Естественные грунтовые отложения являются намного более сложными, чем искусственные насыпи, так как они часто включают в себя слои различных составов, прочности и водоносной способности. Поэтому совет опытного инженера-грунтоведа часто полезен при диагностике и планировании лечения неустойчивых грунтовых склонов.
Причины неустойчивости.
Внутри каждого откоса действуют силы, вызывающие его перемещение и сопротивляющиеся этому. Силы, сопротивляющиеся перемещению, включают в себя силу, действующую вдоль поверхности скольжения внутри откоса, и силу тяжести грунта, который вытесняется в основании. Силы, вызывающие перемещение грунта, включают в себя силу тяжести части грунта, склонного к смещению, кавальеров или движущегося транспорта, вибрации, передающиеся от движущегося транспорта, или колебания грунта и вес воды, находящейся внутри откоса (особенно после дождей или быстрого понижения уровня воды при подтоплении), фильтрационное давление воды в трещинах грунта и в верхней части откоса, и вес размягченного грунта внутри откоса.
Откос начинает перемещаться, когда силы, способствующие сдвигу, возрастают или уменьшаются силы сопротивления. Поверхность сдвига внутри откоса часто имеет форму круга. В процессе сдвига грунта сила тяжести перемещает материал вниз у вершины откоса и в сторону — у основания, что уменьшает силы, способствующие смещению, и увеличивает силы сопротивления.
Эффективность различных видов стабилизации откосов зависит от того, как взаимодействуют эти две силы. Даже в критических положениях нужно руководствоваться этими основными принципами. Только в этом случае забитые шпалы, сваи, рельсы и т. п. дадут быстрый эффект в соответствии с требованиями долгосрочной стабилизации.
Местные исследования.
Перемещение склонов обычно происходит в период высокого уровня грунтовых вод или обильных дождей. При этом в грунте образуются трещины или появляются другие признаки неустойчивости. Планирование обработки неустойчивого склона всегда нужно начинать с детального обследования откоса, чтобы установить причины его неустойчивости.
Обследование необходимо выполнять с верховой и низовой стороны пути на расстоянии, превышающем то, в пределах которого выявлены очевидные признаки неустойчивости. Местные повреждения иногда могут быть частью намного больших перемещений, происходящих в данной зоне. Явно или неявно вода всегда играет важную роль в перемещениях откоса.
Обследования на поверхности должны включать в себя определение: границ перемещения по грунтовым трещинам и линиям выдавливания грунта; объема и направления перемещения по положению пути линий заборов и наклона деревьев; скорости перемещения, измеряемой относительно колышков, забитых вокруг перемещающегося массива; области увлажнения или фильтрации воды внутрь или из грунта и ряд других важных признаков.
Если предположение, что местные повреждения являются частью значительно больших перемещений в данной зоне, подтверждается, то нужно как можно быстрее выполнить опытное бурение под руководством инженера-грунтоведа для определения уровня грунтовых вод и глубины залегания поверхности смещения. Для установления причин перемещения откосов и планирования мероприятий по их стабилизации нужно испытать образцы грунта из скважины.
Ремонтные мероприятия.
Способы восстановления устойчивости склона выбирают с учетом местных обследований и анализов, а также пригодности, возможности и экономического сравнения различных вариантов. Иногда можно сохранить время для выполнения эффективной стабилизации путем временного переноса пути из нестабильной зоны. Силы, вызывающие перемещение склонов, обычно можно уменьшить следующим образом: переместить грунт из верхней части неустойчивого склона или уположить его склон в верхней части; отвести поверхностные воды от перемещающейся зоны по канавам (при необходимости выровненным); устранить утечки воды из труб; понизить уровень грунтовых вод внутри сползающего массива. Последнее мероприятие часто бывает полезным. Для его реализации устраивают закрытые дренажи или вводят горизонтальные перфорированные дренажные трубы. Вид принимаемых ремонтных мероприятий зависит от данных, полученных на базе тщательного опытного бурения и анализа. Перемещение грунта можно задержать сооружением берм в нижней части смещающейся области. Размеры берм назначаются на основании исследований устойчивости. Их возводят в соответствии с рекомендациями, приведенными в разделе «Сооружение насыпей».
Другой эффективный способ — устройство поддерживающего сооружения в виде клеток из шпал или стены. Эти дорогостоящие способы, требующие инженерного проектирования, бывают обычно оправданы только низким коэффицентом устойчивости. В том случае, когда прочные грунты или скальное основание залегают на небольшой глубине, анкеры, забитые в прочный грунт, могут увеличить силы сопротивления, если к ним будут прикреплены обшивка или балки на поверхности неустойчивого склона. Эти конструкции должны быть тщательно запроектированы, если они рассчитаны на длительный срок.
пути или очистке снега, иногда для получен грунта. В последнем случае нетрудно запланировать работы по уширению выемок, так как грунт должен быть прочным и не сильно влажным, в других случаях должны разрабатываться мер гарантирующие устойчивость выемки и хороший ее водоотвод.
При неустойчивом откосе или в случае, ес высота его превышает 20 футов, целесообразность выполнить опытное бурение и определить устойчивость откоса на основании испытаний грунта. Если такие исследования осуществить невозможно, то безопасный уклон откоса можно иногда выбрать по данным обследования близлежащих выемок и естественных уклонов подобных грунтов с учетом различий в уровнях грунтовых вод, растительное и других условий.
Комбинируя уклоны и бермы, можно создать высокий откос выемки при отдельных уклонах круче чем 1 : 2 для предотвращения эрозии. В том случае, если причиной неустойчивости откоса являются фильтрующиеся воды в водопроницаемых слоях, фильтрационное давление может быть снижено и повышена устойчивость откоса введение горизонтальных перфорированных дренажей труб. При этом закрытый дренаж должен быть частью общего плана стабилизации.
Работы при сооружении выемки должны проводиться начиная от вершины откоса к основанию. При этом нельзя даже временно превышать крутизну откоса в потенциально неустойчивы выемке. Уширение полосы отчуждения и сооружение стены из шпальных клеток или свай и покрытия для поддержания откоса гарантируют устойчивость откоса до тех пор, пока не будет возведена поддерживающая стена. Через законченную конструкцию всегда должен быть обеспечен пропуск воды. В выемках на косогоре грунт, разрабатываемый с верховой стороны, никогда не должен выгружаться на обочину низового откоса, так как это будет содействовать повреждению нижележащего склона. Такой грунт нужно вывозить или использовать для сооружения берм у основания откоса, если будет гарантирована устойчивое склона.
Растительность армирует поверхность грунта откоса и удаляет воду путем транспирации. Существующую растительность на склоне нужно по возможности сохранить, хотя большие деревья желательно удалить.
Для предупреждения эрозии предусматриваете водоотвод с откоса и земляного полотна по уширенной выемке. Водный поток в направлении основания вновь устроенной выемки должен быть пер хвачен и направлен вдоль откоса или вниз по о косу безопасным путем.
Уширение выемок.
Необходимость в уширении выемок может возникнуть при работах по текущему содержанию для улучшения водоотвода, повышения устойчивости откосов, уменьшения трудности при содержании.