Какие инженерные сооружения используют для защиты от оползней селей обвалов и лавин кратко

Обновлено: 04.07.2024

Обвал – быстрое отделение (отрыв) и падение массы горных пород (земли, песка, глин) под действием силы тяжести на крутом слоне вследствие потери устойчивости склона, ослабления связности, цельности горных пород.

Обвалы происходятпод влиянием процессов выветривания, движения поверхностных и подземных вод, подмыва или растворения породы, колебания почвы.

Чаще всего обвалы происходят в период дождей, таяния снега, при проведении взрывных и строительных работ.

Поражающими факторами обвалапри падении тяжелых масс горных породявляется: сломать, раздавить, засыпать инженерные сооружения, запруживание рек, обрушение берегов озер, воды которых в случае прорыва могут стать причиной наводнений.

Для оценки обвалов используют объем обвалившихся горных пород.

Исходя из объема, обвалы подразделяются:

1. на очень малые – менее 5 м3

2. малые – 5-50 м3

3. средние – 50-1000 м3

4. крупные – более 1000 м3

Оползень – это скользящ смещение масс горных пород вниз по склону под действием силы тяжести.

Причины возникновения оползней:

1. Естественно-природные:

b) переувлажнение склонов осадками;

c) увеличение крутизны склонов в результате подмыва водой;

d) ослаблении прочности твердых пород при выветривании, вымывании или выщелачивании;

e) наличии в толщине грунта размягченных глин, плывунных песков, льда;

f) чередовании водоупорных (глинистых) и водоносных пород (песчано-гравийных, известковых)

g) расположением слоев грунта с наклоном в сторону склона;

h) пересечении пород трещинами.

2. Антропогенные:

a) вырубка лесов и кустарников на склонах;

b) взрывные работы;

c) распахивание склонов, чрезмерный полив садов и огородов на склонах;

d) разрушение склонов котлованами, траншеями, дорожными выемками, подрезающие склоны;

e) засорение, заваливание мест выхода подземных вод;

f) строительства жилья и промышленных объектов на склонах, что ведет к разрушениям склонов, увеличению силы тяжести, направленной вниз по склону.

Классификация оползней

ü По масштабам:

a) крупные (вызываются естественными причинами, образуются вдоль склонов на сотни метров, толщина 10-20 и более метров, монолитны);

b) средние (характерны для антропогенных процессов);

c) мелкомасштабные (характерны для антропогенных процессов).

ü По вовлеченной в процесс площадью:

a) грандиозные — 400 га и более,

b) очень крупные — 200-400 га,

a) крупные — 100-200 га,

b) средние — 50- 100 га,

c) мелкие — 5-50 га и очень мелкие — до 5 га.

ü По скорости движения:

Скорость	Оценка движения
3 м/с	Исключительно быстрое
0,3 м/мин	Очень быстрое
1,5 м/сутки	Быстрое
1,5 м/месяц	Умеренное
1,5 м/год	Очень медленное
0,06 м/год	Исключительно медленное

ü По активности:

ü В зависимости от количества влаги:

b) слабо влажные,

d) очень влажные.

ü По механизму процесса:

a) оползни сдвига,

d) гидродинамическою выноса,

e) внезапною разжижения.

f) Часто имеют признаки комбинированного механизма.

ü По мощности процесса:

a) малые — до 10 тыс. м 3 ,

b) средние — от 11 до 100 тыс. м 3 ,

c) крупные — от 101 до 1000 тыс. м 3 ,

d) очень крупные — свыше 1000 тыс. м

ü По месту образования:

d) искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород).

ü Разновидностью оползнейявляются снежные лавины.

Оползни наносят существенный ущерб народному хозяйству. Они угрожают движению поездов, автомобильному транспорту, жилым домами другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельскохозяйственного оборота.

Правила поведения населения при возникновении оползнязависят от скорости его смещения:

1. При медленном смещении проводится постепенный перенос строений в безопасное место, вывозится мебель, вещи и т.д.

2. При высокой скорости смещения оползня проводится эвакуация населения в соответствии с заранее подготовленным планом. При выходе из дома необходимо отключить электро-, газо- и водоснабжение, взять с собой документы, теплые вещи, продукты питания и воду.

3. После схода оползня в уцелевших строениях и сооружениях специалистами проверяется состояние стен, перекрытий, выявляются повреждения линий электро-, газо-, и водоснабжения. Возвращение людей в свои дома возможно только после такой проверки и официального разрешения.

Сели – стремительный бурный поток воды с большим содержанием камней, песка, глины и других материалов, поток воды сгрязью 50% и выше.

По составу:

1. водокаменные –вода с крупными камнями и скальными обломками (объемный вес потока 1,1-1,5 т/м3);

2. грязевые – смесь воды с мелкоземом и мелкими камнями (объемный вес потока 1,5-2,0 т/м3);

Сель несется с гор со скоростью бегущего человека, а иногда и быстрее (До 40 км/час), поэтому удар селевого потока равносилен удару движущегося автобуса. После удара предмет тонет в несущейся грязекаменной массе и плывет вниз по течению. Человеку, попавшему в сель, спастись удается в редких случаях, когда скорость и глубина потока значительно уменьшаются на пологих поворотах и нет крупных камней.

Селевые потоки зарождаются только в гористой местности и движутся в основном по руслам рек либо по балкам (оврагам), имеющим в верховьях значительный уклон.

Для возникновения селя требуется совпадения трех обязательных условий:

1. Наличие на склонах селевого бассейна достаточного количества легкого перемещаемых продуктов разрушения горных пород (песка, гравия, галька, небольших камней).

2. Наличие значительного V воды для смыва со склонов камней и грунта и их перемещение по руслу.

3. Достаточная крутизна склонов селевого бассейна и водотока (русла сели) – не менее 10-15 град.

Селевым бассейномназывают территорию, охватывающую склоны, где накапливаются продукты разрушения горных пород и влаги (зоны селеобразования); истоки селя, его русла (зона перемещения, транзита); затопляемые территории (зона селевых отложений).
Непосредственным толчком селя могут быть:

1. интенсивные продолжительные ливни;

2. быстрое таяние снегов и ледников;

3. обрушение в русло рек большого количества грунта;

4. прорыв моренных и завальных озер, искусственных водоемов;

5. землетрясения и вулканическая деятельность.

Но и после дождей и землетрясений сель возникает не сразу, а проходит через:

§ Накопление в верховьях селевого бассейна больших водогрязекаменных масс.

§ Быстрое перемещение водогрязекаменных масс сверху вниз по руслам горных рек или их долинам.

§ Затопление селевыми выносами пониженных участков горных долин, образование различных форм отложений.

Одной из сложнейших задач, не терпящих отсутствия специализированного опыта является строительство на горных склонах. Трудоемкость строительства объектов в горной местности заключается не только в самой сложности привоза необходимых материалов, но и в эксплуатации внушительной по количеству строительной техники, а также характеристиках грунтов. Несмотря на это, популярной защитной конструкцией, использующейся в горных районах можно назвать металлические гофрированные листы. Обустройство защитных инженерных сооружений или металлоконструкций для защиты горных склонов, именно это является главной составляющей и причиной того, почему применяют гофриролисты. Первостепенные их функция — противостоять давлению грунта и всем прочим нагрузкам.

Чтобы предотвратить сходы лавин, оползней, селей и других опаснейших моментов, которые характерны для горных склонов, необходимо строительство специальных объектов, а именно:

Лавинозащитных галерей;
Селепропускных конструкций.
Прочих защитных сооружений.

Повышенной популярностью селезащитные и лавинозащитные галереи пользуются на горнолыжных курортах, где первые подразумевают под собой защитные галереи арочного вида. Их строительство, точно так же, как и лавинозащитных галерей весьма популярно не только на самом Кавказе, но и в целом южном регионе.

Селезащита и прочие защитные сооружения: безопасные дороги

Обеспечение повышенной безопасности на дорогах — основное направление компании >, благодаря чему каталог нашей продукции сочетает в себе только тщательно проработанные варианты конструкции, способные выполнить эту задачу.

Отличительными преимуществами применения гофролистов в строительстве нельзя не привести их:

Экономически выгодное решение в период строительства объектов, расположенных в труднодоступных и отдаленных местах.
Избавление от необходимости проведения ремонта на объектах.
Продолжительный срок эксплуатации конструкции. Где за счет наличия специальных технологий он значительно увеличивается.

Мы занимаемся не только предоставлением готовых защитных галерей и прочих металлоконструкций, но и предлагаем различный спектр услуг.

Важнейшая проблема безопасности в наши дни — инженерная защита от оползней и обвалов обострилась в результате деятельности людей. По данным, которые приводит статистика 80% оползней происходит из-за проведения горных, дорожных работ и строительства. В связи с чем, мы решили рассказать, как осуществляется инженерная защита от оползней и обвалов и какие меры обеспечивают безопасность грунта и фундамента, на которых находятся запроектированные конструкции.

На сегодняшний день инженерная защита от оползней и обвалов представляет собой комплекс активных способов, среди которых, чаще всего, встречаются:

изменение рельефа местности, изменение русел, дренирование, перераспределение и укрепление грунта;
строительство регулирующих сооружений;
строительство защитных сооружений.

Опасные геологические процессы имеют определённую аббревиатуру ОГП. На их долю приходится 17% оползней и обвалов. В природе есть свои закономерности. К примеру, замечено что оползни происходят на склонах любой крутизны, начиная от 19°. А вот при избыточном увлажнении грунта они могут происходить и на склонах с крутизной 5°–7°. Чтобы разобраться какая инженерная защита от оползней и обвалов будет самой приемлемой во всех случаях, необходимо разобраться в классификации методов защиты.

Характеризуя защищенность конструкций от внешних природных воздействий или непредвиденных действий человека, провоцирующего обвалы и оползни, более правильно классифицировать методы инженерной защиты следующим образом:

методы стабилизации оползневого массива, к которым относится дренирование, уположение и/или рассечение оползневых масс, а также модификация свойств грунта;
методы его удержания, при помощи создания инженерных конструкций.

Первый метод используется во время инженерных и геологических изысканий. Мы рассматривали его в публикациях, посвященных предпроектным работам. Сейчас мы не будем давать количественную оценку, используемым способам защиты вовремя ОГП, а просто рассмотрим второй способ защиты проектирования и строительства конструкций, равнопрочных и надежных по степени защиты от внезапных ЧС.

Способ удержания оползневого массива, по общероссийским нормам расчетов, максимально приближен к тому, чтобы справится с любым сценарием стихийных бедствий, независимо от их характера. В данном варианте инженерная защита от оползней и обвалов представлена конструкциями с повышенными характеристиками ответственности, которые относятся к высокопрочным и устойчивым техническим конструкциям.

Мы перечислим самые популярные конструкции, которые в виду своей уникальности, способны защитить людей от любых угроз стихийного характера:

Габионные конструкции, чаще называемые габионы — решение внешне привлекательное, но с ограниченными возможностями использования там, где оползни значительны по объему, и где существует угроза населению, жилым и инфраструктурным объектам. Габионные конструкции имеют высоту – не более 12 метров. К недостаткам также можно отнести многоэтапный монтаж, требующий соблюдения определенной последовательности и правил. Часто требуется ручной труд, в разы увеличивающий сроки и стоимость работ. К преимуществам этих конструкций относится гибкость и возможность установки на слабых основаниях.

Подпорные стенки изготавливаются из железобетона – материала, который по умолчанию считается самым высокопрочным и надежным. В случае с противооползневыми конструкциями качества подпорных стен давно вызывают сомнения. Чтобы подпорная стенка из железобетона справлялась со своими функциями, необходимы дополнительные затраты на проведение тщательных изысканий с предельно точной оценки нагрузки. Если подпорные конструкции возводится на слабом и размытом грунте, возрастает риск возникновения локального перенапряжения под подошвой и риск деформации или обрушения стены. Жесткий железобетон позволяет конструкции удерживать оползневое тело только при отсутствии локальных перенапряжений. В минусы показателя жесткости попадает низкая сейсмоустойчивость. К недостаткам подпорных стен относится их высокая стоимость из-за необходимости использования больших объемов бетонного раствора, который в миксерах доставляется к месту строительства, где возводится опалубка. Из-за этого затягиваются сроки выполнения работ. Сами бетонные конструкции значительно дорого обходятся в процессе эксплуатации, а восстановление разрушенной стены будет стоить дороже сооружения новой.

Подпорные стенки на буронабивных сваях – конструкция с небольшой несущей способностью. Стоимость и сроки реализации такого проекта довольно высоки.

Торкретирование или покрытие из торкретбетона - также отличается невысокой несущей способностью, хотя сама конструкция является жесткой. При определенных нагрузках торкретбетон трескается, что отрицательно характеризуется в плане надежности противооползневой защиты и эксплуатационных расходах. Преимущества этого способа инженерной защиты от оползней и обвалов в независимости от основания (сетка крепится к склону анкерами). Торкретирование производится специальным оборудованием без использования тяжелой техники и дополнительных насыпных материалов, таких как грунт, щебень, песок. Эта инженерная защита от оползней и обвалов используется на вертикальных склонах с большим уклоном. Из недостатков отмечаются длительные сроки выполнения работ, обусловленные тем, что торкретбетон наносится слоями, и каждый последующий слой должен наносится только на высохший предыдущий. Высыхание длится несколько часов. Используя раствор со специальными добавками можно уменьшить срок высыхания, но увеличить стоимость проекта инженерной защиты.

Существуют комбинированные решения, когда оптимальная инженерная защита от оползней и обвалов сооружается быстро и обходится сравнительно дешево. Речь идет об использовании полимерных и металлических сеток, в комплексе с другими средствами противооползневой защиты: с габионами, анкерными технологиями, бетонированием георешетки, ячеистыми методами бетонирования, которые не сопровождаются масштабными земельными работами и обратной засыпкой грунта.

Бетонное полотно — это еще одна комбинированная инженерная защита от оползней и обвалов, причем абсолютно новая для российских реалий. Мы расскажем о бетонном полотне, как о новом инновационном способе строительства в отдельной публикации. Если вы хотите узнать о самых совершенных способах инженерной защиты от оползней и обвалов в вашем проекте, звоните нашим специалистам по телефону 209-09-40 или оставляйте заявки на сайте. Ждем обращений!

В России существует множество территорий, где совокупность климатических и топографических особенностей способствует формированию таких опасных и неблагоприятных природных явлений, как снежные лавины 1 , поэтому объекты инфраструктуры – населенные пункты, горнолыжные курорты, автомобильные и железные дороги – зачастую становятся уязвимы. В связи с этим возникает необходимость устройства защитных систем.

Существуют различные системы защиты от лавин, которые делятся на три основных типа 2 : профилактические (искусственный спуск, прогноз, районирование), лавинозащитные (сооружения, защищающие инфраструктуру от пришедшего в движение снега) и лавинопредотвращающие (предназначенные для закрепления снежных масс на склоне и предотвращения схода лавины как такового).

Лавинопредотвращающие сооружения являются наиболее стабильным и эффективным типом защиты, поскольку препятствуют возникновению условий для начала движения снежных масс вниз по склону, а следовательно, схождения лавины не происходит. Важно выбрать правильное место для установки этого типа сооружений – это должны быть только зоны зарождения лавин, где могут возникать первые подвижки снежных масс вниз по склону. В России существует обобщенное название таких сооружений – снегоудерживающие заборы 3 . Однако в Европе и США более детально классифицируют такие конструкции и имеют обширный опыт их применения 4 .

Рассмотрим подробнее разновидности следующих конструкций (Рис.1):

жесткие конструкции (снегоудерживающие щиты, снегоудерживающие изгороди)
гибкие конструкции (снегоудерживающие барьеры, снегоудерживающие зонтики)

Ветрорегулирующие конструкции (ветровые перегородки, выдувающие щиты, дюзы, кольктафели) также входят в группу лавинопредотвращающих сооружений 3 , однако являются менее стабильной защитой, редко используются самостоятельно и в данной статье не рассмотрены.

Снегоудерживающие щиты (Snow bridge) представляют собой металлическую конструкцию с горизонтальными перекладинами в качестве удерживающей панели, стойками и опорами вниз по склону, как правило, на бетонном фундаменте 4 . Данная конструкция рассчитана на установку в зонах зарождения лавин с мощным снежным покровом высотой до 4,5 м и довольно проста в монтаже наземной части. Щиты имеют также и ряд недостатков: довольно большой вес (до 200 кг/п.м), из-за чего требуется более мощный фундамент по сравнению с менее тяжелыми конструкциями, кроме того, они резко выделяется на фоне естественного ландшафта.

Снегоудерживающие изгороди (Snow rake) – конструкции, выполненные из древесины с вертикальными перекладинами в качестве удерживающей панели, стойками и опорами вниз по склону 4 . За счет материала данный тип сооружения является довольно востребованным и экономически выгодными, поскольку может быть изготовлен на месте (в случае, если в районе применения произрастают леса). Однако такая конструкция имеет ряд недостатков: сложности соединения фундамента и наземной части, недолговечность, большое влияние на эстетический вид склона.

Снегоудерживающие барьеры (Snow net) представляют собой стальные гибкие конструкции, обеспечивающие непрерывное длительное сопротивление статическим нагрузкам, обусловленным давлением снежных масс на удерживающее полотно 4 . Данный тип является наиболее легким и меньше всего оказывает эстетическое влияние на ландшафт по сравнению с другими конструкциями. В связи с тем, что данная конструкция имеет шарнирное соединение стоек с фундаментом, она может легко реагировать на изменение нагрузок в течение всего снежного периода, хорошо адаптируется к морфологии склона и способна выдерживать редкие динамические нагрузки (падение каменных обломков и ледяных глыб). Единственным недостатком таких конструкций, по сравнению с другими типами, может быть сложность монтажа наземной части.

Характеристики снегоудерживающих конструкций

Следует также заметить, что существует такое понятие как оптимальное использование сырья и материалов. Если рассмотреть использование кольчужной сетки в качестве удерживающей панели для барьеров, то сразу станет понятно, что использование этого тяжелого и прочного материала в зоне зарождения лавины, где отсутствуют сильные динамические нагрузки, не оправдано.

Наоборот, использование тяжелых материалов в данном случае может даже навредить, ведь чем тяжелее конструкция, тем дороже и сложнее производство строительно-монтажных работ

Также не стоит забывать и об общем усложнении (и удорожании) фундамента основания.

Кроме того, как уже отмечалось выше, снегоудерживающие конструкции с кольчужной сеткой до сих пор не были одобрены Швейцарским институтом снега и лавин в Давосе и не попали ни в одно авторитетное руководство по проектированию такого рода сооружений.

В Европе данный тип применяется только по назначению (для камне- и селезащиты), в то время как в России и странах СНГ такие конструкции почему-то до сих пор имеют спрос в качестве снегоудерживающих

Скорее всего, это связано с элементарной непросвещенностью в данном вопросе.

По этой причине более 15 лет назад инженерами компании на базе натурных испытаний в Альпах были разработаны такие удерживающие конструкции

удерживающее полотно (стальное сетчато-канатное полотно в виде треугольных панелей)
несущая конструкция (стальные трубчатые кронштейны – стойки)
система креплений (в виде стальных тросов, распределенных таким образом, чтобы передавать напряжение от удерживающего полотна и несущей конструкции к основанию)
анкерная система (передает на грунт напряжение от всех элементов конструкции)

Высота барьера должна соответствовать показателю h0 5 (в Европе – D 4 ) (Рис. 2). Этот параметр равен максимальной высоте снежного покрова на данном участке горного склона (в частности, в местах зарождения лавин). В зависимости от конфигурации зоны зарождения лавины барьеры могут устанавливаться рядами (Рис. 3).

Рис. 3. Ряды гибких снегоудерживающих барьеров CTR-OM в Альпах

Описанные снегоудерживающие барьеры имеют широкое применение в Европе и Америке, хорошо себя зарекомендовали как надежная защита от лавин. В России эти системы впервые введены в качестве инженерной защиты объектов Южно-Уральской железной дороги в 2014 году (Рис. 4). Барьеры этой серии успешно прошли сертификацию Швейцарским институтом снега и лавин в Давосе и имеют российские сертификаты в системе ГОСТ Р, а также Техническое свидетельство Минстроя России. С начала 2014 года данные конструкции производятся в России на заводе MACCAFERRI (г. Курган). Модельный ряд: 2,5/3,0/3,5/4,0 м высотой; ко всем моделям подбирается один из четырех типов фундамента (скальные, выветрелые скальные, рыхлые, вечномерзлые и склонные к оползневым процесса грунты). Поставка барьеров сопровождается инструкциями по монтажу и эксплуатации (по договоренности может включать шеф-монтаж с выездом специалиста на объект).

Рис. 4. Снегоудерживающие барьеры ОМ-СУБ (CTR-OM) вдоль Южно-Уральской железной дороги (Россия, Оренбургская область)

Подведя итог, можно отметить, что наиболее эффективным, экономически оправданным и удобным типом лавинопредотвращающих сооружений являются гибкие конструкции, такие как снегоудерживающие барьеры и снегоудерживающие зонтики, которые могут взаимодополнять друг друга.

Список литературы:

1. География лавин/ Под ред. С. М. Мягкова, Л. А. Канаева, М.: изд-во МГУ, 1992. 334 с.

2. СНиП 22-02-2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. М.: Росстрой, 2004.

3. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов и технике безопасности на лавиноопасных участках железных дорог. М.: изд-во ОАО РЖД, 2009. 64 с.

4. Defense structures in avalanche starting zones (technical guideline as an aid to enforcement). WSL Swiss Federal Institute for Snow and Avalanche Research SLF (Davos). Bern, 2007. 134 p.

5. ВСН 02-73. Указания по расчету снеголавинных нагрузок при проектировании сооружений. М.: Московское отделение Гидрометиздата, 1973.

Читайте также: