Анализ инженерно-геологической ситуации

Чрезвычайная ситуация сложилась на строительной площадке участка железной дороги «Адлер — Аэропорт» (рис. 1). В период выполнения строительно-монтажных работ по устройству защитного припортального сооружения на свайном основании у западного портала железнодорожного тоннеля, произошла активизация оползневых смещений грунта. В результате планировочных работ после подрезки низовой части склона было отмечено смещение строящейся удерживающей подпорной стены, и перемещение ее секций в верхней части друг относительно друга на 24 см (рис. 2). Сложившаяся ситуация создавала прямую угрозу безопасности дальнейшего проведения строительно-монтажных работ, а также нормальному режиму эксплуатации железной дороги и нижерасположенных сооружений.

Рисунок 1 — Участок строительства железнодорожной линии «Адлер — Аэропорт».

Для стабилизации склона выполнен ряд дополнительных исследований, которые помогли выявить причину развития чрезвычайной ситуации и разработать мероприятия усиления существующих и строящихся подпорных стен [19]. В число исследований входит следующее:

• — проанализированы данные архивных инженерных изысканий;
• — разработана программа мониторинга, проведены дополнительные геологические и геофизические исследования [19];
• — установлена сеть геодезического и геотехнического оборудования, работающая в едином комплексе;
• — разработаны и проанализированы расчетные модели оползневого склона с учетом существующих деформаций подпорных стен.

Рисунок 2 — Перемещение секций удерживающей подпорной стены на 24 см оползневый обвальный сейсмичность стабилизация При сопоставлении дополнительных (новых) результатов исследований инженерно-геологических условий и имеющихся данных изысканий выявлены значительные отличия в установленной глубине поверхности скольжения оползня, положения уровня грунтовых вод (УГВ), а также векторе смещения грунтов (табл. 1). Некачественное или недостаточное выполнение инженерно-геологических изысканий часто приводит к развитию аварийных ситуаций [1−2, 4−7, 9−10], особенно при строительстве на оползневых склонах.

Таблица 1 — Сопоставление результатов изысканий и мониторинга.

Анализ полученных и имеющихся данных позволил установить особенности инженерно-геологических условий на строительной площадке и причины развития оползневых деформаций. Выявлено следующее:

• — в-основном, залегают сильнотрещиноватые, сильновыветрелые аргиллиты очень низкой прочности;
• — имеются системы трещин напластования и тектонических трещин;
• — обнаружены разуплотнения в структуре массива;
• — отмечены участки застоя поверхностных вод, зоны обводненности грунта и наличие межпластовых вод.

Таким образом, в пределах исследуемой территории активно развиты неблагоприятные экзогенные и эндогенные процессы. Сложность условий площадки строительства и необходимость восстановления железнодорожного сообщения потребовала незамедлительного проведения инженерно-технических мероприятий, таких как выполнение расчетов прочности защитных конструкций и устойчивости склона, моделирование поведения склона с учетом различных моделей грунтов при различных инженерно-геологических условиях, разработка программы долгосрочного мониторинга.

Расчеты прочности конструкций и устойчивости склона выполнены в конечно-элементном программном комплексе Plaxis. Оценка прочности произведена при следующих условиях:

• — при выполнении расчетов учитывалось изменение рельефа склона с учетом поэтапного возведения в процессе строительства сооружений;
• — УГВ принят максимальным прогнозным, в соответствии с результатами дополнительных инженерно-геологических изысканий и мониторинга [18];
• — прочностные характеристики грунтов приняты по данным дополнительных инженерно-геологических изысканий [18].

При выполнении серий расчетов устойчивости склона и прочности конструкций выявлено, что результаты, в большинстве случаев, не соответствуют фактической ситуации. Так, полученные коэффициенты устойчивости склона, Ку, на активных оползневых очагах имели величины, большие единицы, а расчетные перемещения защитных конструкций не соответствовали данным натурных наблюдений. Основная причина несоответствия результатов расчетов сложившимся условиям связана с тем, что расчетные значения прочностных характеристик грунтов, могут отличаться от реальных величин в области поверхности скольжения. Для уточнения характеристик грунтов потребовалось выполнение «обратных» расчетов устойчивости склона [18, 11], в которых прочностные (сдвиговые) характеристики грунтов должны подбираться до достижения результатов, соответствующих фактическому состоянию. «Обратные» расчеты позволили выполнить дальнейшее моделирование состояния склона.