Каждый год несколько районов Индии серьезно страдают от нескольких внезапных наводнений и оползней самого разного характера. Эти наводнения приводят не только к повторяющимся человеческим жертвам, но и к повторяющимся экономическим потерям на миллиарды рупий.
Движущими силами / нагрузками для наводнений и оползней являются природные, антропогенные факторы и комбинации факторов, которые взаимодействуют сложным образом. Как только возникает нестабильность, склоны холмов часто становятся хронически подверженными оползням. Проблема оползней усугубляется в сезон муссонов из-за (i) повышенного давления поровой воды, (ii) увеличенного веса горной массы и (iii) уменьшенных сил трения. Для таких событий могут быть различные причины, но основной причиной, по-видимому, является геология Гималаев и сильные дожди. Проливные дожди, обычно называемые порывами ветра, или экстремальные осадки, являются частыми явлениями в регионе.
Деятельность человека на склонах, такая как: Строительство, осуществляемое без надлежащих инженерных и геологических затрат, неправильная практика ведения сельского хозяйства, беспорядочное удаление растительного покрова и вырубка лесов и т.д. Эти мероприятия могут привести к увеличению уклона склона или значительному изменению режима поверхностных и подземных вод, усиливая нестабильность склонов.
Существует вероятность одновременного воздействия нескольких природных факторов. В некоторых случаях одна опасность вызывает другую. Например, землетрясение может спровоцировать оползень, который, в свою очередь, может запрудить долину, вызвав наводнение выше по течению и последующий прорыв плотины. Это приведет к затоплению нижних водосборных районов. Однако мы не можем бороться с природой, но с некоторой технической помощью мы можем минимизировать потери. Существует несколько инженерных технологий, позволяющих стабилизировать уклон почвы, чтобы противостоять оползням и, следовательно, избежать катастроф. Это подпорные стенки, сваи, стальная арматура, высокопрочные стальные жилы, затирка швов, торкретбетон, торкретирование, забивание гвоздей и геосинтетическое армирование и т.д. Для окончательной разработки наилучшего метода стабилизации грунта учитывается ряд факторов, таких как уклон доступного участка, удерживаемый грунт, цель стабилизации, время, стоимость и пропускная способность армирующего материала и т.д.
1. Подпорные стенки: Это наиболее распространенная технология, используемая для удержания грунта путем возведения подпорных стен. Подпорные стенки спроектированы таким образом, чтобы противостоять боковым силам, создаваемым движением почвы и давлением воды. На основе движения удерживаемого материала вперед и вниз под действием силы тяжести, существует несколько типов подпорных стен: гравитационные, консольные и анкерные.
- Гравитационные стены:- Устойчивость гравитационных стен зависит от их веса, и они в основном состоят из блоков каменной кладки, камня без раствора и бетона. Для этой цели масса конструкции должна быть достаточной для создания достаточного сопротивления трению при скольжении, а основание или опора конструкции должны быть достаточно широкими, чтобы развивать достаточный импульс для противодействия опрокидывающим силам грунта.
- Консольные подпорные стены:- Эти стены обычно возводятся из армированного цементного бетона. Консольные стены — это более высокие подпорные стены одинаковой толщины, которые крепятся к фундаменту. Правильно спроектированные консольные стены удерживают достаточное количество грунта. Эти стены выдерживают консольные нагрузки на большое структурное основание, преобразуя горизонтальное давление из-за стены в вертикальное давление на землю внизу .
- Подпорные стенки из шпунтовых свай:-Подпорные стенки из шпунтовых свай обычно используются в мягком грунте и труднодоступных местах. Стены из шпунтовых свай изготавливаются из стальных, виниловых или деревянных досок, которые вбиваются в землю. Статистика стен включает в себя одну треть над землей, а остальную часть (две трети) ниже уровня земли. Трос или стержень используются в качестве крепления к стенам. Стержни размещаются на некотором расстоянии и привязываются к задней части стен.
- Анкерные подпорные стены:-Анкерная подпорная стена может быть выполнена в любом из вышеупомянутых стилей, но также предусматривает дополнительную прочность с помощью тросов или других опор, закрепленных в скале или почве за ней. Анкеры, обычно вбиваемые в материал с помощью сверления, затем на конце троса расширяются либо механическим способом, либо часто путем впрыскивания прессованногоu-образногобетона, который расширяется, образуя в почве шарик. Технически сложный, этот метод очень полезен там, где ожидаются высокие нагрузки или где сама стена должна быть тонкой и в противном случае была бы слишком слабой.
- Подпорные стенки из буронабивных свай:-Подпорные стенки из буронабивных свай возводятся путем сборки последовательности буронабивных свай, после чего производится выемка излишков грунта. В зависимости от проекта, подпорная стенка из буронабивных свай может включать в себя ряд земляных анкеров, армирующие балки, работы по улучшению грунта и слой торкретбетона для усиления. Этот строительный метод, как правило, используется в сценариях, где шпунтовое забивание является приемлемым строительным решением, но где уровни вибрации или шума, создаваемые забивателем свай, неприемлемы
- Габионы:-Габионы представляют собой клетки, цилиндры или ящики, заполненные почвой или песком, которые используются в гражданском строительстве и дорожных ограждениях, особенно в холмистых регионах. Для строительства плотин или фундаментов используются цилиндрические металлические конструкции. Габионы представляют собой многоклеточные коробки из сварной проволоки или прямоугольной ячеистой сети, которые затем заполняются камнями и используются для строительства сооружений по борьбе с эрозией и для стабилизации крутых склонов.
2. Другие методы удержания почвы:- Существует несколько других новейших технологий, доступных для удержания почвы. Некоторые из них мы обсудим здесь.
- Затирка швов:-Затирка швов представляет собой суспензию на основе цемента, силиката или акриламида, достаточно вязкую, чтобы ее можно было заливать или впрыскивать в почву и тем самым заполнять, уплотнять или уплотнять окружающую почву. Затирка швов производится путем нагнетания этой суспензии под давлением в отверстия, пробуренные в трещиноватых, сочлененных проницаемых породах и сжимаемых грунтах, чтобы уменьшить их проницаемость и повысить их прочность. Тип и количество затирки, необходимые для стабилизации склона, обычно зависят от гранулометрического состава, плотности, содержания воды и химического состава почвы, а также от желаемой функции затирки. Затирка швов часто рассматривается как универсальный метод улучшения грунта для применения в сложных почвенных и скальных условиях.
- Торкретирование (сухой процесс):-Первая технология распыления бетона под давлением с высокой скоростью с использованием пистолета–распылителя , разработанная в США. Использование пистолетов дало название торкретированию. Процесс торкретирования является торговой маркой, присвоенной процессу торкретирования, выполняемому с использованием сухой смеси. Этот процесс также может быть известен как торкретирование сухой смесью. В нем используется заполнитель меньшего размера — около 10 мм. Конечный результат — менее прочный продукт. Высококвалифицированный рабочий, который знает, как правильно контролировать форсунку, чтобы распылять хорошую смесь, снижая максимальный отскок. Рекомендуется для небольшого объема работ.
- Торкретирование (мокрый процесс):- Технология распыления бетона, появившаяся после торкретирования в 1930-х годах. Это осуществлялось с помощью распылительной форсунки. Смесь может быть сухой или влажной. Процесс торкретирования может выполняться с использованием сухой или влажной смеси и, следовательно, может называться торкретированием сухой смесью и торкретированием мокрой смесью. Максимальный размер заполнителей составляет 1 дюйм для мокрого способа торкретирования. Поскольку влажный процесс включает предварительное смешивание всех ингредиентов смеси перед прокачкой через пистолет, получается продукт более высокого качества, в отличие от торкрет-раствора.
- Стальная арматура:- Стальные элементы арматуры в виде каменных болтов, кабельных болтов, резьбовых стержней с полимерным раствором или каменных дюбелей используются для скрепления горной массы вместе для повышения ее устойчивости. В то время как скальные болты обычно используются для укрепления поверхности или приповерхностных пород в котловане, скальные анкеры используются для поддержания режимов глубинной нестабильности, при которых возможно скольжение или отрыв на разрыве. Тремя распространенными типами грунтовых включений являются грунтовые анкеры, грунтовые гвозди и каменные болты.
- Скальный анкер:- Скальные анкеры представляют собой сухожилия, которые устанавливаются в подходящую породу или почву для контроля смещений и обеспечения вертикальной и боковой поддержки инженерных сооружений и естественных склонов. Основная функция каменных анкеров заключается в изменении нормальных сил и сил сдвига, действующих на плоскости скольжения. Эти анкеры могут быть полностью заделаны цементом и не натянуты, или закреплены на конце и натянуты.
- Анкерные болты :-Анкерные болты используются для укрепления скальных откосов и укрепления близко сочлененных или сильно трещиноватых пород на срезанных склонах. Общее правило для расстояния между забойными камнями заключается в том, что расстояние между облицовочными плитами должно быть примерно равно трехкратному среднему расстоянию между плоскостями ослабления в массиве горных пород, а длина забойного камня должна в два раза превышать расстояние между забойными камнями. Анкерные болты обычно имеют головки, которые расширяются после установки, и классифицируются в зависимости от способа крепления: расширяющиеся, клиновидные и с затиркой.
- Скальные дюбели :-Скальные дюбели с цементным раствором состоят из стальных арматурных стержней, которые зацементированы в скважинах. Эти стержни могут подвергаться или не подвергаться последующему натяжению. Поэтому ненатянутые дюбели не создают никакого дополнительного нормального усилия в плоскости разрушения. Тем не менее, они обеспечивают дополнительное сопротивление сдвигу по всей плоскости поверхности потенциального разрушения. Скальные дюбели обычно используются для обеспечения опоры для крутопадающих плитчатых скальных образований.
- Забивание грунта гвоздями: — Это метод укрепления грунта, при котором в грунт встраиваются металлические прутья на близком расстоянии друг от друга для повышения прочности грунтовой массы за счет сопротивления растягивающим, сдвигающим и изгибающим нагрузкам, возникающим при движении склона. Грунтовые гвозди либо устанавливаются в просверленные отверстия, либо закрепляются раствором, либо их забивают в грунт. Грунтовые гвозди обычно крепятся к бетонной облицовке, расположенной на поверхности конструкции. Функция облицовки заключается в предотвращении эрозии поверхностного материала, окружающего грунтовые гвозди, а не в обеспечении структурной поддержки. Это метод укрепления на месте с использованием пассивных включений, которые мобилизуются в случае движения склона. Его можно использовать для удержания выработок и стабилизации склонов путем создания на месте укрепленных грунтоудерживающих конструкций.
- Геосинтетическое армирование:- Геосинтетические материалы представляют собой пористые, гибкие, искусственные ткани, которые укрепляют и повышают стабильность конструкций, таких как земляные насыпи, и, таким образом, обеспечивают более крутые склоны и меньшую просадку на склонах холмов. Геосинтетические материалы различной прочности на разрыв используются для решения различных проблем устойчивости, при этом общим применением является усиление грунтовых дорог, построенных на слабых грунтах. Геосинтетические материалы и материалы, связанные с геосинтетикой, обычно классифицируются на основе процесса их производства. Геосинтетические материалы могут быть трикотажными, ткаными, неткаными или композитными.
Геосинтетические материалы подразделяются на следующие:
- Геотекстиль: это проницаемый текстиль — тканые или нетканые синтетические полимеры. Тканые ткани состоят из двух нитей (основы и утка), систематически соединенных путем их перпендикулярного пересечения друг с другом. Нити могут быть многонитевыми, толстыми мононитями или ленточными нитями. Многонитевые нити изготавливаются из полиэстера и полиамида; для изготовления ленточных нитей используются полипропилен и полиэтилен. Нетканые материалы состоят из беспорядочно расположенных коротких волокон (от 60 до 150 мм) или непрерывных нитей.
- Георешетки: Это относительно жесткие сетчатые материалы с большими открытыми пространствами между ребрами, из которых состоит конструкция. Они могут быть использованы для усиления слоев заполнителя в дорожных покрытиях и для строительства геоэлементов для улучшения несущей способности. Георешетки образованы регулярной сетью растягиваемых элементов с отверстиями достаточного размера для сцепления с окружающим заполняющим материалом.
- Геомембраны: Сплошная прокладка мембранного типа, состоящая из асфальтовых полимерных материалов с достаточно низкой проницаемостью, чтобы контролировать миграцию жидкости. Геомембраны — это геосинтетические материалы с низкой проницаемостью, используемые в качестве гидроизоляционных барьеров.
- Геокомпозиты: Это различные комбинации геотекстиля, георешеток, геомембран и / или других материалов для выполнения всех основных функций с лучшей производительностью.
Заключение
Важно отметить, что в разных местах могут потребоваться особые решения, основанные на геологических условиях и местных факторах. Поэтому рекомендуется проконсультироваться с инженерами-геотехниками и экспертами для разработки стратегий эффективного сведения к минимуму оползней и внезапных наводнений для конкретного объекта.