Исследование влияния заглубления сваи на устойчивость склонов

Abstract

RU: Цель. Проблемы оценки и устойчивости склонов и прогноза оползней приобрели особую актуальность в последние десятилетия. В настоящее время интерес инженеров к проблемам оценки устойчивости склонов все больше возрастает в связи с освоением горно-складчатых областей в богатых рудными месторождениями, строительством транспортных магистралей, разработкой карьеров глубиной до нескольких сотен метров открытым способом, с развитием городской инфраструктуры. Оценка устойчивости естественных склонов, как правило, связана со строительством и эксплуатацией инженерных сооружений. 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 заглубления сваи на устойчивость склонов. Методика. Для оценки влияния заглубления сваи на устойчивость склонов предлагается расчетная модель единой системы «склон + сваи + возводимые здания». Результаты. Как показал анализ результатов проведённых численных экспериментов, предложенная модель расчёта устойчивости склона обеспечивает соответствующие изменение напряжённо-деформированного состояния склона даже при небольших изменениях в исходных данных. Поэтому надёжность и достоверность полученных результатов целиком зависит от точности данных инженерно-геологических обследований конкретного исследуемого объекта. Анализ результатов проведённых численных экспериментов показал, что в сложных инженерно-геологических условиях и в сейсмически опасных регионах даже в тех случаях, когда строительная площадка согласно строительным нормам неблагоприятная (угол уклона рельефа больше 15°) и при катаклиническом составе склона возможно повышение коэффициента устойчивости склона до такого значения, которое удовлетворяет требования строительных норм. Научная новизна. Предложенная расчетная модель единой системы «склон + сваи + 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 НДС и устойчивость склона; с применением численных экспериментов выбирать оптимальный вариант фундаментов для возводимых зданий. Практическая значимость. По сравнению с существующими 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. Проблеми оцінки та стійкості схилів і прогнозу зсувів набули особливої актуальності в останні десятиліття. В даний час інтерес інженерів до проблем оцінки стійкості схилів все більше зростає в зв'язку з освоєнням гірничо-складчастих областей в багатих рудними родовищами, будівництвом транспортних магістралей, розробкою кар'єрів глибиною до декількох сотень метрів відкритим способом, з розвитком міської інфраструктури. Оцінка стійкості природних схилів, як правило, пов'язана з будівництвом та експлуатацією інженерних споруд. 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 заглиблення палі на стійкість схилів. Методика. Для оцінки впливу заглиблення палі на стійкість схилів пропонується розрахункова модель єдиної системи «схил + палі + зводяться будівлі». Результати. Як показав аналіз результатів проведених чисельних експериментів, запропонована модель розрахунку стійкості схилу забезпечує відповідні зміни напружено-деформованого стану схилу навіть при невеликих змінах у вихідних даних. Тому надійність і достовірність отриманих результатів цілком залежить від точності даних інженерно-геологічних обстежень конкретного досліджуваного об'єкта. Аналіз результатів проведених чисельних експериментів показав, що в складних інженерно-геологічних умовах і в сейсмічно небезпечних регіонах навіть у тих випадках, коли будівельний майданчик відповідно до будівельних норм несприятлива (кут ухилу рельєфу більше 15 °) і при катаклініческом складі схилу можливе підвищення коефіцієнта стійкості схилу до такого значення, яке задовольняє вимоги будівельних норм. Наукова новизна. Запропонована розрахункова модель єдиної системи «схил + палі + 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 ПДВ і стійкість схилу; із застосуванням чисельних експериментів вибирати оптимальний варіант фундаментів для зведених будинків. Практична значимість. У порівнянні з існуючими 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: Purpoze. The problem of slope stability assessment and landslide prediction acquire the special actuality in last decades. At present, interest of engineers to the problem of the slope stability is growing in connection with development of the mountainous-folded regions, having rich mineral deposits, development of thoroughfares, elaboration of mines with depth up to hundred meters by open-cut mining, advance of the city infrastructure. The assessment of the stability of natural slopes, as a rule, connected with the construction and exploitation of engineering structures. For the ensuring of the stability and normal exploitation conditions of the structures, interacting with the sliding slopes, the assessment of the given slope, considering the landslide forming factors, is necessary. So, the design model, corresponding to the mechanism of the given sliding process should be chosen for the every instance. The goal of the present work is the investigation of the pile embedding influence on the slope stability, using the numerical experiments. Methodology. For the assessment of the pile embedding influence on the slope stability design model of the uniform system `slope + pile + building under construction is proposed. Findings. As analysis of conducted numerical experiments has shown, the proposed model of slope stability design ensures corresponding change of slope deformation mode even at the small changes in the raw data. Therefore the reliability and credibility of results obtained entirely depends on the preciseness of the data of engineering-geological investigations of the special object under investigation. The analysis of conducted numerical experiments has shown that in complex engineering-geological conditions and in earthquake prone regions, even in case, when the building area, according to construction standards, unfavorable (inclination angle greater than 150) and at cataclinal structure of the slope, the factor of slope stability can be increased up to the value, meeting the standard requirements. Originality. The proposed model „slope + pile+ building under construction“ allows to approximate maximally to the real state: considering the relief, structure, inclination and the soil physical-mechanical properties; structure, geometry and location of foundations; the value of the loading, passing to the foundation, considering the soil physical nonlinearity and seismicity; to examine in the uniform system and assess the slope deformation mode and stability; to select the optimum version of the foundations for the buildings under construction. Practical value. In comparison with the existing standards and empirical dependences, the use of the proposed design model will substantially improve the preciseness, trustworthiness and reliability of the results obtained for the assessment of the new construction on the slope stability.