Исследование влияния рельефа и состава пород на устойчивость склонов в неблагоприятных инженерно –геологических и сейсмических условиях

Abstract

RU: Цель. В настоящее время интерес инженеров к проблемам оценки устойчивости склонов все больше возрастает в связи с освоением горно-складчатых областей в богатых рудными местораждениями, строительством транспортных магистралей, разработкой карьеров глубиной до нескольких сотен метров открытым способом, с развитием городской инфраструктуры. Согласно мировой статистике, в современной обстановке с инженерно-хозяйственной деятельносью связано около 80% опользневых смещений. Для обеспечения устойчивости и нормальных условий эксплуатации сооружений, взаимодействующих с оползневыми склонами, необходимо оценить устойчивость данного склона с учетом оползнеобразующих факторов. Поэтому в каждом конкретном случае следует выбирать расчетную схему отвечающую механизму данного оползневого процесса. Целью данной работы является, с применением численных экспериментов, исследовать влияние рельефа и состава пород на устойчивость склонов с учетом возводимых зданий и сейсмических воздействий. Методика. С применением метода конечных элементов (ПК ЛИРА) разрабатывается методика расчета склонов с учетом возводимых зданий и сейсмических воздействий. предлагается расчетная модель единой системы «грунтовый массив+ фундаменты + возводимые здания». Результаты. Анализ результатов проведённых численных экспериментов показал, что точность и достоверность расчета прямо зависит от исходных данных, полученных от инженерно-геологических изысканий, поэтому без полноценных и качественных инженерных изысканий расчеты теряют практического смысла и полученные результаты могут привести к аварийным последствиям. При возрастании содержании песчаника на 15% и 30% сильно истощенных и истощенных породах сдвиг сначала уменьшается, потом полностью исчезает, поэтому при расчете устойчивости склонов обязательно, что расчетная модель склона точно описал расположение слоев грунта и их геометрических размеров. Научная новизна. Предложенная расчетная модель единой системы «грунтовый массив + фундаменты + возводимые здания» позволит максимально приближаться к реальному положению: учесть рельеф, состав, наклон и физико-механические характеристики грунтов; состав, геометрия и расположения фундаментов; величины нагрузок, передаваемые на основание, с учетом физической нелинейности грунтов и сейсмики; в единой системе рассмотреть и оценить напряженно-деформированного состояния (НДС) и устойчивость склона; с применением численных экспериментов выбирать оптимальный вариант фундаментов для возводимых зданий. Практическая значимость. По сравнению с существующми нормами и эмпирическими зависимостями использование предложенной расчетной модели существенно улучшит точность, достоверность и надежность полученных результатов для оценки влияния нового строительства на устойчивость склона.

UK: Мета. В даний час інтерес інженерів до проблем оцінки стійкості схилів все більше зростає в зв'язку з освоєнням гірничо-складчастих областей в багатих рудних месторажденіямі, будівництвом транспортних магістралей, розробкою кар'єрів глибиною до декількох сотень метрів відкритим способом, з розвитком міської інфраструктури. Згідно зі світовою статистикою, в сучасній обстановці з інженерно-господарської діяльності згідно пов'язано близько 80% опользневих зсувів. Для забезпечення стійкості і нормальних умов експлуатації споруд, що взаємодіють з зсувними схилами, необхідно оцінити стійкість даного схилу з урахуванням оползнеобразующіх факторів. Тому в кожному конкретному випадку слід вибирати розрахункову схему відповідає механізму даного зсувного процесу. Метою даної роботи є, із застосуванням чисельних експериментів, досліджувати вплив рельєфу і складу порід на стійкість схилів з урахуванням зведених будинків і сейсмічних впливів. Методика. Із застосуванням методу скінченних елементів (ПК ЛІРА) розробляється методика розрахунку схилів з урахуванням зведених будинків і сейсмічних впливів. пропонується розрахункова модель єдиної системи «ґрунтовий масив + фундаменти + зводяться будівлі». Результати. Аналіз результатів проведених чисельних експериментів показав, що точність і достовірність розрахунку прямо залежить від вихідних даних, отриманих від інженерно-геологічних вишукувань, тому без повноцінних і якісних інженерних вишукувань розрахунки втрачають практичного сенсу і отримані результати можуть призвести до аварійних наслідків. При зростанні змісті пісковика на 15% і 30% сильно виснажених і виснажених породах зрушення спочатку зменшується, потім повністю зникає, тому при розрахунку стійкості схилів обов'язково, що розрахункова модель схилу точно описав розташування шарів грунту і їх геометричних розмірів. Наукова новизна. Запропонована розрахункова модель єдиної системи «ґрунтовий масив + фундаменти + зводяться будівлі» дозволить максимально наближатися до реального стану: врахувати рельєф, склад, нахил і фізико-механічні характеристики грунтів; склад, геометрія і розташування фундаментів; величини навантажень, що передаються на підставу, з урахуванням фізичної нелінійності грунтів і сейсміки; в єдиній системі розглянути і оцінити напружено-деформованого стану (НДС) і стійкість схилу; із застосуванням чисельних експериментів вибирати оптимальний варіант фундаментів для зведених будинків. Практична значимість. У порівнянні з существующмі нормами і емпіричними залежностями використання запропонованої розрахункової моделі істотно поліпшить точність, достовірність і надійність отриманих результатів для оцінки впливу нового будівництва на стійкість схилу.

EN: Purpose. At present time the interest of engineers to the problem of assessment of slope stability progressively increases in connection with adoption of mountain-folded regions rich in ore deposits, construction of transport highways, elaboration of quarries of depth up to hundreds meter by the open cut method, development of urban infrastructure. According to world statistic, in present situation, 80% of landslides are connected to engineering-production activities. For the ensuring of the stability and normal operation conditions of structures interacting with landslide slopes, the assessment of the given slope stability considering the landslide generative factors has been necessary. Therefore, in each concrete case the design scheme, corresponding to the land sliding process, should be selected. The purpose of present work is the investigation, using the numerical experiments, of the influence of relief and composition of rocks on the slope stability, considering the buildings under construction and seismic effect. Methodic. Using the method of finite elements (LIRA) the methodic of slope calculation, considering the buildings under construction and seismic effect, is elaborated. The analytical model of uniform system ‘soil massif + foundations + structures under construction’ is proposed. Results. The analysis of results, obtained by the conducted numerical experiments have shown that the preciseness and trustworthiness of calculation directly depends on initial data, obtained by engineering-geological research, therefore, without of full and qualitative engineering investigation the calculation loses the practical sense and results obtained could lead to the accident. At increasing of sandstone content on 15% and 30% in very exhausted and exhausted rocks, the share at first is decreasing, then disappearing at all, therefore in slope stability calculation, the slope calculation model to describe precisely the disposition of soil layers and their geometrical sizes, is necessary. Scientific novelty. Proposed calculation model of uniform system ‘soil massif + foundations + structures under construction’ will allow maximum approximation to the real position: consideration of relief, composition, inclination and physical-mechanical properties of soil; composition, geometry and disposition of foundations; values of loadings, transmitted to the foundations, physical nonlinearity of soils and seismic effect, consideration and assessment of slope deformation mode and stability in uniform system; selection of the optimum versions of foundations for buildings under construction using the numerical experiments. Practical meaning. Comparatively to existing norms and empirical expressions, the use of proposed calculation model will substantially improve the preciseness, trustworthiness and reliability of results of the assessment of influence of new construction on the slope stability.