ПРОТИВООПОЛЗНЕВОЕ СООРУЖЕНИЕ

Предложено противооползневое сооружение, включающее сваи или короткие (по длине) вертикальные стены, устроенные в толще оползня и заделанные в основание оползня, в котором сваи или короткие вертикальные сте-ны расположены по сомкнутым в ряд отрез-кам кривых линий, например, по дугам круга или параболам, выпуклость которых направ-лена вверх по склону.
Сомкнутые в ряд отрезки кривых линий могут быть наложены друг на друга со смещением, например, удвоены или утроены со смещени-ем, соответственно, на пол шага или на треть шага.
Сваи или короткие вертикальные стены могут быть устроены в виде шпонок впределах ча-сти оползня, где коэффициент устойчивости склона меньше расчетного коэффициента устойчивости.
Сваи или короткие вертикальные стены эф-фективнее формировать из смеси, включаю-щей крупно- и мелкодисперсные жесткие грун-товые материалы, в которой массовая доля крупнодисперсной части составляет 40-70 %, а размер частиц не превышает 30 мм. Опти-мальное соотношение частей - примерно 1:1
Смесь может включать тонкодисперсную до-бавку, массовая доля которой составляет 20-35 % от мелкодисперсной части и (или) вяжу-щую добавку, массовая доля которой со-ставляет 4-12 % от мелкодисперсной части или от суммы мелко- и тонкодисперсных ча-стей.

Изобретение относится к области строи-тельства, в частности, к устройствам, обеспе-чивающим устойчивость склонов и откосов.
Известны противооползневые сооруже-ния, устраиваемые методами механического крепления откосов (склонов) и включающие ряды железобетонных свай или отдельных свайных кустов, а также железобетонных столбов, в том числе свай в виде шпонок в твердых грунтах с четко выраженной ослаб-ленной поверхностью, описанные в книге [1], стр. 167 и 241, а также в книге [2], стр. 329-330. Равномерное расположение свай и примене-ние высокопрочных материалов, как бетон и железобетон имеют ряд недостатков, в числе которых возможность обтекания свай грунтом и неполное использование несущей способ-ности конструкций в целом и материала свай в частности, особенно в верхней части оползня, где отсутствует сдвиг (скашивание) грунта. Наиболее проявляются эти недостатки в слу-чае условной однородности толщи грунта на большую глубину, т. е. при отсутствии явно выраженной линии скольжения (сползания) по поверхности подстилающего оползень слоя грунта с более лучшими прочностными и жесткостными характеристиками. При обтека-нии свай грунтом фактически сваи частично или полностью выключаются из работы, соот-ветственно не обеспечивается совместная их работа с грунтом.
Наиболее близким к предлагаемому явля-ется противооползневое сооружение по ав-торскому свидетельству СССР № 990972 [3], включающее вертикальные стены, заделанные в подстилающее оползень основание, в кото-ром вертикальные стены расположены вдоль оползня с уменьшением расстояния между смежными стенами в направлении к нижней границе оползня. Несмотря на неравномерное расположение вертикальных стен - учащение их количества в направлении к нижней границе оползня, применение высокопрочных матери-алов, как бетон и железобетон не позволяют полностью исключить возможность обтекания стен грунтом. Сохраняется и неполное ис-пользование несущей способности конструк-ций в целом и материала стен в частности, особенно в части оползня, где отсутствует сдвиг (скашивание) грунта.
Частично можно снять вышеуказанные не-достатки применением менее прочных мате-риалов, чем бетон или железобетон. Напри-мер, для формирования набивной сваи при глубинном уплотнении просадочных грунтов пробивкой скважин используются жесткие дисперсные грунтовые материалы. В качестве таковых служат щебень, гравий, песчано - гравийная смесь, шлак и им подобные мате-риалы Щ, стр. 196. Однако такой подход сни-мает проблему неполностью. Кроме того, недостатком этих материалов является их высокая водопроницаемость, что в случае попадания воды в тело свай приводит к уско-рению водонасыщения и, следовательно, к снижению прочностных и деформативных характеристик массива неводонасыщенного грунта.
Цель изобретения - устранение вышеука-занных недостатков, т.е. снижение возможно-сти обтекания грунтом свай или вертикальных стен, более полное использование их несу-щей способности и резкое снижение водопро-ницемости материала свай или вертикальных стен.
Поставленная цель достигается путем применения противооползневого сооружения, включающего сваи или короткие (по длине) вертикальные стены, устроенные в толще оползня и заделанные в основание оползня, в котором сваи или короткие вертикальные сте-ны расположены по сомкнутым в ряд отрез-кам кривых линий, например, по дугам круга или параболам, выпуклость которых направ-лена вверх по склону.
Сомкнутые в ряд отрезки кривых линий могут быть наложены друг на друга со сме-щением, например, удвоены со смещением на пол шага либо утроены со смещением на треть шага.
Короткие вертикальные стены имеют дли-ну, равную от 2 до 6 толщин стены.
Сваи или короткие вертикальные стены могут быть устроены в виде шпонок в преде-лах части оползня, где коэффициент устойчи-вости склона меньше расчетного коэффици-ента устойчивости. Предпочтительно, если оголовки свай или верхняя часть коротких вертикальных стен заделаны на величину 0,5-2 поперечного размера сваи или толщины вер-тикальной стены в часть оползня, где коэф-фициент устойчивости склона выше расчетно-го коэффициента устойчивости,.
Сваи или вертикальные стены противо-оползневого сооружения эффективнее фор-мировать из смеси, включающей крупнодис-персный (щебень, гравий и т. п.) и мелкодис-персный (различные пески) жесткие грунтовые материалы, в которой массовая доля крупно-дисперсного жесткого грунтового материала составляет 40-70 "/о, а размер частиц не пре-вышает 30 мм, остальное мелкодисперсный жесткий грунтовый материал. При этом опти-мальное соотношение крупнодисперсного и мелкодисперсного частей в смеси составляет примерно 1: 1.
Смесь может включать тонкодисперсную добавку, например, глинистый грунт, причем массовая доля тонкодисперсной добавки со-ставляет 20-35 "/о от массы мелкодисперсно-го жесткого грунтового материала.
Смесь может включать вяжущую добавку, например, известь, причем массовая доля вяжущей добавки составляет 4-12% от массы мелкодисперсного жесткого грунтового мате-риала либо от общей массы мелкодисперсно-го жесткого грунтового материала и тонко-дисперсной добавки.
Смесь может включать известково-грунтовую смесь, массовая доля которой составляет 20-35 % от общей массы мелко-дисперсного жесткого грунтового материала, причем массовое соотношение извести к гли-нистому грунту составляет от 1:25 до 1:8.
Предлагаемое в качестве изобретения решение поясняется чертежами.
На фиг.1а в плане показаны противо-оползневое сооружение, устроенное из свай (1), расположенных по сомкнутым в ряд от-резкам кривых линий (Ц *по дугам круга), вы-пуклость которых направлена вверх по скло-ну, а также верхняя бровка (3) склона и его нижняя граница (4), а на фиг. 16 изображено то же из коротких вертикальных стен (5).
На фиг.2 показан разрез по линии А-А (фиг.1) склона (6), где сваи (1) расположены в пределах оползня (А), ограниченного поверх-ностью ожидаемого сдвига (7) и заделаны в основание оползня (Б).
На фиг.За показано расположение свай (1) по сомкнутым в ряд отрезкам кривых линий (1) (по дугам круга), наложенных друг на друга (удвоенных) со смещением на пол шага (//2), а на фиг.Зб расположение коротких вертикаль-ных стен (5) по утроенным дугам круга (2) со смещением на треть шага (//З).
На фиг.4 показан разрез по линии Б-Б (фиг.3) склона (6) со сваями (1), расположен-ными в пределах части оползня (А2), где ко-эффициент устойчивости склона меньше рас-четного коэффициента устойчивости. Каждая свая своим острием заделана в основание оползня (Б), а оголовком - в часть оползня (А1), где коэффициент устойчивости склона выше расчетного коэффициента устойчиво-сти. Часть оползня (А2) ограничена меньше линиями (8) и (9), в пределах которой величи-на коэффициента устойчивости склона фавна величина расчетного коэффициента устойчи-вости.
На фиг.5 показано то же, что и на фиг.4 в варианте с короткими вертикальными стенами (5)
Как известно, форму оползня склона (от-коса), сложенного относительно однородны-ми грунтами на большую глубину, т. е. при отсутствии явно выраженной линии скольже-ния (сползания) по поверхности подстилаю-щего оползень слоя грунта с более лучшими прочностными и жесткостными характеристи-ками, можно определить как форму '*обрушение со срезом и вращением" [1], стр. 195-202. Основным методом расчета в таких случаях является метод "круглоцилиндриче-ских поверхностей скольжения" [1-1, стр. 205-226, при котором считается, что оползневой массив находится под воздействием двух моментов - вращающего (Мвр) и удерживаю-щего (Муд). Коэффициент устойчивости отко-са определяется как 1*зап=Муд/Мвр.
На практике откос считается устойчивым, если по любой из предполагаемых поверхно-стей скольжения (см. фиг.2, поверхность ожи-даемого сдвига 7) будет 1*зап = 1,25-1,5 и выше. Если же по какой-нибудь поверхности или семейству поверхностей (см. фиг.4, об-ласть между линиями 8 и 9) значение Ь-зал будет меньше указанных выше величин, то требуется искусственное повышение устойчи-вости откоса, например, устройством проти-вооползневых сооружений.
Одним из методов возведения противо-оползневых сооружений являются устройство свай или вертикальных стен в толще оползня. Ниже все пояснения даны на примере свай, но они будут относиться и к вертикальным сте-нам.
Для обеспечения совместной работы свай с грунтом и предлагается это изобретение, суть которого - расположить сваи в пределах оползневого откоса так, чтобы они создавали некий "ряд сводов", способных передать дав-ление из верхней части откоса "по цепочке" в нижнюю его часть, вовлекая в работу как сваи, расположенные по одной кривой линии, так и межсвайный грунт (фиг.1). Более эффек-тивно, если "ряд сводов" будут наложены друг на друга со смещением (фиг.3). Подоб-ный эффект используется при армировании просадочных грунтов [5].
Отметим, что устройство свай эффектив-но лишь в пределах части оползня, где вели-чина коэффициента устойчивости меньше, чем *зал = 1,25-1,5, т. е. в пределах двух поверх-ностей, ограничивающих область с недоста-точным коэффициентом устойчивости (см. фиг.4, область между линиями 8 и 9). Сваи, устраиваемые выше этой области (в части А1) просто не работают, хотя и будут находиться в пределах толщи оползня (А). Достаточно лишь заделка оголовков свай и их острия на некоторую величину (на величину 0,5-2 попе-речного размера сваи) в пределы, обозначен-ные соответственно А, и Б.
Предлагаемое противооползневое со-оружение наименее эффективно будет рабо-тать в случае устройства свай из высокопроч-ных и жестких (по сравнению с грунтом) мате-риалов, таких как бетон и железобетон, из-за резкого скачка напряжения на границе "свая-грунт". Поэтому предлагаются более эффек-тивные материалы (с намного меньшим скач-ком напряжений) в виде смесей из жестких и мягких грунтовых материалов, а также вяжу-щих.
Смесь может включать
- крупнодисперсный, например, щебень, гравий и т. п., и мелкодисперсный, например, песок, жесткие грунтовые материалы, в кото-ром массовая доля крупнодисперсного жест-кого грунтового материала составляет 40-70 %, а размер частиц не превышает 30 мм, остальное мелкодисперсный жесткий грунто-вый материал. Оптимальное соотношение крупнодисперсного и мелкодисперсного жест-ких грунтовых материалов в такой смеси со-ставляет примерно 1:1, Такая смесь имеет сравнительно высокие значения плотности (1,9- 2,1 г/см*) и угла внутреннего трения (до 50°);
-дополнительно вяжущую добавку (при необходимости увеличения прочности смеси), например, известь, причем массовая доля вяжущей добавки составляет 4-11% от массы мелкодисперсного жесткого грунтового мате-риала, оптимально 8-10%. Повышение проч-ности от увеличения доли вяжущего выше 12% несущественно, поэтому неэкономично,
-дополнительно тонкодисперсную добав-ку (при необходимости снижения водопрони-цаемости смеси), например, местный глини-стый грунт, причем массовая доля тонкодис-персной добавки составляет 20-35 °/о от мас-сы мелкодисперсного жесткого грунтового материала. При этом конечно происходит некоторое снижение прочности смеси, что неизбежно, но оно будет заметным и нежела-тельным при увеличении доли тонкодисперс-ной добавки выше 35%;
- дополнительно как тонкодисперсную добавку, так и вяжущую добавку (при необхо-димости увеличения прочности и снижения водопроницаемости смеси), причем массовая доля вяжущей добавки составляет 4-12% от общей массы мелкодисперсного жесткого грунтового материала и тонкодисперсной добавки. Как вариант - известково- грунтовую смесь, массовая доля которой составляет 20-35 °/о от массы мелкодисперсного жесткого грунтового материала, причем массовое со-отношение извести к глинистому грунту со-ставляет от 1 :25 до 1 :8.
Опытным путем установлено, что при вы-ходе параметров составных частей смесей за указанные пределы наблюдается резкое сни-жение эффективности применения таких сме-сей.
Прочностные характеристики предлагае-мых смесей находятся в пределах 0,5-6 Мпа, что существенно выше аналогичных характе-ристик грунтов (0,1-0,3 МПа), но значительно меньше характеристик бетона или железобе-тона (10-40 Мпа).
При использовании в качестве элементов противооползневого сооружения вертикаль-ных стен, необходимо, чтобы они были корот-кими по длине - от 2 до 6 толщин стены. При выходе за пределы этих величин идея, зало-женная в основу изобретения, не реализуется.