Зміна напружено-деформованого стану масиву схилу при влаштуванні та експлуатації у ньому виїмок

Ключові слова: схил, штучна виїмка, зсув, улоговина, міцність ґрунту, зчеплення, напружено-деформований стан, метод скінченних елементів, метод граничної рівноваги, одноплощинне зрушення, методика «плашка за плашкою»

Анотація

Проаналізовано геоморфологічні та інженерно-геологічні особливості будови ділянки розміщення штучної виїмки у вигляді ставка-накопичувача. Виявлено улоговину стоку поверхневих вод до водойми та визначено фізико-механічні властивості ґрунтів. Розглянуто негативні інженерно-геологічні процеси на ділянці й причини активізації зсувних процесів. Складено просторову інформаційну модель масиву схилу, до якої результати лабораторних досліджень ґрунтів внесено шляхом присвоєння її елементам відповідних властивостей. Виконано оцінювання стійкості схилу з урахуванням особливостей його інженерно-геологічної та гідрогеологічної будови і з використанням структурної міцності ґрунтів. Визначено можливі площини ковзання та зсувні тиски на потенційні протизсувні споруди. Проведено «зворотній» розрахунок стійкості схилу для уточнення значень характеристик міцності ґрунтів. Для оцінювання напружено-деформованого стану (НДС) масиву дослідного схилу використано математичне моделювання методом скінченних елементів з використанням пружно-пластичної моделі ґрунту за критерієм міцності Мора – Кулона. При цьому розрахунок методом скінченних елементів виконано шляхом ітераційного зменшення міцності ґрунтів до моменту настання граничної рівноваги. Встановлено, що при влаштуванні виїмок в масиві схилу відбувається зміна його НДС, що в свою чергу активізує зсувні процеси. Доведено, що для комплексного оцінювання впливу виїмки на НДС схилу доцільно використовувати технологію геотехнічного інформаційного моделювання. За результатами моделювання розроблено заходи щодо подальшої безпечної експлуатації схилу з виїмкою шляхом зменшення навантаження на верхню частину масиву та влаштування протизсувної споруди.

Посилання

[1]. Briaud J.-L. (2013). Geotechnical Engineering: Unsaturated and Saturated Soils. Wiley
[2]. Velykodnyi Yu.Y., Bida S.V., Zotsenko V.M., Lartseva I.I. & Yaholnyk A.M. (2016). Protection of territories from landslides. Kharkiv: “Madrid”
[3]. Hynzburh L.K. (2007). Landslide protection structures. Dnipropetrovsk: «Lyra LTD»
[4]. Bida S.V. (2011). Features of landslide processes on the slopes of river valleys. Budivelni konstruktsii: mizhvid. nauk.-tekhn. zb. , 75-2, 371-377
[5]. Lim K., Li A. & Lyamin A. (2015). Slope stability analysis for fill slopes using finite element limit analysis. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburgh: ICE Publishing, 1597-1602.
doi:10.1680/ecsmge.60678
[6]. Zotsenko M.L., Vynnykov Yu.L., Kharchenko M.O., Marchenko V.I. & Tytarenko V.A. (2013). Landslide stabilization measures. Budivelni konstruktsii: Mizhvid. nauk.-tekhn. zb. naukovykh prats (budivnytstvo), 79, 256-264.
[7]. Aniskin A., Vynnykov Yu., Kharchenko M. & Yagolnyk A. (2019). Calculation of the slope stability considering the residual shear strength. Proc. of the 4th Regional Symposium on Landslides in the Adriatic Balkan Region.
Sarajevo: Geotechnical Society of Bosnia and Herzegovina, 209-216.
doi.org/10.35123/ReSyLAB_2019_35
[8]. DBN V.1.1-46:2017 (2017). Engineering protection of territories, buildings and structures from landslides and collapses. General principles. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy.
[9]. DBN V.1.1-24:2009 (2010). Protection against dangerous geological processes. Basic design principles. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy.
[10]. DSTU B V.2.1-4-96 (1997). Soils. Methods of laboratory determination of strength and deformability characteristics. Kyiv: Derzhavnyi komitet Ukrainy u spravakh mistobuduvannia i arkhitektury.
[11]. Tschuchnigg H.F. (2015). Performance of strength reduction finite element techniques for slope stability problems. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburgh: ICE Publishing, 1687-1692.
doi:10.1680/ecsmge.60678
[12]. Kopecký M. & Frankovská J. (2017) Geotechnical problems of expressway construction in landslide area in East Slovakia. Proc. of the 19th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Seoul, 2167-2170.
[13]. Kudla W., Szczyrba S., Rosenzweig T., Weißbach J., Kressner J., Grosser R. & Lucke B. (2015). Flow-liquefaction of mine dumps during rising of groundwater-table in Eastern Germany – reasons and model-tests. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburgh: ICE Publishing, 1585-1590.
doi:10.1680/ecsmge.60678
[14]. Silvestri V. & Abou-Samra G. (2017) Re-assessment of stability of the experimental excavation in the sensitive clay of Saint-Hilaire (Quebec). Proc. of the 19th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Seoul, 2211-2214.
[15]. Allahverdizadeh P., Griffiths D.V. & Fenton G.A. (2015). Influence of different input distributions on probabilistic outcomes in geotechnical stability analysis. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development, 1549-1554.
doi:10.1680/ecsmge.60678
Опубліковано
2020-12-30
Як цитувати
Vynnykov Yuriy Зміна напружено-деформованого стану масиву схилу при влаштуванні та експлуатації у ньому виїмок / Yuriy Vynnykov, Maksym Kharchenko, Andrii Yaholnyk, Serhii Lystopad // ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering. – Полтава: ПНТУ, 2020. – Т. 1 (54). – С. 73-80. – doi:https://doi.org/10.26906/znp.2020.54.2272.