями, действующими по предельной площадке при коэффициенте запаса устойчивости Кзап = 1,?. Метод позволяет определять Кзап откосов земляного полотна однородного сложения при отсутствии фильтрации и выхода грунтовых вод на поверхность откоса.
