Методы стабилизации склонов: Классификация и строительство - Строительство и ремонт

Проекты гражданского и горного строительства обычно включают в себя тяжелые работы по сносу и выемке грунта, которые приводят к образованию откосов выработанной породы. Для успешной реализации проекта важно сохранить устойчивость этих откосов до конца проектного срока. Поэтому выбор участка должен быть таким, чтобы ориентация плоскостей стыков/полотна была благоприятной для стабильной выемки.

Хорошо осмотренный и тщательно изученный участок может снизить стоимость стабилизации. Кроме того, место для выемки грунта должно быть выбрано таким образом, чтобы геологическое образование плоскостей залегания отклонялось от плоскости выемки.

Откосы, вырытые для проекта строительства автомагистрали

Существует множество сценариев, когда выбор участка не может быть сделан только на основе геологических формаций из-за определенных технических требований. В этих случаях для повышения устойчивости склонов следует использовать методы стабилизации склонов.

2. Строительные методы стабилизации склонов

2.1 Опорное каменное укрепление

3. Стратегии стабилизации для уменьшения разрушения склонов

Часто задаваемые вопросы

1. Методы стабилизации склонов и их классификация

Наиболее часто используемые методы стабилизации склонов классифицируются следующим образом:

1. Геометрические методы: Применение геометрических методов приводит к изменению геометрии склона.

2. Гидрологические методы: Применение гидрологических методов снижает содержание воды в почве/скальных породах за счет снижения уровня грунтовых вод.

3. Химические и механические методы: Химические и механические методы стабилизации увеличивают прочность на сдвиг критической плоскости почвы/скальной массы за счет внешних средств. Кроме того, прочность склона на сдвиг может быть увеличена за счет минимизации внешних сил, вызывающих разрушение склона.

1.1 Геометрические методы

Стабилизация склонов с помощью геометрических методов может быть достигнута путем:

выравнивания склона

Устранения части грунта/скалы

Устранения нагрузки с верхней части склона и, следовательно, уменьшения напряжений сдвига на критических плоскостях

Сооружение напорных берм в верхней части склона и, таким образом, обеспечение дополнительной безопасности против опрокидывающегося разрушения

Замена сползшего материала на свободно дренирующие материалы и, следовательно, уменьшение нарастания давления поровой воды

Путем повторного уплотнения обломков скольжения для обеспечения большей устойчивости к нагрузке.

1.2 Гидрологические методы

Стабилизация склонов с помощью гидрологических методов может быть достигнута путем:

Установки поверхностных и подземных дренажных труб и, следовательно, снижения давления поровой воды

Использование перевернутых фильтров

Использование тепловых методов, таких как методы замораживания и подогрева грунта.

1.3 Химические и механические методы

Стабилизация склонов с помощью химических и механических методов может быть достигнута путем:

использования цементации для увеличения сопротивления сдвигу склона

возведения ограничивающих конструкций, таких как бетонные гравитационные или консольные стены

Строительство габионных конструкций, детских кроваток и свай насыпи для обеспечения устойчивости против опрокидывания

Строительство известковых и цементных колонн

Установка грунтовых анкеров, каменных болтов, корневых свай и т.д. для обеспечения эффективного натяжения каменных блоков

Посадка кустарников и трав для снижения эрозии почвы

2. Строительные техники стабилизации склонов

Методы стабилизации склонов делятся на три группы:

i) Арматурная поддержка: Включает в себя каменные болты, дюбели, стены с обвязкой, торкретирование, контрфорсы и т.д.

ii) Удаление неустойчивой породы: Включает такие методы, как повторный наклон, срезка и т.д.

iii) Защита: Сюда входит строительство канав, сеток, улавливающих ограждений, предупредительных ограждений, скальных навесов, туннелей и т.д.

2.1 Укрепление горных пород

Укрепление породы включает применение внешних элементов для укрепления породы во избежание разрушения.

2.1.1 Скальные болты и анкеры

Наиболее выгодными видами крепи являются скальные болты и анкеры, поскольку они защищают блоки породы от сползания с плоскостей разрывов.

Механизм установки скальных болтов и анкеров определяет их эффективную способность к сжатию. Наиболее эффективным способом установки скальных болтов является их крепление перпендикулярно к швам, так что разрывы в швах легко захватываются.

В случае трещиноватого скального склона скальные болты и анкеры используются в сочетании с бетонными стенами для перекрытия мест трещин.

Скальные болты, установленные для повышения устойчивости склона

2.1.2 Стальные стержни

Стальные стержни, также известные как дюбель-балки, устанавливаются и заделываются в горную массу для выполнения функции армирования.

Разница между каменными болтами и стальными стержнями заключается в методах их установки, так как каменные болты подвергаются нагрузке во время установки, в то время как стальные стержни – нет.

2.1.3 Дробеструйное бетонирование

Основными компонентами торкрет-бетона являются мелкие заполнители и раствор. Как правило, торкрет-бетон наносится пневматическим способом и укладывается слоем от 50 до 100 мм.

Нанесение слоя торкрет-бетона на поверхность породы может защитить зоны или пласты тесно трещиноватой породы. Кроме того, торкретбетон предотвращает падение небольших блоков породы. Таким образом, уменьшается процесс прогрессирующего разрушения при образовании больших, неустойчивых выступов на забое. Хотя основной функцией торкрет-бетона является защита поверхности, он также обеспечивает определенную поддержку против скольжения всего склона.

Дробеструйное бетонирование повышает прочность откосов на растяжение и сдвиг, тем самым снижая вероятность разрушения откосов.

Применение торкрет-бетона для стабилизации откосов

2.1.4 Затирка

Затирка – это метод инъектирования жидкого цементного раствора в горную массу для замещения воздуха или воды, присутствующих в ее трещинах и трещинах. Затирка состоит из смеси цемента и воды. Однако вместо цемента можно использовать песок, глину, каменную муку, золу и другие подобные материалы. В результате стоимость работ по стабилизации снижается, особенно в тех случаях, когда трещины и разломы имеют большой объем.

Если в забое склона имеется полость, можно построить бетонный контрфорс, чтобы избежать обвала породы и поддержать выступ.

3. Стратегии стабилизации для уменьшения разрушения склона

Целью стабилизации склонов является снижение риска разрушения склонов для повышения общественной безопасности. Ниже приведены некоторые стандартные методы стабилизации, используемые на практике для повышения общественной безопасности:

Выравнивание склона вскрышных пород

Срезание неустойчивых блоков породы

Уплотнение рыхлых материалов/блоков

Обеспечение дренажных труб и дренажных отверстий

Использование дюбелей

Установка скального анкера для предотвращения перемещения вдоль разрывных швов

Использование скальных болтов для укрепления соединенного скального массива

Возведение бетонных или каменных стен с водоотводящими отверстиями

Сооружение канав-ловушек для горных пород у подножия склонов

возведение ограждений/стен для улавливания породы вдоль склона, чтобы сделать окружающие места безопасными для общественного пользования

установка подвесных цепей или паутин для замедления падения блоков

Обеспечение свободно висящей сетки для того, чтобы куски породы падали только у носка склона.

Сооружение берм/скамеек в качестве сборника камнепада

Обеспечение сетки, закрепленной болтами и пистолетами, для защиты рыхлого пласта

Сооружение барьеров от камнепада (габионы и бетонные блоки, барьеры из армированного грунта и т.д.) в верхней части склонов

Строительство и сооружение скальных навесов и туннелей

Обеспечение предупреждающих сигналов в местах падения горных пород

Сетка, закрепленная болтами для удержания падающих каменных глыб
Предупреждающие сигналы в местах падения горных пород
Бетонные стены с водоотводными отверстиями

Вопросы и ответы

Какие существуют активные и пассивные методы стабилизации склонов?

Такие методы стабилизации, как скальные болты и анкеры, позволяют избежать отрыва скальных блоков от их первоначального положения. По этой причине они признаны активными методами.
Стены, канавы, ограждения для захвата, скальные навесы и туннели являются пассивными методами, поскольку они не вмешиваются в процедуру отрыва породы.

Какие условия необходимы для выбора метода стабилизации?

Условиями для выбора метода стабилизации являются:
1. Геотехнические требования (геология, свойства породы/грунта, грунтовые воды и анализ устойчивости)
2. Требования к строительству (типы строительной техники, доступ к строительной площадке, расходы на строительство и т.д.)
3. Экологические требования (вывоз мусора, эстетика и т.д.).
Выбор зависит от требуемого уровня стабилизации, расчетного срока службы и соответствующих затрат. Предварительные расходы также повлияют на выбор метода стабилизации, который обеспечит ее эффективность на более длительный период.

Читайте далее: