Инженерное освоение и защита территорий от опасных природных процессов

СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………5
1.Обвал…………………………………………………………………………….7
2.Речная боковая эрозия ………………………………………………………..10
3.Сель……………………………………………………………………………..15
4.Заболачивание территории………………………………………………… ...20
5.Оползень………………………………………………………………………..24
6.Просадка лессовых пород..................................................................................27
Заключение……………………………………………………………………..30
Список используемой литературы……………………………………………31
4
ВВЕДЕНИЕ
Природное явление — это результат протекания природных процессов.
Опасное природное явление — это событие природного происхождения или
состояние элементов природной среды, которое по силе, масштабу распространения
и продолжительности может оказать негативное воздействие на жизнедеятельность
людей и объекты экономики.
На территории России, обладающей чрезвычайно большим разнообразием
геологических, климатических и ландшафтных особенностей, встречается более 30
видов опасных природных явлений, среди которых наиболее разрушительными
(приводящими к наибольшим последствиям в порядке их убывания) являются:
землетрясения, цунами, наводнения, оползни и обвалы, лавины, природные пожары,
сели, карст и суффозия, переработка берегов морей и водохранилищ, сильные
морозы и метели, ураганы и смерчи.
Ежегодно в России происходит 200—500 природных чрезвычайных ситуаций,
из которых 35 % вызываются наводнениями, 19 % - ураганами, бурями, штормами,
смерчами, 14 % - сильными и особо длительными дождями, 8 % - землетрясениями
и 21 % - оползнями, обвалами, селями и сильными снегопадами. За последние 15 лет
от опасных природных явлений в России погибло 3,5 тыс. человек, пострадали
свыше 500 тыс. человек.
Природные чрезвычайные ситуации подразделяются на:
 геологические,
 метеорологические,
 гидрологические,
 природные пожары,
 биологические и космические.
По характеру воздействия ЧС делятся на:
1.
Оказывающие преимущественно разрушительное действие
(ураганы, тайфуны, смерчи, землетрясения др.);
2.
Оказывающие
преимущественно
парализующее
(останавливающее) действие для движения транспорта (снегопад, ливень с
затоплением и др.);
3.
Оказывающие истощающее воздействие (снижают урожай,
плодородие почв, запас воды и др. природных ресурсов);
4.
Стихийные бедствия, способные вызвать технологические аварии
(природно-технические катастрофы) гололёд, обледенение, биохимическая
коррозия и др.);
Планируя защитные меры против природных катастроф, необходимо
максимально ограничить вторичные последствия и путем соответствующей
подготовки постараться их полностью исключить. Предпосылкой успешной защиты
от природных ЧС является изучение их причин и механизмов. Зная физическую
5
сущность процесса, можно его предсказать. А своевременный и точный прогноз
опасных явлений — важнейшее условие эффективной защиты.
Защита от природных опасностей может быть активной (строительство
инженерно-технических
сооружений,
интервенция
в механизм
явления,
мобилизация естественных ресурсов, реконструкция природных объектов и др.)
и пассивной (использование
укрытий).
В большинстве
случаев
активные
и пассивные методы можно сочетать.
6
1 Обвал
На береговой линии прослеживается береговой клиф (обрыв), крутой со
следами свежих обрушений.
Обвал – это процесс отрыва от основной массы горных пород крупных
глыб и последующего их перемещения вниз по склону. Образованию обвала
предшествует возникновение трещин, по которым и происходит обрыв и
обрушение. Обвалы в горах приводят к образованию озер, при перегораживании
речных долин.
Обвалы относят к наиболее распространенным опасным склоновым
процессам, представляющим собой смещение масс горных пород на склоне под
действием собственного веса и различных воздействий (гидродинамического,
вибрационного, сейсмического и др.).
Рис. 1 – Обвал на проезжей части
Причины возникновения обвалов:
- естественные природные процессы;
- деятельность человека.
Естественные природные процессы:
1)наводнение;
2) увлажнение склона вследствие выпадения большого количества
осадков;
3) землетрясения;
4) выветривание грунтов склона;
5) подмыв склонов естественными водоемами (реки, моря и пр.).
Деятельность человека:
1)дополнительная нагрузка на склон при строительстве зданий и
сооружений;
7
2)динамические и статические нагрузки на склон от железнодорожного и
автотранспорта;
3)вырубка лесов (растительности) на склонах;
4)подрезка части склона без проведения мероприятий по его укреплению;
5)выполнение глубоких котлованов и траншей без закрепления их стенок;
6)замачивание склонов в результате аварий водонесущих сетей
(водопровод, канализация).
Обвалы бывают трех видов:

малые – с объемом оторванных глыб до нескольких десятков
кубометров;

средние – с массой обрушившихся пород более нескольких
сотен метров кубических;

крупные – с весом глыб больше 10 миллионов куб. метров.
Обвал – это процесс, большей частью возникающий в горах в весенний
период, что вовсе не случайно. Под действием осенних дождей происходит
намокание пород, и имеющиеся трещины наполняются водой. В зимнее время
жидкость замерзает, по причине чего расширяется и давит на стенки, тем самым,
раздвигая трещины. Такой процесс происходит многократно, в результате чего
ледяные «клинья» подтачивают глыбы, постепенно раскалывая их на разные части.
В итоге наступает момент, когда от основной материнской породы
откалываются отдельные куски и огромными массами обрушиваются вниз по
склонам.
Часто мощность льда дополняется помощью текучих вод, которые, омывая
склоны долин, потихоньку подтачивают грунтовую основу. Подмытые породы
рушатся под силой собственной тяжести и засыпают долину реки. Так происходит
образование горных озёр. Яркими примерами могут послужить такие природные
водоемы как Сарезское озеро (представлено ниже), Рица и др.
Расчет на обвал ведется в соответствии с «Временной методикой оценки
ущерба, возможного в следствие аварии гидротехнического сооружения».
Согласно СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения и фундаменты», к
мероприятиям, которые могут предотвратить появление обвалов, относятся:

устройство дренажей для отвода подземных вод и
понижения их уровня;

уменьшение внешних нагрузок;

уполаживание откосов и пригрузка их с помощью
контрбанкетов;

ограждение откосов и защита их от подмыва и размыва
проточными водами рек или волнами морей, водохранилищ;

зеленые насаждения
8
Рис. 2 – Схема предотвращения обвалов зелеными насаждениями

искусственное закрепление масс обвального тела;

искусственные сооружения для удержания грунтовых масс.
Такие мероприятия осуществляются:

с помощью вертикальной планировки и производства
земляных работ;

путем устройства дренажных сетей;

применением агролесомелиоративных мер;

с применением подпорных стен, волноломов, свай и др.
Мероприятия, направленные на укрепления грунтов в районе склона:
- замораживание грунтов;
- силикатизация грунтов;
- цементация грунтов.
К действиям населения при угрозе обвалов относятся:
• изучение информации в местах возможных обвалов;
• изучение целостности природных склонов, обрывов и пр.;
• изучение возможности обвала больших кусков земной поверхности в местах
пребывания человека;
• исключение использования для игр, ночлегов и посещений песчаных
самодельных пещер, карьеров, котлованов, подземных ходов заброшенных шахт,
рудников;
• ограждение опасной зоны, предупреждение о возможности обвала.
9
2 Речная боковая эрозия
В поселении, расположенном на берегу горной реки расстояние от домов до
берега равнялось 7-10 м. За ночь река смыла берег, сложенный аллювиальными
суглинками, супесями и песками, и вплотную подступила к жилищам. Фасады
домов, расположенных в непосредственной близости к берегу, отвалились. Для
данных горных пород существующие скорости течения реки и возможные в
периоды половодий и паводков больше допустимых (неразмывающих).
Речная боковая эрозия – это разрушение берегов.
Рис. 3 – Схема последовательного смещения речных меандр по мере их роста
Согласно СП 115.13330.2016
«Геофизика опасных природных
воздействий», к факторам развития речной эрозии относятся:
 гидрологические и орогидрографические – ширина реки,
глубина, форма русла, скорость течения, твердый сток, наличие притоков,
взаимоотношение с бассейном аккумуляции;
 геоморфологические – тип речной долины, ее уклон, положение
базиса эрозии;
 геологические – тип пород вдоль речной долины, их
водопрочность, размываемость, выветрелость;
 климатические
–
количество
выпадающих
осадков,
регулирующих водность реки, наличие льда, длительность ледового
периода;
 неотектонические, определяющие современный базис эрозии и
динамику речного потока;
 наличие и характер растительности по берегам реки;
 техногенная деятельность человека.
10
Показатели, характеризующие речную эрозию
Изучение динамики процессов речной эрозии производится в процессе
проведения инженерно-геологической съемки, натурных, включая режимные,
наблюдений, а также с помощью дистанционных аэро- и космических методов.
Основными количественными параметрами, характеризующими скорость
боковой речной эрозии, является скорость отступания берега (м/год), а также
протяженность (в погонных метрах) эрозионных участков вдоль русла реки.
Расчет речной боковой эрозии ведется в соответствии с методом расчета
боковых деформаций.
Оценка опасности русловых процессов характеризуется числом Лохтина (Л)
и коэффициентом стабильности Н.И.Маккавеева (1986) .
- Число Лохтина определяется по формуле: Л = d/I, где d – крупность
аллювия (донных отложений), мм; I - уклон, %.
- Коэффициент стабильности (Кс) рассчитывается по формуле: Кс = d/bI,
где b – ширина русла реки, м.
Мероприятия по предотвращению речной эрозии
Для зданий и сооружений, расположенных в речных долинах, подмыв берегов,
в том числе и древних террас, и углубление дна реки представляет значительную
опасность. Это приводит к обрушению берегов, сокращению строительных
площадок, появлению обвалов, оползней и другим нежелательным явлениям.
Скорость размыва берегов, сложенных рыхлыми породами, может быть
значительной. Так, р. Кубань ниже г. Краснодара в отдельных случаях размывала
лессовый берег со скоростью до 20 м в год.
Рис. 4 - Схема строения поймы (по Е.В. Шанцеру)
А — русло; В — пойма; С —старица; Д— прирусловый вал; Я—уровень
половодья; А — уровень межени; М— нормальная мощность аллювия (русловой
аллювий: / — крупнозернистый песок, фавий, галька; 2 — мелко- и тонкозернистые
пески; старичный аллювий: 3 — торф; пойменный аллювий: 4 — суглинок)
С боковой эрозией борются укреплением берегов с регулированием течения
реки. В зависимости от геологического строения берега, характера и места размыва
укрепление проводят устройством набережных, подпорными стенками, свободной
наброской бутового камня или в фашинных тюфяках и укладкой железобетонных
плит.
Способы укрепления подводной и надводной частей берега различны. Подводную
11
часть берега ниже меженного горизонта следует укреплять каменной наброской и
фашинными тюфяками, загруженными камнем; надводная часть крепится
бетонными армированными плитами, подпорными стенками, камнем в плетневых
клетках. В отдельных случаях интенсивная боковая эрозия заставляет переносить
сооружения подальше от берега. Так, например, произошло с городом Турткулем.
Эрозионная деятельность Аму-Дарьи заставила перенести этот город на новое
безопасное
место.
Так
возник
новый
город
Нукус.
Донная эрозия наиболее опасна для опор мостов, поэтому они должны иметь
достаточное заглубление. Следует учитывать движение льда, так как заторы могут
вызвать резкий подъем уровня реки и затопление прибрежных районов. Заторы
следует разрушать, а в местах их образования заранее производить обваловывание
берегов.
Неблагоприятно сказываются паводки на пойму рек. Сооружения и берега долины
необходимо защищать земляными дамбами, отсыпкой камня и другими способами,
позволяющими нейтрализовать эрозионную силу паводковых вод. Для
строительства более благоприятны неподмываемые и незаносимые участки долины.
Рис.5 – Схема флювиального процесса
Флювиальный процесс: а —план речной долины; б—поперечный профиль
Аллювиальные отложения рек и их строительные свойства. Большую часть
обломочного материала реки выносят к морю и откладывают в районе дельт. Волга
выносит в Каспийское море до 25 млн т наносов в год.
Значительная часть аллювиальных отложений скапливается в русле рек и на
поймах. Общая мощность аллювиальных отложений в долинах рек различна — от
нескольких метров до десятков метров. Например, в долине средней Волги аллювий
составляет 18—22 м, а аллювий Дона у г. Ростова-на-Дону — до 25 м; у притока
Дона
реки
Темерник—
15—18
м
и
т.
д.
Состав аллювиальных отложений отражает скорость речного потока. Скорость
потоков в течение года, ряда лет, а также в зависимости от стадий развития реки
12
весьма различна. Это приводит к накоплению в одной и той же части долины
аллювиальных осадков различного -состава и крупности, к литологической пестроте
аллювиальных толщ. В состав аллювия входят глыбы, валуны, галечник, гравий,
пески, суглинки, глины, илы, органический материал. Там, где течения наиболее
сильные, например, горные реки, преобладает крупноблочный материал. Для
равнинных рек свойственны пески и более мелкозернистые осадки.
По характеру осадков и месту их накопления речные отложения разделяют на
дельтовые,
русловые,
пойменные
и
старинные.
В дельтах накапливаются песчано-глинистые осадки. Материал, который
откладывается в руслах рек, называют русловым аллювием. В его состав входят
пески и более грубые обломки — галечник, гравий, валуны. Пойменный аллювий
откладывается в период паводка и представляет собой суглинки различного состава,
глины и мелкозернистые пески. Отложения поймы обычно обогащены
органическим материалом. Старичный аллювий формируется на дне стариц, на
которых откладываются илы со значительным количеством органических веществ.
В период паводка в старицы поступает тонкозернистый песок, который, смешиваясь
с илом, образует илистые пески. Характерной формой залегания старичных
отложений
является
линза.
В основании толщ аллювия обычно залегают отложения, отличающиеся от
покрывающих их толщ крупнозернистостью (галечники, гравий, крупнозернистые
пески).
В пределах речных долин могут залегать отложения неаллювиального характера. К
их числу относят делювий, конусы выноса пролювиальных наносов и эоловые
накопления.
Речные долины служат местом активной производственной деятельности человека.
В связи с этим аллювиальные отложения зачастую попадают в сферу строительных
работ. К оценке аллювиальных отложений, как оснований, следует подходить
дифференцированно, исходя из того, что существуют три разных типа грунтов —
русловые, пойменные и старичные, не говоря уже об особенностях микрофации
аллювия.
В речных долинах, на поймах и надпойменных террасах часто приходится строить
крупные здания и сооружения, передающие значительные нагрузки на грунт.
Примером могут служить элеваторы, речные вокзалы, различные портовые
сооружения и др. В качестве оснований для них принимают древний уплотненный
аллювий аккумулятивных террас и русловые отложения, так как русловой аллювий,
представленный крупными обломками и песком, способен выдерживать тяжелые
сооружения. Русловые отложения в долинах крупных рек служат хорошим
основанием для мостовых переходов. В случаях, когда русловой аллювий
перекрывается пойменными и старичными отложениями, используют свайные
фундаменты.
Древний пойменный аллювий в виде суглинков и глин твердой консистенции
является хорошим основанием. Однако следует иметь в виду, что на древних
террасах аллювиальные суглинки часто имеют лессовидный облик и могут обладать
просадочными свойствами. В этом случае строительство следует вести как на
13
лессовых
просадочных
грунтах.
Современный пойменный аллювий обладает высокой влажностью либо вообще
находится в водонасыщенном состоянии с низкой несущей способностью. Суглинки
и глины легко переходят в пластичное и даже текучее состояние.
Наиболее слабыми из аллювиальных отложений являются старичные иловатые. При
строительстве между подошвой фундамента и иловатым грунтом применяют
песчаные
подушки
или
свайные
фундаменты.
Следует учитывать и такую характерную особенность аллювиальных отложений,
как многослойность их толщ с наличием линз и пропластков. Слои и прослои под
нагрузкой могут обладать различной сжимаемостью, что значительно усложняет
расчет осадки сооружений. Особенно большая опасность угрожает зданию, если его
фундамент в разных своих частях опирается на грунты с различной сжимаемостью.
С аллювиальными отложениями связаны такие явления, как плывунностъ песчаных
и набухание глинистых грунтов.
14
3 Сель
Были слышны раскаты грома в горах. Внезапно и быстро стал повышаться
уровень воды в реке, и сверху по ней надвигался мутный пенящийся вал высотой
примерно 1 м. Далее показался черный грязевой вал высотой 12м. Вслед за первым
валом в озеро ударил второй, примерно такой же высоты, затем третий и еще ряд.
Данный поток был образован в результате интенсивного таяния снега в районе
ледника, поток на поворотах ущелья последовательно прорывал образующиеся
завалы.
Сель (селевый поток) — бурный грязевый или грязекаменный поток,
состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в
бассейнах небольших горных рек.
Рис. 6 – последствия селевого потока
Характеризуется резким подъемом уровня воды, волновым движением,
кратковременностью действия (в среднем от одного до трех часов), значительным
эрозионно-аккумулятивным разрушительным эффектом. Селевые потоки создают
угрозу населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам и другим
сооружениям, находящимся на их пути. Непосредственными причинами зарождения
селей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже
землетрясения, извержения вулканов.
15
Рис. 7 - Схемы влияние селевого потока на территорию
Классификация селей:
По механизму зарождения сели подразделяются на три типа:

эрозионный

прорывной

обвально-оползневый
1.
При эрозионном вначале идет насыщение водною потока
обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта, а
затем уже формируется селевая волна.
2.
Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления
воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел и
происходит
прорыв
водоема
(озера,
внутриледниковой
емкости,
водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки.
3.
При
обвально-оползневом
происходит
срыв
массы
водонасыщенных горных пород (включая снег и лед). Насыщенность потока в
этом случае близка к максимальной.
Причины возникновения селевого потока:
1.
Наличие на склонах бассейна достаточного количества продуктов
разрушения горных пород;
2.
Наличие нужного объема воды для смыва или сноса со склонов
рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслам;
3.
Наличие крутого уклона склонов и водотока.
Согласно СП 116.13330.2016. «Инженерная защита территорий, зданий и
сооружений от опасных геологических процессов», к рекомендациям по
предотвращению дальнейшего развития процесса можно отнести:
16
Для инженерной защиты территории, зданий и сооружений от селевых
потоков применяют селезадерживающие, селепропускные, селенаправляющие и
стабилизирующие сооружения и мероприятия. Их проектируют и возводят для
задержания селевого потока в верхнем бьефе и для образования селехранилищ,
пропуска селевых потоков через объект или в обход него, направления селевого
потока через объект или в обход него, направления селевого потока в
селепропускные сооружение, прекращения движения селевого потока или его
ослабления (каскад запруд, подпорные стенки, дренажные устройства и др.)
Для защиты от руслового селевого потока применяют русловые
гидротехнические сооружения, которые по характеру воздействия на селевой поток
подразделяются на селезадерживающие, селепропускные, селеотбойные и
селетрансформирующие. Эти сооружения могут решать несколько задач, в
частности, задержание селевых наносов выше защитного объекта, отведение или
пропуск потока через защищаемый объект, стабилизацию и защиту русла от
размыва, а также защиту сооружения от ударного воздействия потока.
Селезадерживающие сооружения - это плотины, запруди, селеуловители. В
борьбе с селевыми потоками находят широкое применение селезадерживающие
плотины, которые способам задерживать большие объемы селемассы.
Рис. 8 - Противоселевое сооружение в Кабардино-Балкарии
Селеулавливатели применяют в виде котлованов и бассейнов,
закладываемых на пути движения потоков.
Для освобождения потока от наносов, что особенно важно в тех случаях,
когда сель переносит крупные валуны, копают котлованы больших размеров,
называемые наносоуловителями. Проходя через такой наносоуловитель, поток
17
откладывает переносимые им камни и движется дальше, лишенный наиболее
грозных средств разрушения.
Рис. 9 – Схема селеуловителей-котлованов, расположенных террасами
Рис. 10 - Схема противоселевых барражей (запрудов)
а - каскад барражей; б - поперечное сечение барража.
Расчет последствий возникновения селевых потоков
Оценка параметров селевых потоков
Расчет селевых потоков ведется в соответствии с «Методикой исчисления
размера вреда, причиненного почвам как объекту охраны окружающей среды».
Плотность селевого потока зависит от состава и содержания твердой
составляющей:
ρ=1.2–1,9
3
10 (кг/м3)
Высота селевого потока
H, м
Характеристика
1-2 2маломощный поток поток средней мощности мощный
3 3-5 5-10
поток катастрофический поток
Скорость движения селевого потока:
V=11.4(H)1/2(sinα)1
/3
(м/с)
V=2.5–7.5 (м/с)
Здесь:
· α=10–27º – средний угол наклона селевого русла.
· H=0.5–10 м – средняя глубина потока.
Суммарное давление селевого потока на стены сооружений:
18
P=Pc+
Pд (Па)
Статическое давление:
Pc=
0.5ρgH
Здесь:
· ρ – плотность потока.
· g=9.81 – ускорение силы тяжести.
· H – глубина потока.
Динамическое давление:
Pд=0.5Ρv
sin λ
Здесь:
· V – скорость движения.
· λ – угол межу направлением движения селевого потока и стеной.
Λ=0º – если стена расположена вдоль движения потока, λ=90º – если стена
расположена перпендикулярно движению потока.
Противоселевые сооружения
Такие сооружения предназначены для задержания селевых выносов, отвода
селевого потока, защиты русла от размыва.
Противоселевые сооружения снижают давление селевого потока на стены
сооружений. Эффективность противоселевого сооружения характеризуется
коэффициентом снижения давления KCH:
Последствия воздействия селя на различные объекты с учетом селезащиты
определяется по величине эффективного давления:
P
э=КснP
Здесь:
P - суммарное давление селевого потока без учета селезащиты.
При гарантированном отводе селевого потока KCH = 0.
При отсутствии селезащиты KCH = 1.
2
2
19
4 Заболачивание территорий
На водоеме с отмелями берегами в мелководной зоне занимают осоки,
на глубине 1-1,5м – тростники и камыши, в более глубоких местах, до 202,5 м,
распространены водяные лилии и рдесты. Каждая группа растений, отмирая,
образует на дне водоема остатки в виде стеблей, листьев и корневищ, которые,
постепенно разлагаются. В наиболее глубоководной части водоема
накапливаются минеральные и органические илы, из которых образуются
озерные глины, мергели, пески, сапропели другие отложения. Постепенное
обмеление водоема вызывает перемещение береговой линии внутрь его, в
результате на пологом склоне дна водоема отлагаются новые слои,
располагающиеся по тем же зонам глубин.
Заболачивание территории - это процесс, в результате которого верхний
слой почвы затапливается большим количеством воды. Далее эта вода может
либо впитаться вглубь земли, либо остаться на поверхности, что происходит в
том случае, если уровень грунтовых вод в данной местности довольно высок.
При длительном нахождении влаги на земной поверхности происходит
заболачивание.
Рис. 11 – Заболачивание лесных территорий
Причины заболачивания
Стоит сразу оговориться, что в большинстве случаев заболачивание
территорий происходит в низинах, поскольку там уровень грунтовых вод довольно
высок. Также подвержены этому процессу места, находящиеся поблизости рек, всё
из-за тех же грунтовых вод. Часто болота возникают в поймах рек.
Но всё же, просто так заболачивание почвы не происходит. Необходимо наличие
фактора, который спровоцирует этот процесс. Согласно СП 116.13330.2016.
«Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических
процессов» существует перечень этих факторов:
- Поднятие уровня грунтовых вод
20
- Обильные осадки
- Выхождение реки из берегов
- Недостаточный уровень испарения влаги
- Использование тяжёлой сельскохозяйственной техники (портит верхний
слой почвы)
- Строительство непродуманных оросительных систем
Заболоченная местность влечет за собой ряд существенных неудобств, среди
которых невозможность высадки огорода и сбора урожая, трудности при
выращивании плодовых деревьев, большое количество комаров. Тем не менее
становится очевидным, что наличие на участке торфа помогает получить
плодородный грунт, а высокий уровень грунтовых вод позволяет создать
декоративный пруд. В скандинавских странах проживание на заболоченном участке
не считается напастью. Жители приспособились к возведению домов на высоком
фундаменте, построению высоких дорожек и не стремятся осушать свои участки.
Если проблема стоит остро и с заболачиванием участка требуется бороться, можно
воспользоваться одним из нескольких вариантов:

создание дренажной системы;

построение дренажного колодца;

организация декоративного водоема;

подъем грунта и выравнивание участка.
К мерам точечного решения проблемы относят высадку кустарников и
деревьев, нуждающихся в большом количестве влаги. К ним относят березу, каштан,
черемуху, а также некоторые кустарники. Также в случае наличия тени на участке
проредить растительность, чтобы природа сама позаботилась об осушении
территории.
Расчет на заболачивание территории ведется в соответствии с «Методикой
расчета гидрологических характеристик техногенно-загруженных территорий».
Организация дренажной системы
Дренажная система представляет собой сеть мелких и крупных каналов,
расположенных под уклоном по периметру всего участка. Различают открытую и
закрытую дренажные системы. Также устройство системы существенно зависит от
того, заболочен весь участок или его часть; есть ли канавы для дренажа в самом
населенном пункте или необходимо самостоятельно организовать место стока.
Рис. 12 - Пример схемы дренажа участка
21
Открытая система для осушения всего участка визуально напоминает ветку
дерева: роется главная канава от дома к месту стока под наклоном 2–3 градуса
глубиной 80 см, а затем по периметру участка от нее отходят разветвления глубиной
20–30 см и под наклоном по направлению к главной траншее. Затем на дно системы
выкладываются пленка (или геотекстиль) и гравий. Полностью дренажные канавки
можно не засыпать. Если необходимо осушить только часть участка, то дренажные
канавки небольшой глубины под уклоном роются вокруг точки заболачивания и
направляются к стоку.
Рис. 13 - Схема закрытой дренажной системы
Стоком может служить либо дренажная канава населенного пункта (обычно
роется вдоль дороги), либо дренажный колодец, организованный своими руками,
либо декоративный пруд. Если с первым вариантом все более или менее понятно, то
дренажный колодец требует описания. Для его организации роется яма глубиной
1,5–2 м и шириной 0,8–1 м. Дно ямы также засыпается гравием, а стены устилаются
пленкой или обмазываются глиной. Иногда предлагают использовать две
соединенные бочки без дна. Такой колодец – это отличное место для скопления
воды в целях технического полива.
Декоративный водоем, несомненно, украсит любой участок, а его создание на
заболоченной местности – дело относительно легкое. Предварительно необходимо
вырыть яму нужной глубины и выложить ее дно плотной пленкой. Поверх нее
можно положить крупные камни. Затем весь сток дренажной системы направляется
в импровизированный пруд. Украсить его можно, высадив по периметру
влаголюбивые растения и цветы (например, ирисы).
Важно помнить, что сток организуется вдали от расположения дома в
локальной низменности. В противном случае вся заболоченность может оказаться
под фундаментом дома. Также важно, чтобы на пути дренажной системы не было
других построек, иначе вся вода будет скапливаться около них.
Закрытая дренажная система предполагает также рытье канавок с
последующей установкой в них труб с отверстиями, куда будет скапливаться вода.
Трубы кладутся на предварительно подготовленное дно (пленка и гравий), сверху
засыпаются гравием и плодоносном слоем грунта.
22
Французская горшковая дренажная система требует отдельного упоминания
из-за особенностей своего устройства. На дно канавки выкладываются пленка и
гравий, а сверху она засыпается крупными осколками глиняных горшков, камней и
т. д. На последнем этапе систему закрывают плодоносным слоем грунта.
Подъем грунта
Специалисты настоятельно рекомендуют воздержаться от необдуманных
шагов и дешевого варианта подъема грунта при помощи завоза большого
количества песка. Цель подъема – не только осушить участок, но и сохранить (а
иногда и улучшить за счет смешивания торфа, земли и песка) качество грунта.
Способ подъема участка зависит от того, на какую высоту его нужно
приподнять. При требуемом уровне подъема до 30 см используется плотно
утрамбованный грунт, при большей высоте – смесь песка и гравия. На этапе
выявления причин заболоченности важно убедиться, что отсутствие влаги не
вызвано наличием водонепроницаемого глинистого слоя. Если это так, то его
предварительно нужно снять.
Этапы подъема:
1.
Очистка участка от мусора, пней, растительности с твердыми корнями.
2.
Снятие слоя плодородного грунта (15–20 см) и глинистого слоя при
необходимости.
3.
Укладка ленточного фундамента.
4.
Засыпание участка грунтом или песком с гравием в зависимости от
высоты подъема.
5.
Покрытие сверху ранее снятым слоем плодородного грунта.
Подъем участка целесообразен, если ни один из других способов снижения
заболоченности не сработал. В его пользу будет говорить и расположение соседних
участков гораздо выше вашего.
Борьба с заболоченностью участка не всегда целесообразна: иногда можно
использовать во благо тот ресурс, который предоставила природа. Если же борьба с
избыточной влагой – вопрос решенный, то начинать ее лучше с организации
дренажной системы, при необходимости переходя к более радикальным средствам.
23
5 Оползень
Земляное полотно дороги проходит в полувыемке-полунасыпи на этой
дороге ж/д полотно. С одной из сторон железной дороги откос. Выше бровки
откоса поднимается коренной склон к водоразделу, крутизна его 20-300, по нему
спускаются ложбины стока. Так как склон подрезан откосом, устья ложбин
висячие. С другой стороны железной дороги откос полунасыпи спускается
непосредственно к реке. Склон сложен делювиальными супесями и суглинками.
Несколько дней идут дожди.
Оползень - медленное смещение масс горных пород, слагающих откос (а
нередко и его основание), происходящее в виде скользящего движения между
смещающимися породами и неподвижным массивом. Наиболее крупный по
размерам вид нарушения устойчивости откосов. Связан, главным образом, с
наличием в толще горные породы слабых увлажненных слоев, контактов, даек,
тектонических нарушений.
Наиболее часто Оползни возникают на склонах, сложенных
чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (например,
песчано-гравийными, трещиноватыми известняковыми). Развитию Оползни
способствует такое залегание, когда слои расположены с наклоном в сторону склона
или в этом же направлении пересечены трещинами. В сильно увлажнённых
глинистых породах Оползни приобретает форму потока. В плане Оползни часто
имеет форму полукольца, образуя понижение в склоне, называется оползневым
цирком. Оползни наносят большой ущерб с.-х. угодьям, промышленным
предприятиям, населённым пунктам и т.д.
Рис. 14 – Схема оползня
Для образования оползней на склонах необходимы следующие факторы:
наличие водного слоя и его наклона в сторону склона, наличие водоносного
горизонта и подземных вод. Движение толщи может быть вызвано разными
причинами: землетрясением, сильным дождем, увеличившим ее вес, подмывом
склона рекой или морем и неосторожным срезанием его человеком.
Исследования оползневых районов показали, что оползни представляют
собой сложный процесс, протекающий под влиянием комплекса факторов, в числе
24
которых находятся и подземные воды. Согласно СП 45.13330.2012 «Земляные
сооружения и фундаменты», к таким факторам относятся:
1)
Интенсивный подмыв берега рекой или абразия морем
(разрушение действием прибоя) в ряде случаев являются одной из главных
причин возникновения оползней.
2)
Влияние атмосферных осадков сказывается на устойчивости
земляных масс.
3)
Изменение консистенции (состояния) глинистых пород склона в
результате воздействия подземных или поверхностных вод и процессов
выветривания.
4)
Образованию оползней способствуют процессы суффозии,
заключающиеся в выносе фильтрующимися водами сквозь водопроницаемые
отложения мелких обломочных частиц, вследствие чего эти отложения
становятся менее плотными, а наклонно залегающие над ними грунтовые
массы начинают сползать вниз по склону.
Расчет устойчивости оползня
ведется
согласно
методу круглоцилиндрической поверхности.
Формулы:
S - площадь каждого блока
R = r*400/100
Ш = 0,1*R (длина блока)
P = V*с,
где с = 1,98 т/мі,
где V = Sn*160000/10000
Sinб = X/R,
где б = arcsin(X/R)
L = R*щ*р/180
T = P*sinб
N = P*cosб
f= tgц,
где ц=14
? = (?N*f + C*L)/?T, где C=17
? = 1.904 - склон устойчивый
К мероприятиям, которые могут предотвратить появление оползней,
относят:
- отвод поверхностных вод и подземный дренаж грунта;
- введение в грунт укрепляющих растворов (геотекстиль, силикатизация);
- введение анкеров;
- крепление свай и опорных стенок (габионов).
25
Рис. 15 - Схемы вариантов, сдерживающих перемещение нижней части
оползня
б— контрфорс из грунта; в — контрфорс с забивкой удерживающих
оползень свай; г — контрфорс в виде железобетонных ящиков, заполненных
песком или щебнем; 1 — упорная призма; 2 — тело оползня; 3 — поверхность
скольжения; 4 — первоначальная поверхность склона; 5 — дренаж; 6 — лоток
водоотвода; 7— сваи; 8 — железобетонный
26
6 Просадка лессовых пород
В результате скопления дождевых и талых вод на отдельных участках, в связи
с нарушением регуляции поверхностного стока, при отсутствии гидроизоляции
ограждающей основания сооружений от увлажнения, произошло нарушение
устойчивости здания, построенного на лессовых породах.
Просадкой называется уменьшение объема лессовых пород при
замачивании.
Лессовые породы широко распространены в южной части Европейской
части Европейской части России, в Средней Азии, Сибири. Они залегают, как
правило, с поверхности земли и имеют мощность иногда до 100 м. В
Прикаспийской низменности лессовые породы имеют уникальные условия
залегания, не встречающиеся на земном шаре нигде. Здесь они перекрыты
морскими осадками хвалынской трансгрессии.
Характерной особенностью лессов является их высокая пористость и
наличие солей, которые образуют слабые структурные связи, разрушающиеся
при замачивании.
Разрушение это протекает очень быстро, и при этом происходит
оседание поверхности земли, а если на подобном участке находится
сооружение – его деформация. Особенно часто деформации происходят от
неравномерного увлажнения под зданием.
Величина просадки зависит от суммарной мощности грунтов и их
свойств. По СП 21.13330.2012 «Здания и сооружения на подрабатываемых
территориях и просадочных грунтах», просадочные толщи подразделяются на
два типа в зависимости от проявления просадки от собственного веса:
II тип – это грунты, у которых просадка от собственного веса более 5
см.
I тип – у которых суммарная просадка менее 5 см и в основном
возникает от воздействия веса сооружения.
II тип просадочности более опасный, чем первый.
Расчет просадки лессовых пород ведется в соответствии с методикой
просадочных деформаций.
Основными характеристиками просадочности, которые используются
при расчетах сооружений, являются относительная просадочность и
начальное просадочное давление.
Относительное сжатие грунта при давлении Р после замачивания Относительная просадочность.
εsl бпр=
0.01
27
h/ - высота образца природной влажности при давлении от собственного
веса грунта и нагрузки от здания
hпр – высота образца в замоченном состоянии при том же давлении
h0- высота образца природой влажности при давлении от собственного
веса.
Psl – начальное просадочное давление – это минимальное давление, при
котором начинают проявляться просадочные свойства лессовых грунтов в
условиях полного водонасыщения.
В условиях природной влажности лессовые грунты являются являются
надежным основанием, однако возможность их просадки обуславливает
необходимость борьбы с этим процессом.
Основные мероприятия по защите сооружений можно:
Неизбежное замачивание лёссовых пород происходит при орошении земель,
строительстве каналов, водохранилищ и т. д.
Выбор мероприятий по обеспечению устойчивости и эксплуатационной
пригодности зданий и сооружений, возводимых на лёссовых просадочных породах,
производят на основе технико-экономического анализа, в число факторов которого
входят:
-тип просадочности;
-мощность просадочных пород и величина просадки;
-конструктивные особенности зданий и сооружений.
Все методы подразделяют на три группы:
1) водозащитные;
2) конструктивные;
3) устраняющие просадочные свойства пород.
Водозащитные мероприятия предусматривают планировку строительных
площадок для отвода поверхностных вод, гидроизоляцию поверхности земли,
предохранение зданий от утечек воды из водопроводов, устройство
водонепроницаемых полов, покрытий, отмосток и т.д.
Конструктивные мероприятия рассчитаны на приспособление объектов к
возможным неравномерным осадкам: повышение жесткости стен и прочности
стыков, армирование зданий поясами, применение свайных и уширенных
фундаментов; маломощные просадочные грунты прорезаются глубокими
фундаментами, в том числе свайными.
Методы устранения просадочных свойств подразделяют на две группы:
* улучшение пород с применением механических методов;
* физико-химические способы улучшения.
Механические методы преобразуют породы либо с поверхности, либо в
глубине толщ. Поверхностное уплотнение производят трамбовкой, замачиванием
под своим весом или весом сооружения. В глубине толщ уплотнение производят с
помощью грунтовых свай (песчаных, известняковых), взрывов в скважинах,
замачиванием через скважины с последующим взрывом под водой и т.д. Применяют
песчаные и грунтовые подушки, грунтоцементные опоры.
28
К физико-химическим способам относят: обжиг грунтов через скважины,
силикатизацию, цементацию и глинизацию, обработку различными солями,
укрепление органическими веществами (битум, смолы и др.)
29
Заключение
Каждому стихийному бедствию, аварии и катастрофе присущи свои
особенности, характер поражений, объем и масштабы разрушений, величина
бедствий и человеческих потерь. Каждая по-своему накладывает отпечаток на
окружающую среду. Таким образом, знание причин возникновения и характера
стихийных бедствий позволяет при заблаговременном принятии мер защиты, при
разумном поведении населения в значительной мере снизить все виды потерь.
Необходимо систематически собирать сведения об опасных природных процессах и
тщательно наблюдать за ними.
30
Список используемой литературы
1. СП 115.13330.2016 Геофизика опасных природных воздействий.
Актуализированная редакция СНиП 22-01-95.
2. СП 116.13330.2016. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений
от опасных геологических процессов.
3.Короновский Н., Брянцева Г. Опасные природные процессы. Инфра-М 2007.
4. Зденек Кукал «Природные катастрофы» Изд. 23нание» Москва 1985год.
5. СП 45.13330.2012 Земляные сооружения и фундаменты.
6. СП 21.13330.2012 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и
просадочных грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.01.09-91 (с Изменением
N 1).
31