Метод визначення характеристик міцності лесових ґрунтів, що складають схили річкових долин

 

 

 

 

Проведений аналіз існуючих методів визначення структурного зчеплення лесових ґрунтів та показані їх недоліки. Акцентовано увагу на правильному виборі схеми випробувань, яка б найточніше моделювала особливості роботи ґрунту при зсувних процесах, та методу обробки результатів досліджень.

Проведен анализ существующих методов определения структурного сцепления лессовых грунтов и показаны их недостатки. Акцентировано внимание на правильном выборе схемы испытаний, которая бы наиболее точно моделировала особенности работы грунта при оползневых явлениях, и метода обработки результатов исследований.

The analysis of structural cohesion loess soils existing methods was made and their disadvantages were shown. Much attention was paid to right choice of testing scheme, which could be model the peculiarities of the soil in landslides processes in the best way and also the method of processing the results of investigation.

Ключові слова

Лесові ґрунти, зсув, структурне зчеплення, зрушення

Лессовые грунты, оползень, структурное сцепление, сдвиг

Loess soils, landslide, structural cohesion, displacement

Вступ. Значна частина території України з поверхні складена четвертинними відкладами, в більшості представленими лесовими ґрунтами [1]. Такі ґрунти легко піддаються ерозії, розмиванню, адже вплив води призводить до значної втрати міцності лесового ґрунту. Серед процесів, які формують рельєф України, одним з найбільш активних є водна ерозія. Результатом ерозійної діяльності тимчасових водних потоків є утворення ярів та балок. В результаті утворюються балочні система, які характеризується наявністю доволі високих і крутих схилів. Періодично на цих схилах внаслідок природних чи антропогенних причин виникають зсуви різного масштабу та характеру [2]. Однак найбільшої уваги в цьому плані заслуговують схили річкових долин. Висота схилів великих річок (наприклад Дніпро та його притоки) сягає 80-100 м, а інколи і більше.

Стійкість схилів наразі є однією із найбільш важливих проблем, оскільки, з одного боку, кількість придатних для будівництва територій в останній час різко зменшилась, а, з іншого боку, процеси підтоплення, що дошкуляють великим містам останні 30-40 років, призвели до активізації та розвитку зсувних процесів на забудованих територіях. Тому для вирішення цієї проблеми необхідно активізувати дослідження, спрямовані на вивчення стійкості схилів та розробці протизсувних заходів, що проводяться в межах комплексної програми протизсувних заходів на 2005 − 2014 роки, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 22 вересня 2004 року №1256, інд. 33 [3].

Аналіз останніх досліджень. Діючими будівельними нормами [4] регламентується для проведення розрахунків стійкості схилів (для ґрунтів у зоні зрушення зсуву) використовувати кут внутрішнього тертя та структурне і водноколоїдне зчеплення. При цьому на зсувних схилах зсувний тиск на будівельний період, що не перевищує 1 місяця, слід визначати з урахуванням тертя та повного зчеплення ґрунтів, а на експлуатаційний період слід ураховувати тільки опір тертю. На зсувонебезпечних схилах зсувний тиск слід визначати з урахуванням тертя та структурного зчеплення ґрунтів. Як бачимо, основну увагу необхідно звернути на визначення структурного зчеплення ґрунтів, так як без цього показника неможливо визначити дійсний стан зсувонебезпечних схилів.

Показники механічних характеристик ґрунтів можуть бути визначені в результаті проведення польових та лабораторних випробувань. Серед польових методів, що найбільш широко використовуються, можна виділити випробування ґрунтів на зрушення в шурфах та зрушення ґрунтових призм [5]. Однак проведення польових випробувань на зсувонебезпечних схилах пов’язано з ризиком, адже проведення земляних робіт в таких умовах може привести до втрати стійкості схилу. З іншого боку на обводнених схилах проведення таких випробувань стає зовсім неможливе. Уникнути земляних робіт можна, якщо використати метод обертального зрізу. Цим методом можна скористатися як у польових умовах, так і в лабораторних [6]. Слід зауважити, що точність такого методу, особливо при проведенні випробувань в польових умовах недостатня для визначення величини структурного зчеплення. В лабораторних умовах проведення таких дослідів потребує спеціального обладнання. Тому в таких випадках використовують стендові установки, або ж проводять лабораторні випробування [7].

Слід відзначити, що інженерно-геологічні вишукування на зсувних та зсувонебезпечних схилах у більшості випадків проводять тоді, коли зсувні явища вже розвиваються, або ж передбачається їх розвиток найближчим часом. Це значить, що відібрати зразки ґрунтів з різних горизонтів фактично неможливо, адже при обводненні лесові ґрунти переходять у текучо-пластичний чи текучий стан. У такому випадку найчастіше відбирають зразки ґрунту з генетично спорідненого ґрунту, що знаходиться вище рівня ґрунтових вод, проводять їх випробування і характеристики міцності, визначені таким чином розповсюджують на всю товщу даного ґрунту. Такий підхід приводить до неправильних висновків за результатами розрахунку стійкості схилів – коефіцієнт стійкості значно перевищує мінімально допустиме значення, а на схилі розвиваються зсувні явища.

Постановка мети досліджень. В наш час інтенсивний розвиток зсувних явищ наносить суттєві збитки народному господарству. Однією із причин розвитку зсувів є неправильне