Устойчивости откоса от оползней
9.1. СТРОИТЕЛЬСТВО НА СКЛОНЕ
9.1. СТРОИТЕЛЬСТВО НА СКЛОНЕ
Строительство на склонах — достаточно распространенное исходное условие для индивидуальных застройщиков. Это горы, берега рек, озер и морей, неудобья в зоне оврагов или моренных гряд, склоны сопок или небольших пригорков.
На что следует обратить внимание при строительстве на склонах или около откосов?
Для начала следует разобраться в механизмах обрушения грунта на склонах и в мероприятиях, предотвращающих эти процессы.
Очевидно, что вероятность обрушения грунта на склоне (нарушение устойчивости откосов) тем больше, чем круче уклон. При уклонах до 10% грунт не теряет свою устойчивость, и все мероприятия сводятся к устройству ростверка переменного поперечного сечения (рис. 155, 156). При больших уклонах вероятность перемещений грунта от веса дома увеличивается.
Существует несколько видов нарушения устойчивости откосов:
оползни вращения — когда массы грунта сползают по криволинейным поверхностям скольжения (рис. 172, а);
оползни скольжения — когда массы грунта сползают по подстилающей породе (рис. 172, б);
оползни разжижения — когда в результате повышения влажности происходит разжижение грунта;
оползни медленного течения — когда грунт как очень вязкое тело постепенно сползает по склону, при этом поверхностные слои перемещаются быстрее нижерасположенных (рис. 172, в);
оползни обрушения — когда разрушается основание откоса (выдавливание, суффозия…) и часть массива грунта откалывается, а иногда даже опрокидывается (рис. 172, г).
Рис. 172. Основные виды оползней: А — оползень вращения; Б — оползень скольжения; В — оползень медленного течения; Г — оползень обрушения
Причины потери устойчивости откосов:
— увеличение внешней нагрузки;
— устранение боковой опоры грунта в результате разработки траншей и котлованов;
— большая крутизна откоса;
— повышение влажности грунта (приводит к увеличению веса и к снижению сил сцепления и трения в грунте).
В ряде случаев потеря устойчивости грунта происходит одновременно по нескольким причинам.
Обследования большинства оползней показали, что в однородных грунтах потеря устойчивости происходит по круглоцилиндрической поверхности скольжения (рис. 172, а).
Основная мера по увеличению устойчивости откосов — снижение влажности грунта. С этой целью регулируют сток поверхностных вод, проводят дренирование подземных вод (глубокие дрены, туннели, колодцы).
Радикальные меры повышения устойчивости откоса: снижение крутизны, устранение размыва основания в нижней части, максимально возможное удаление строения от склона. При разработке траншеи около строения ее стенки закрепляют прочными и жесткими распорками (рис. 173, а). При небольшой глубине вдоль откоса располагают набивные сваи, устраивают подпорные стенки, шпунтовые ограждения (рис. 173, б) или укладывают пригрузы на склоны откосов (рис. 173, в).
Рис. 173. Закрепление откосов: А — распорками; Б — шпунтовым ограждением; В — пригрузом, уложенным на склон
На склоне строительную площадку готовят с перераспределением грунта. Такая площадка может быть одноуровневая (рис. 174) или двухуровневая. В последнем варианте фундамент, помимо опор и ростверка, включает внутреннюю подпорную стенку, которая является стеной цокольного этажа (рис. 175.). При двухуровневой строительной площадке объем перераспределяемого грунта почти в два раза меньше, чем в одноуровневой. Кроме того, архитектурные решения с обустройством цокольного этажа могут оказаться более привлекательными.
Рис. 174. Устройство строительной площадки на склоне: 1 — насыпной грунт; 2 — подпорная стенка; 3 — строение; 4 — опоры фундамента
Рис. 175. Устройство двухуровневой строительной площадки на склоне: 1 — насыпной грунт; 2 — подпорная стенка; 3 — строение; 4 — опоры фундамента; 5 — замок: 6 — внутренняя подпорная стенка
Обращаем внимание на то, что под ростверком и внутренней подпорной стенкой воздушный зазор должен быть сохранен.
При уклоне строительной площадки больше 10% саму опору следует ввести в тело ростверка на 4…6 см, а арматуру опор фундамента — не менее чем на 20 см (рис. 157). Для армирования опор желательно применить прутки диаметром не менее 10 мм. Жесткое соединение опор с ростверком уменьшит вероятность потери устойчивости основания как оползня медленного течения (рис. 172, в).
Житель Истринского района Подмосковья (в прошлом работал ведущим специалистом по проектированию сложных авиационных систем) освоил участок с относительно большим уклоном (рис. 176). Три яруса фундаментных плит толщиной около 15 см были отлиты на песчаной подготовке толщиной около 30 см. Перед началом бетонирования железобетонных плит на песок укладывалась рулонная теплоизоляция (пенополиэтилен) толщиной около 10 мм. Бетонирование ярусов выполнялось снизу, по мере возведения стен. Сверху плиты усиливались слоем керамзитобетона с арматурной сеткой (толщина слоя — около 10 см). Внешние стены первого этажа возводились с ТИСЭ-2 в два слоя с утеплителем посередине и в пустотах; остальные внешине стены возводились с ТИСЭ-3 (без мостков холода); внутренние — с ТИСЭ-3 по классическому варианту. Обустройство участка было связано с возведением трех подпорных стен (внизу участка, по линии стены в три этажа, по верхнему ограждению). Два боковых ограждения участка по линии склона создавались с использованием опалубки ТИСЭ-2. Участок оборудован эффективной дренажной системой, исключающей переувлажнение грунта (см. фотоприложение).
Рис. 176. Участок на склоне: 1 — линия склона первоначальная; 2 — подпорная стенка; 3 — насыпной грунт; 4 — плиты фундамента
Причины и природа оползней
Оползни — довольно обычное явление в местах, где активно идут процессы эрозии склонов. Они случаются, когда массы породы, слагающие горные склоны, теряют опору и стабильность. Такое происходит в результате подмыва водой, сейсмических воздействий, ослабления прочности пород вследствие выветривания, а также переувлажнения подземными водами или осадками. Чревата оползнями и непродуманная хозяйственная деятельность человека, к примеру строительство, проводимое без учета геологических условий. Значительную оползневую опасность таят в себе и отвалы пород вблизи карьеров и шахт.
Мощные оползни случаются, как правило, в результате проявления нескольких факторов одновременно. К примеру, на склонах при чередовании водоупорных глинистых и водоносных (водопроницаемых) песчано-гравийных пород. Особенно если такие пласты пересечены трещинами, направленными вдоль склона.
1. Способ. Обнаружение и оценивание степени угрозы
Относится к пассивным методам. Проводится путем отслеживания движения грунтов, грунтовых вод и прогнозированием возможных последствий. Для оценки проводятся геологические и инженерные изыскания путем бурения для забора керна, сейсмологических замеров, определения уровня грунтовых вод, лабораторных исследований структуры грунтов. На основании полученных результатов проводится моделирование возможных в будущем ситуаций и прогноз рисков и ущерба.
Последствия оползней
Опасны те оползни, что сходят в населенной местности. Даже незначительное обрушение породы смертельно для оказавшегося на пути человека. Человек, засыпанный землей, через пару минут погибает от недостатка воздуха и давления на тело.
Но ситуация гораздо печальнее, если сошел оползень крупного размера. Для поражающих факторов оползней характерна масштабность. Под огромной массой земли погребаются здания, автомобили, сельскохозяйственные угодья, промышленные и инфраструктурные объекты. Если эвакуация запоздала, жертвы исчисляются десятками, даже сотнями.
Чтобы последствия оползней оказались минимальными, в населенных районах должны ответственно работать специальные службы: обследовать склоны, прилегающие к жилым и промышленным постройкам, транспортным путям, фиксировать даже незначительные сдвиги пород.
Оползни считают не самым страшным и разрушительным явлением. Но, несмотря на относительно небольшое количество человеческих жертв, материальный ущерб выходит значительный. От коварного природного явления можно оградиться, принимая определенные меры предосторожности: сооружая укрепления, высаживая на склонах древесную растительность.
Выводы и рекомендации
Крупные оползни могут парализовать жизнь в больших и малых населенных пунктах. Восстановительные работы занимают продолжительное время и требуют больших финансовых затрат. Чтобы свести потери к минимуму, в опасных районах проводят мероприятия, которые позволят избежать потерь и катастроф. Это, прежде всего, прогнозирование событий.
Специалисты делают экстренные, краткосрочные и долгосрочные прогнозы и выдают рекомендации спасательным службам и местным властям. Экстренные прогнозы (оповещения) делают за несколько дней, часов или даже минут, чтобы спасти людей, животных и имущество.
Население и предприятия получают рекомендации, как следует действовать в случае активного движения грунта. В случае сигнала оповещения нужно покинуть дома, взять с собой документы, детей и животных, ценные вещи, теплую одежду и выйти на безопасное место, двигаясь вверх. Нельзя приближаться к каменно-грязевому валу и пытаться преодолеть его «в лоб». Период движения оползня нужно переждать на безопасном участке, который находится выше места отрыва пород. В район бедствия можно возвращаться только после разрешения служб спасения.
Выравнивание
При небольшом уклоне почвы (5-7%) наиболее выгодным является искусственное выравнивание участка, приближающее его кривизну к идеальной. Также вариант с выравниванием используется в тех случаях, когда рельеф земли под строительство искажён неглубокими складками. При помощи подсыпки грунта пологий склон холма «надстраивается» до кривизны, подходящей для строительства типового дома без подвала. Особое внимание необходимо уделить территории, покрытой глинистой или торфяной почвой. Во время дождей и весеннего таяния снегов эти суглинок и торф вспучиваются и деформируются, из-за чего слой подсыпанного грунта может сползти вниз по склону, вызвав просадку фундамента. Оптимальным решением для неустойчивых видов грунта являются набирающие популярность геосинтетические материалы: георешетки и геотекстиль. Для склона холма подойдёт газонная решётка — ячеистая конструкция из бетона или полимеров, придающая дополнительную прочность грунту. Технология установления газонной решётки предполагает уплотнение верхнего слоя почвы механическим путём и укрепление его пластиковой решёткой, усиленной заглублёнными в грунт железными штырями. Поверх пластиковой сетки насыпается слой плодородной почвы, а сверху укладывается бетонная георешётка. После того, как в ячейках решётки прорастёт высаженная газонная трава, склон получит дополнительную прочность за счёт её корневой системы, пронизывающей верхний слой грунта.
Самый катастрофичный обвал в мире
Самый крупный обвал – это Усойский, случившийся в 1911 году зимой на Центральном Памире (на территории бывшего кишлака Усой). Со склонов Музкольского хребта, находящегося на высоте 5 тыс. метров над уровнем моря, в долину речки Мургаб обрушилось немыслимое количество обломков скал и грунтовых масс. Во время происходящего обвала на этой территории наблюдалось землетрясение.
Объем обрушившейся массы составил 2,2 млрд кубических метра. Последствием разрушительного процесса стало появление естественной огромной плотины, перекрывшей реку Мургаб и, как следствие, образование озера Сарезское длиной 75 километров и шириной до 3,4 км. Его максимальная глубина – 505 метров.
После тщательного изучения местности и произведенных расчетов специалистами были сделаны следующие выводы: эпицентр землетрясения располагался в том же месте, где случился обвал, причем, энергия обоих катаклизмов оказалась равной. Выходит, что причиной землетрясения был обвал.
До сих пор никому не известно, были ли когда-либо на земном шаре подобные, феноменальных объемов обвалы.
После многолетних геологических исследований секреты знаменитой Усойской катастрофы были раскрыты. Пласты, простирающиеся на склонах гор, имеют уклон в направлении долины р. Мургаб. Наиболее крепкие и прочные породы были расположены выше мягких подстилающих. В течение многих тысячелетий река Мургаб подмывала крутые склоны долины, чем и было вызвано ослабление связи пород с материнским основанием.
Камни обрушивались с силой, которая привела к порождению мощной сейсмической волны, несколько раз обежавшей вокруг Земли и зарегистрированной всеми сейсмическими станциями мира.
Предупреждение населения
Об опасности землетрясений, оползней и селей население предупреждают за несколько десятков минут, в лучшем случае за несколько часов. Чтобы оповестить крупный населенный район, сигнал тревоги подается с помощью сирены, также дикторы сообщают об опасности по телевизору и радио.
Основными поражающими факторами у оползней и селей являются горные валуны, которые сталкиваются друг с другом во время своего движения с гор. Приближение горных пород можно определить по характерному громкому звуку перекатывающихся камней.
Население, проживающее в особо опасной горной местности, где возможен сход снежных лавин, селей и оползней, должно знать, с какой стороны может прийти беда, каков будет характер разрушений. Также жителям следует хорошо знать пути эвакуации.
В таких населенных пунктах должны быть укреплены дома и территории, на которых они возведены. Если об опасности известно заранее, проводится срочная эвакуация населения, имущества и животных в безопасные районы. Перед выездом из дома следует забрать с собой наиболее ценные вещи. Остальное имущество, которое невозможно забрать с собой, следует упаковать для защиты от грязи и воды. Двери и окна следует закрыть. Также необходимо закрыть отверстие для вентиляции. В обязательном порядке следует перекрыть воду и газ, отключить электричество. Ядовитые и легковоспламеняющиеся вещества необходимо вынести из дома, их помещают в отдаленных от жилья ямах.
Если население не было предупреждено заранее об оползнях и селях, каждый житель должен самостоятельно найти убежище. Также необходимо помочь спрятаться детям и престарелым людям.
После окончания стихийного бедствия следует убедиться в отсутствии опасности, покинуть убежище и приступить к поиску пострадавших, при необходимости нужно оказать им помощь.
