ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОПОЛЗНЯ С УЧЕТОМ АНИЗОТРОПНОЙ МОДЕЛИ ГРУНТА

1

• Авторы
• Файлы

Бобрович А.С. Статья в формате PDF 119 KB

В наше время решение проблем экологии естественных искусственных водоемов является весьма актуальной задачей. Одной из проблем, которым подвержены водоемы, является образования оползней на их склонах. Разработка надежных противооползневых сооружений - весьма сложная задача, успешное решение которой невозможно без теории количественной оценки устойчивости склонов и развития склоновых деформаций, основанной на комплексе математических моделей, описывающих различные стадии оползневого процесса.

Для оценки оползневой обстановки используют региональные (предназначены для выявления и прогноза степени распространенности оползней для значительных по площади зон) и локальные (используются для оценки и прогноза устойчивости на конкретных участках) методы. Рассмотрим локальные методы, а именно метод круглоцилиндрической поверхности, как наиболее удобный и простой для оценки оползневой опасности для конкретного водоема.

Основным количественным показателем, используемым при локальной оценке и прогнозе устойчивости склонов, является коэффициент устойчивости (коэффициент запаса устойчивости, К_зап), представляющий собой отношение моментов удерживающих и сдвигающих сил. Для их определения используют параметры грунта, взятого с исследуемых склонов, параметры грунта считают анизотропными.

В то же время И.С. Рогозин в книге «Оползни Ульяновска и опыт борьбы с ними» [1] показывает, что в природной обстановке грунт является анизотропным. Математическая модель грунта, учитывающая анизотропность по параметрам угла внутреннего трения и сцепления грунта, показана ниже:

S_pwi=P • tg φ_wi +C_wi

где:

S_pwi - сопротивление глинистого грунта сдвигу при данной нагрузке P и влажности w;

P - действующее нормальное напряжение;

φ_wi - общее значение угла внутреннего трения при угле среза (i) равном углу между горизонталью и нормалью к зеркалу среза;

С_wi - общее сцепление при угле среза (i) равном углу между горизонталью и нормалью к зеркалу среза.

Для определения зависимости j и С от угла среза были проведены измерения и получен следующий результат:

где:

i - угол между горизонталью и нормалью к зеркалу среза (выражен в градусах).
При i>90°, i=180°- i;

 - значение параметра X при i=90° (вертикальный срез);

X_ - значение параметра X при i=0° (горизонтальный срез).

Далее применяя полученную зависимость при определении моментов сил, получим формулы определения коэффициента запаса (коэффициент запаса до образования блокового оползня и коэффициент запаса для образования оползня потока).

При прочих равных условиях К_зап полученный с помощью модели грунта учитывающей анизотропность меньше К_зап рассчитанного без учета анизотропности грунта на 8-10%. Учитывая, что согласно СНиП 2.01.15-90 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования» рекомендованный запас устойчивости составляет 10-15%, (при особых условиях 25%) получим, что типовые значения К_зап завышены и соответствует критическому значению.

Рассчитаем вероятность образования оползня на произвольном участке склона по известному коэффициенту устойчивости. Для этого сделаем следующие допущения:

1. значению К_зап < 1 соответствует вероятность образования оползня P = 100%;
2. значению К_зап = 1 соответствует вероятность образования оползня P = 50%;
3. значению К_зап > 1,25 (К_зап по [2]) соответствует вероятность образования оползня P = 20% (Значение принято условно. Для боле точного нахождения необходима статистическая обработка случаев образования оползней и данных коэффициента устойчивости для них).

Тогда вероятность того, что оползень произойдет равна:

P_сум = Р_блок + Р_пов - Р_блок × Р_пов

где:

Р_блок - вероятность образования блокового оползня;
Р_пов - вероятность образования поверхностного оползня.

На основании сказанного выше разработан программный продукт, позволяющий по известным параметрам грунта и геометрии склона (объемная модель) определить вероятность образования оползня и изменение геометрии склона под его воздействием.

В результате работы программы было установлено три участка возможного образования оползня (правый берег р. Волги), в настоящее время на двух из них произошел оползень.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Рогозин И.С. «Оползни Ульяновска и опыт борьбы с ними» //М. Издателство «Академии наука» СССР 1961г
2. СНиП 2.01.15-90 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования»

---