В ПНИПУ выяснили, как предотвратить опасные грунтовые оползни в городе

4.4

Оползни вызывают разрушения и аварии жилых и производственных зданий, что приводит к экономическому ущербу и к гибели людей. Для повышения устойчивости насыпей широко применяется армирование строительными геосинтетическими материалами, например, геоячейками, георешеткой и геотекстилем. Но в некоторых случаях, например, при сильных динамических нагрузках или сезоннопромерзающих грунтах, они не обеспечивают нужную устойчивость склона. Ученые Пермского Политеха выяснили, стоит ли заменять геосинтетик альтернативой — бетонными монолитными плитами.

ПНИПУ

# грунт

# здания

# мосты

# оползни

# строительство

В ПНИПУ выяснили, как предотвратить опасные грунтовые оползни в городе / © Getty images / Автор: Caristania Fabricius

Исследование опубликовано в журнале «Геотехника Беларуси: наука и практика». Материалы международной конференции. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Анализ устойчивости насыпей – важная задача гражданского и промышленного строительства. Это особенно актуально в местах, где большое количество зданий и сооружений располагается вдоль оврагов, склонов долин рек, откосов транспортных магистралей. Именно в таких местах чаще всего сходят оползни, а сток поверхностных вод не всегда бывает организован.

Чтобы сократить количество чрезвычайных ситуаций, строители укрепляют склоны подпорными стенами с использованием геосинтетических материалов. Геосинтетик – это материал, в составе которого есть синтетические полимеры (полиэтилен, полиамид, полиэстер и другие), он в совокупности с грунтом равномерно перераспределяет нагрузку склона и увеличивает его прочность и устойчивость. Применение геосинтетика экономически выгодно, потому что не требует больших трудозатрат, связанных с бетонными и земляными работами.

Изолинии безразмерных вертикальных (а), горизонтальных (б) и касательных (в); напряжений; наиболее вероятная линия скольжения и области пластических деформаций (г) в однородной грунтовой насыпи при устройстве в ее основании тонкой монолитной бетонной плиты толщиной 0,01h / © Пресс-служба ПНИПУ

Однако, в некоторых случаях (значительные статические и динамические нагрузки, вспучивание грунта при отрицательных температурах, вызванное возрастающим присутствием льда, при сезоннопромерзающих грунтах) применение геосинтетических материалов не всегда может обеспечить устойчивость склонов. Ученые ПНИПУ предлагают в этом случае в качестве альтернативы использовать для высоких грунтовых насыпей тонкие бетонные монолитные плиты.

Их преимущество состоит в том, что они изготавливаются прямо на месте и имеют сквозные вертикальные отверстия в виде усеченных к низу конусов. Эти конусы обеспечивают фильтрацию поверхностных и грунтовых вод через грунтовый массив откосов, а также дают более прочное сцепление плит с землей. Такие плиты размещают горизонтально внутри насыпи с помощью строительных механизмов. Однако этот способ не так популярен, как применение геосинтетических материалов, поскольку требуют использования дополнительной строительной техники.

Области пластических деформаций и наиболее вероятные линии скольжения в однородной грунтовой насыпи при устройстве в ее основании двух тонких армирующих плит толщиной 0,01h на расстояниях по вертикали 0,01h (а), 0,02h (б) и 0,03h (в) друг от друга / © Пресс-служба ПНИПУ

Чтобы определить эффективность монолитных плит, ученые Пермского Политеха изучили устойчивость трех насыпей высотой 20 метров и углом наклона откоса 45 градусов. В первом случае проанализировали насыпь без армирования, во втором – укрепленную одной плитой, а в третьем – двумя. Расчеты выполнялись с помощью специальной компьютерной программы. Политехники провели анализ возможных линий скольжения насыпей и сравнили полученные результаты.

«Оказалось, что коэффициент устойчивости после армирования насыпи одной плитой вырос почти на 21 процент по сравнению с неукрепленной. А при использовании двух монолитных плит показатель достигает 25, 16 и 19 процентов в зависимости от расстояния между плитами по вертикали. Чем больше это расстояние, тем меньше увеличение коэффициента устойчивости по сравнению с неукрепленной насыпью», – объясняет профессор кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Андрей Пономарев.

В результате исследований политехники доказали, что тонкие бетонные монолитные плиты могут быть использованы в качестве альтернативы геосинтетическим материалам. Такой способ армирования значительно повышает устойчивость и позволяет увеличить при необходимости либо высоту насыпи в сложных грунтовых условиях при перепадах рельефа местности, либо полезную нагрузку, для безопасного расположения на них более нагруженных сооружений (мосты, здания). Исследования ученых Пермского Политеха позволят обеспечить безопасность городских пространств и отдельных сооружений, расположенных близко от склоновых и аварийных участков, а также помогут в профилактике грунтовых оползней.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.