Расчет откоса насыпи укрепленного ... · 2020. 12. 13. · made from a geogrid were performed in the Midas GTS NX software package, which allows us to

Интернет-журнал «Транспортные сооружения»

Russian Journal of Transport Engineering

2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today

Страница 1 из 19

13SATS320 Издательство «Мир науки» \ Publishing company «World of science» http://izd-mn.com

Интернет-журнал «Транспортные сооружения» / Russian Journal of Transport Engineering https://t-s.today

2020, №3, Том 7 / 2020, N 3, Vol. 7 https://t-s.today/issue-3-2020.html

URL: https://t-s.today/PDF/13SATS320.pdf

DOI: 10.15862/13SATS320 (http://dx.doi.org/10.15862/13SATS320)

Расчет откоса насыпи укрепленного

геосинтетической конструкцией на мерзлых грунтах

Кажарский А.В., Кудрявцев С.А., Борисова А.С.

ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»,

Хабаровск, Россия

Автор, ответственный за переписку: Борисова Анастасия Сергеевна, e-mail: [email protected]

Аннотация. В статье затрагивается проблема

оценка возможных причин деформаций подпорной

габионной стенки, выполнение расчетов

устойчивости подпорной стенки на период

восстановительных работ, а также разработка

проекта по стабилизации деформированного

участка.

Целью работы является оценка возможных причин

деформаций подпорной габионной стенки за

определенный промежуток времени, выполнение

расчетов устойчивости подпорной стенки на

период восстановительных работ, а также

разработка проекта по восстановлению

деформированного участка.

На первом этапе работ выполнялась проверка

устойчивости и надежности мероприятий

временного ограждения насыпи на период

демонтажа габионной подпорной стенки и

строительства нового подпорного сооружения. На

втором этапе работ был разработан проект

подпорного сооружения на участке проведенного

демонтажа. В качестве альтернативной

конструкции габионной подпорной стенки была

рассмотрена армогрунтовая конструкция из

георешетки.

Выполнен анализ возможных причин деформаций.

Выполнен расчет устойчивости подпорной стенки

до/после проведения мероприятий по укреплению

склона. Расчеты армогрунтовой стенки из

георешетки выполнялись в программном

комплексе Midas GTS NX, который позволяет

выполнять расчеты устойчивости, определение

напряженно-деформированного состояния

основания и конструкции, определение

деформаций, усилий и т. д.

Решение задачи определения устойчивости

сооружения производилось методом снижения

прочности. Поиск решения производится на основе

последовательного снижения (увеличения)

сдвиговых характеристик грунта (удельное

сцепление и угол внутреннего трения). Выполнен

расчет устойчивости и определение напряженно-

деформированного состояния.

Результаты проведенных исследований показали

эффективность применения георешеток с

обертыванием грунта в качестве мероприятия по

укреплению склона. Условие обеспечения

устойчивости подпорной стенки обеспечивается в

случае выполнения рекомендаций по устройству

подпорного сооружения.

Ключевые слова: мерзлые грунты; насыпь;

подпорная габионная стенка; деформации;

деградация; проектирование; строительство

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/

https://t-s.today/

https://t-s.today/issue-3-2020.html

https://t-s.today/PDF/13SATS320.pdf

http://dx.doi.org/10.15862/13SATS320



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



The slope embankment calculation that

reinforced with a geosynthetic structure on frozen soils

Alexey V. Kazharskii, Sergey A. Kudryavtsev, Anastasiia S. Borisova

Far Eastern state transport university, Khabarovsk, Russia

Corresponding author: Anastasiia S. Borisova, e-mail: [email protected]

Abstract. In this paper, we discuss a problem of

contrefort gabion wall potential deformation causes

evaluation, performing contrefort wall stability

calculations for the restoration work period, as well

as project design to stabilize the deformed section.

This work's purpose is to evaluate contrefort gabion

wall potential deformation causes for a certain period

of time, performing contrefort wall stability

calculations for the restoration work period, as well

as project design to stabilize the deformed section.

During the first stage of work, was performed

stability test and temporary embankment protection

measures reliability for the contrefort gabion wall

demolition work and building a new retaining

structure period. During the second stage of work, the

retaining structure project was designed at the

demolition work site. A reinforced ground structure

made of geoweb was discussed as an alternative

contrefort gabion wall design.

The analysis of possible deformations causes was

performed. The contrefort wall calculation for

before/after the strengthening slope measures were

performed. Calculations of a reinforced ground wall

made from a geogrid were performed in the Midas

GTS NX software package, which allows us to

perform stability calculations, determine foundation

and structure stress-strain state, determine

deformations, forces, etc.

The solution to the determining structure stability

problem was performed by the strength reduction

method. The solution search is based on the

sequential decrease (increase) in the shearing soil

characteristics (specific adhesion and the angle of

internal friction). The stability and stress-strain state

determination calculation were performed.

The study results have shown the effectiveness of

using geogrids with soil wrapping as a slope

strengthening measure. The condition for assuring the

retaining wall stability is provided in case all

recommendations for the retaining structure

construction are followed.

Keywords: frozen soils; embankment; contrefort

gabion wall; deformation; degradation; design;

construction

Данная статья доступна по лицензии Creative Commons “Attribution” («Атрибуция») 4.0 Всемирная

This article is available under the Creative Commons “Attribution” 4.0 Global License

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Введение

Introduction

Подпорная габионная стенка стала объектом исследования т. к. во

время завершения строительно-монтажных работ начались наблюдаться ее

деформации (крен, осадка, горизонтальное смещение, горизонтальные

трещины параллельно оси сооружения). Для крепления откоса требовалось

разработать мероприятия по укреплению откоса.

Для оценки возможных деформаций ежемесячно производились

геодезические наблюдения за подпорной стенкой. Замеры

пространственного положения производились. По результатам

наблюдений, было установлено, что стабилизация деформаций наступила,

но абсолютная величина горизонтальных деформаций достигла

критических значений, в связи с чем было принято решение о демонтаже

габионной подпорной стенки и замене ее на другое подпорное сооружение.

Подпорная стенка располагается в Магаданской области на участке

распространения многолетнемерзлых грунтов.

Целью проведенной работы являлось оценка возможных причин

деформаций подпорной габионной стенки, выполнение расчетов

устойчивости подпорной стенки на период восстановительных работ, а

также разработка проекта по восстановлению деформированного участка.

Описание объекта

Object description

Подпорная стенка состоит из габионов высотой 1 м, длиной от

6 до 1 м уложенные друг на друга с вертикальной лицевой гранью (8 рядов)

заполненных щебнем фракции 120–150 мм. Согласно представленной

документации опирание габионов осуществляется на вечномерзлые грунты.

Габионная стенка погружена в грунт на 1 метр, от поверхности грунта

и имеет высоту 8 м.

В июне 2019 г. были зафиксированы деформации подпорной стенки

(горизонтальные и вертикальные перемещения верха конструкции) на

протяжении 120 м, после чего осуществлялся ежемесячный мониторинг.

В августе 2019 г. максимальные горизонтальные перемещения верха

конструкции составили более 1.7 м, вертикальные более 0.5 м.

С верховой стороны склона наблюдались продольные трещины

бокового отрыва подпорной стенки шириной до 15 см.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



После чего к августу-сентябрю 2019 деформации стабилизировались,

рост деформаций прекратился.

В сложившейся ситуации требовалось проанализировать возможные

причины развития деформаций [1; 2], а также выполнить расчет

устойчивости конструкции на период восстановительных работ и

разработать проект по восстановлению деформированного участка.

Инженерно-геологическое строение

Engineering-geological structure

В административном отношении участок расположен на территории

Тенькинского муниципального района, Магаданской области. Типичными

для Магаданской области являются муссоны. Зимой, вследствие сильного

выхолаживания, над сушей образуется антициклон с малооблачной погодой

и низкими температурами; над Охотским морем располагается область

низкого давления, циклоны с более теплыми воздушными массами. Такое

расположение обусловливает устойчивое перемещение холодных масс

воздуха с суши на море – зимний муссон. Летом над нагретой сушей

устанавливается низкое давление, а над морем – высокое, что обусловливает

воздушные потоки, направленные с моря на сушу, – летний муссон.

Характерной особенностью рассматриваемой территории является

суровый резко континентальный климат, широкое распространение

многолетней мерзлоты и наледей. Глубина сезонного промерзания грунтов

по территории достигает 1,43–2,94 м (из максимальных за зиму) и зависит

от типа подстилающей поверхности, характера почво-грунтов, их

увлажненности, экспозиции склонов, высоты местности.

Средняя годовая температура воздуха минус 3,6 градусов. Наиболее

холодным является январь (минус 34,1 ÷ минус 38,0 °С), самым теплым –

июль (13,9 ÷ 14,9 °С). Абсолютный минимум температуры воздуха

составляет минус 58 °С, абсолютный максимум плюс 36 °С [3].

В период проведения дополнительных полевых изыскательских работ

(август 2019 г.), подземные воды в виде горизонта или верховодки не

встречены, но при бурении, местами наблюдалось значительное

переувлажнение грунтов обратной засыпки.

В геологическом строении района работ принимают участие

верхнепермские осадочные метаморфизованные породы (Р2), прорванные

дайками среднего состава и гидротермальными жилами.

Район работ расположен в зоне сплошного распространения

многолетнемерзлых пород. Мощность слоя мерзлых пород под

возвышенностями достигает 200–400 м, под долиной водотоков она

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



уменьшается до 100–200 м. Глубина залегания кровли многолетнемерзлых

пород в летний период зависит от экспозиции и колеблется от 2,5 до 3,0 м,

в зимний период соответствует дневной поверхности. В долинах водотоков

под руслами и поймами развиты надмерзлотные или сквозные талики.

В теплый период года в толще грунтов формируется сезонно-талый

слой. Его образование начинается в конце мая, наибольшей мощности

достигает в конце августа. В теплый период года в грунтах сезонного

оттаивания могут функционировать надмерзлотные воды типа

«верховодка» с незначительным дебитом.

Распространение водоносного горизонта спорадическое. Основной

источник питания – атмосферные осадки. В засушливые летние месяцы

сезонно-талый слой может быть полностью сдренирован, в период дождей

обводняется.

Площадка проектирования расположена на окраине п. Омчак. В

геоморфологическом отношении приурочена к пологому склону сопки.

Поверхность в пределах площадки имеет уклон с северо-востока на

юго-запад с относительным перепадом высот 30 м.

Грунты на участке работ находятся в многолетнемерзлом состоянии.

Криогенная текстура эллювиально-делювиальных крупнообломочных

грунтов – корковая, массивная. Для скальных грунтов характерна

трещинная текстура.

По результатам термокаротажных работ средняя температура

многолетнемерзлых грунтов на глубине 10 м составила -2,8 °С.

Нормативная глубина сезонного оттаивания, определенная

теплотехническим расчетом, составляет 2,58 м.

На исследуемом участке рельеф техногенно изменен и

многолетнемерзлые породы встречены только в основании подпорной

стенки и представлены элювиально-делювиальными крупнообломочными

грунтами.

Криотекстура элювиально-делювиальных крупнообломочных

грунтов – массивная. По архивным материалам, температура

многолетнемерзлых грунтов составляет от минус 1,3 °С до минус 2,5 °С. В

соответствии с табл. Б.32 ГОСТ 25100-2011, при данных значениях

температур мерзлые грунты относятся к твердомерзлым. Значение

нормативной глубины сезонного оттаивания грунтов, определенное в

соответствии с СНиП 25.13330.2012 приложение 3, равно для грунтов

площадки – 3,1 м. В соответствии с ГОСТ 25100-2011 изученные грунты

относятся к нельдистым, в связи с этим существенных изменений

геокриологических условий не прогнозируется [4].

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



На основе анализа характеристик грунтов, условий их залегания,

определенных в процессе изысканий, на участке выделено 2 инженерно-

геологических элемента (ИГЭ).

ИГЭ 1 (tQIV) – суглинок дресвяный, песчанистый, легкий,

тугопластичный. Распространен повсеместно. На момент проведения

изысканий состояние грунта – талое, в зимний период времени – мерзлое,

переходит в многолетнемерзлое состояние.

ИГЭ 2 (edQIII-IV) – дресвяный грунт с суглинистым заполнителем,

твердомерзлый, нельдистый, в талом состоянии – малой степени

водонасыщения. Криотекстура массивная.

Состояние грунта – мерзлое. Грунт ИГЭ № 2, залегающий в зоне

сезонного оттаивания-промерзания, не обладает пучинистыми свойствами.

Физико-механические характеристики грунта представлены в таблице

1, таблица составлена автором.

Таблица 1 / Table 1

Физико-механические характеристики грунтов

Physical and mechanical soils characteristics

Наименование Name title

Единица измерения Unit

ИГЭ 1 EGE 1

ИГЭ 2 EGE 2

Суммарная влажность Total moisture content

дол. ед. part

0,1 1 0,10

Плотность грунта, норм. Soil consistency, standard

г/см3

g/cm3 2,11 2,15

Плотность сухого грунта Dry soil density

г/см3

g/cm3 1,90 1,95

Плотность частиц грунта Solid particles density

г/см3

g/cm3 2,65 2,65

Коэффициент пористости Air void ratio

дол. ед. part

0,39 0,36

Степень влажности Humidity

дол. ед. part

0,75 0,77

Угол внутреннего трения. Internal friction angle

град. grad.

43 43

Удельное сцепление, норм. Specific cohesion. standard

МПа MPa

0,002 0,002

Модуль Deformation modulus

МПа MPa

50 50

Составлено автором / Compiled by the author

На первом этапе работ требовалось выполнить проверку устойчивости

и надежности мероприятий временного ограждения насыпи на период

демонтажа габионной подпорной стенки и строительства нового

подпорного сооружения. В качестве временного ограждения насыпи на

период выполнения демонтажных работ габионной подпорной стенки

предлагалось устройство буроопускных свай. В наличии на строительной

площадке были трубы из стали диаметром 630 мм, толщиной стенки 10 мм,

длиной 14 м с шагом 1,6 м. Для обеспечения требуемой жесткости

предлагалось последующее заполнение бетоном класса В7.5. После набора

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



бетоном прочности осуществляется демонтаж габионной подпорной

стенки, и выемка грунта до низа 3 ряда габионов (считая от основания).

Для недопущения попадания грунта в котлован между сваями,

выполнялась забирка из досок.

На втором этапе работ был разработан проект подпорного сооружения

на участке проведенного демонтажа. В качестве альтернативной

конструкции габионной подпорной стенки была рассмотрена

армогрунтовая конструкция из георешетки.

Преимуществом данной конструкции послужили прежде всего

стоимость, скорость строительства, а также простота монтажа.

В качестве полезной нагрузки на бровку ограждения котлована

прикладывалась нагрузка 20 кПа (возможное складирование материалов)

или учитывалась техника если возможно было ее появление там.

Анализ возможных деформаций

Virtual deformation analysis

Определим среднее давление под подошвой габионной подпорной

стенки с лицевой стороны и со стороны засыпки.

С лицевой стороны среднее давление составит

Pср = 8 * 25 = 200 кПа.

Со стороны засыпки среднее давление составит

Pср = 1 * 25 + 7 * 18 = 151 кПа.

Расчетное сопротивление грунта основания согласно выполненных

инженерно-геологических изысканий составляет 220 кПа.

Несущая способность основания габионных подпорных стен

обеспечивается при условии:

𝜎𝑣 ≤[𝜎𝑣]∙𝛾𝑐

𝛾𝑛, (1)

где σv – среднее вертикальное давление равное 200 кПа;

[σv] – допускаемое давление на грунтовое основание, определяемое по

инженерно-геологическим изысканиям и равное 220 кПа; γc – коэффициент

условий работы, равный 0,9; γn – коэффициент надежности сооружения,

равный 1,2.

Тогда 200 кПа ≤220∙0.9

1.2= 165 кПа.

Несущая способность грунта основания под лицевой стороной

подпорной стенки меньше давления передаваемого давления, в связи с чем

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



возможно образование пластических деформаций грунта и крен подпорной

стенки в сторону от массива грунта (что было зафиксировано при

мониторинге) [6–8].

Так же был выполнен расчет устойчивости подпорной стенки до

проведения мероприятий по укреплению склона. В результате расчетов

автором в ПО была определена поверхность скольжения (рис. 1). Данная

поверхность скольжения схожа с выявленными образованиями трещин

грунта при натурных наблюдениях, фотография сделала автором (рис. 2).

Рисунок 1. Возможная поверхность скольжения

при недостаточном уплотнении рисунок разработан автором

Figure 1. Possible sliding surface in case

of insufficient sealing, the drawing was developed by the author

Рисунок 2. Трещины бокового отрыва вдоль

подпорной стенки, фотография сделана автором

Figure 2. Lateral tearing cracks along

the retaining wall, photo taken by the author

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Расчеты армогрунтовой подпорной стенки

Reinforced ground retaining wall calculations

Расчеты армогрунтовой стенки из георешетки [9–11] выполнялись в

программном комплексе Midas GTS NX. Данный программный комплекс

позволяет выполнять задачи различного спектра. Выполнять расчеты

устойчивости, определение напряженно-деформированного состояния

основания и конструкции, определение деформаций, усилий и т. д.

Решение задачи определения устойчивости сооружения

производилось методом снижения прочности. При решении задачи методом

снижения прочности в качестве исходных данных используются сдвиговые

и прочностные характеристики модели Мора-Кулона (модуль деформации,

коэффициент Пуассона, угол внутреннего трения, удельное сцепление)

[12; 13]. Поиск решения производится на основе последовательного

снижения (увеличения) сдвиговых характеристик грунта (удельное

сцепление и угол внутреннего трения). Разрушение начинается, когда

решение задачи не сходится, потому как равновесие системы н может быть

обеспечено. Коэффициент устойчивости вычисляется как отношение

расчетных сдвиговых характеристик к сниженным.

В программном комплексе Midas GTS NX автором моделировалась

постадийная разработка насыпи для монтажа временного ограждения. На

начальном этапе автором моделировалось насыпь, удерживаемая габионной

стенкой (рис. 3).

Рисунок 3. Поперечный профиль

до начала производства работ рисунок создан автором

Figure 3. Lateral section before the start

of work, the drawing was created by the author

Вторым этапом моделировалось выемка грунта до погружения свай,

затем моделировалось погружение свай и выемка грунта до основания 3

ряда свай (отсчет от основания габионной стенки). После этого выполнялся

расчет устойчивости и определение НДС. В результате расчетов

коэффициент устойчивости составил 1.202.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Согласно1 должно выполняться условие:

𝑘𝑠𝑡 ≥ [𝑘𝑠𝑡], (2)

где [𝑘𝑠𝑡] = ∙

n

𝑑⁄ – нормативное значение коэффициента

устойчивости склона;

𝑘𝑠𝑡 – расчетное значение коэффициента устойчивости;

– коэффициент сочетания нагрузок (для основного сочетания

нагрузок равен 1.0; для особого сочетания нагрузок равен 0.9; для особого

сочетания нагрузок, в том числе сейсмической нагрузки на уровне

проектного землетрясения (ПЗ) годовой вероятностью 0,01 ѱ = 0,95; прочих

нагрузок годовой вероятностью 0,001 и максимального уровня расчетного

землетрясения (MP3). ѱ = 0,95);

𝑛

– коэффициент надежности по назначению (принятый равным

1.20) по ГОСТ 54257;

𝑑

– коэффициент условий работы изменяется в диапазоне

0.75 ≤ 𝑑

≤ 1.0 (принят равным 0.90).

[𝑘𝑠𝑡] = 0.90 ∙ 1.200.9⁄ = 1.20.

Таким образом нормативное значение коэффициента устойчивости

склона составляет 1.20. Расчетное значение коэффициента устойчивости

более нормативного, сооружение устойчиво.

Для дальнейшей безопасной эксплуатации сооружения требуется

укрепление откоса. Буроопускные сваи с забиркой из досок является

временным сооружением, на период демонтажа габионной стенки.

В качестве постоянного сооружения было принято решение

выполнить укрепление склона георешеткой с обертыванием грунта

(армогрунтовое сооружение).

Преимуществами применения георешеток перед традиционными

технологиями являются: их низкая чувствительность к присутствующим в

грунте в нормальных концентрациях агрессивным веществам, простота в

укладке и более низкая стоимость сооружений. В некоторых случаях

применение георешеток позволяет использовать местный грунт и тем

самым избежать замены его грунтом с более высокими

физико-механическими характеристиками. Как правило, применение

армогрунтовых конструкций приводит к меньшим вредным воздействиям

на окружающую среду.

1 СП 116.13330.2012 СНиП 22-02-2003 «Инженерная защита территорий зданий и сооружений от опасных

геологических процессов» п. 5.2.3.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Для конструкций с длительным расчетным сроком службы при

наличии постоянной составляющей усилия на георешетку необходимо

учитывать фактор ползучести и допускаемые деформации армогрунтовой

конструкции в процессе эксплуатации.

В расчетах использовались георешетки трех разных типов. Их

основные характеристики автор привел в таблице 2.

Таблица 2 / Table 2

Характеристики георешеток

Geogrid characteristics

Свойства Properties

Тип 3 Type 3

Тип 2 Type 2

Тип 1 Type 1

Нагрузка при

растяжении в продольном

направлении, кН/м Tensile load

in the lengthwise, kN/m

При нормируемой нагрузке At rated load

50 80 100

При относительном удлинении 2 % With a relative elongation of 2 %

14 23 29


27 44 55

Прочность на растяжение с учетом ползучести, кН/м Tensile strength with the crawling account, kN/m

21 31 42

Осевая жесткость ЕА, кН/м Axial stiffness EA, kN/m


700 1150 1450


540 880 1100

Е, кН/м2

E, kN/m2


500 000 821 429 1 035 714


385 714 628 571 785 714

Толщина георешетки составила 0.0014 м.

Необходимость применять разные типы георешеток обусловлена

разными усилиями в конструкции армирующей георешетки по высоте. Для

максимального использования несущей способности материала с

увеличением высоты подпорной стенки применялась конструкция более

«легкого» типа.

Моделирование строительства габионной стенки выполнялось с

нижнего ряда, и определялись перемещения, усилия, относительная

деформация на каждом этапе. На конечном этапе дополнительно

оценивалась общая устойчивость. Максимальные перемещения были

получены на последнем этапе строительства. Горизонтальные перемещения

габионной стенки составили 3.1 см, максимальные усилия в георешетки

возникали в нижних ярусах и составили 16 кН, максимальное относительное

удлинение георешетки в нижнем ярусе составило 1.1 % (рис. 4–7).

Полученные результаты горизональных перемещений изображены на

рисунках 4–7, выполнены автором.

Принятая длина георешетки обеспечивает удержание всего

отсыпаемого массива, т. е. общую устойчивость армогрунтовой подпорной

стены. На рис. 5–7 представлены изополя горизонтальных перемещений,

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



эпюра максимальных усилий, максимального удлинения в нижних рядах

георешетки по которым видно, что правый конец армирующего материала

остается неподвижным, следовательно, георешетка работает на растяжение

и, учитывая подбор ее прочности и деформативности, обеспечивает

целостность армированного массива [14; 15].

Использование метода конечных элементов в расчете устойчивости и

напряженно деформированного состояния конструкций позволяет учесть

все три критерия возможного разрушения:

• разрыв геосинтетического материала (определяется прочностью

материала);

• выдергивание слоя геосентетического материала из массива

подпорной стенки или неподвижной части при недостаточной

длине анкерной части (определяется условиями взаимодействия

георешетки и грунта);

• большое удлинение геосинтетического материала, критическое для

армогрунтового сооружения (определяется свойствами герешетки).

Рисунок 4. Укрепление склона армогрунтовой

конструкцией, рисунок выполнен автором в ПО AutoCAD

Figure 4. Strengthening the slope with a reinforced

soil structure, the figure was made by the author in AutoCAD software

Максимальные усилия, возникающие в георешетках не превышают

нагрузки при растяжении в продольном направлении при относительном

удлинении 2 %. Максимальное расчетное относительное удлинение

георешетки не превышает 2 %.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Рисунок 5. Горизонтальные премещения

подпорной стенки, м, выполнен автором в ПО Midas GTS NX

Figure 5. Retaining wall horizontal

displacements, m, made by the author in Midas GTS NX software

Рисунок 6. Максимальные усилия в нижних рядах

георешетки, кН, рисунок выполнен автором в ПО Midas GTS NX

Figure 6. Maximum efforts in the geogrid's lower rows,

kN, the figure was made by the author in the Midas GTS NX software

Рисунок 7. Максимальное удлинение в нижних

рядах георешетки, д. е., рисунок выполнен автором в ПО Midas GTS NX

Figure 7. Maximum elongation in the geogrid's lower rows, e.u.,

the drawing was made by the author in the Midas GTS NX software

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Известно, что со временем от различных факторов происходит

удлинение георешетки со снижением прочностных характеристик. Для

учета данного фактора необходимо проверить условие длительной

прочности герешетки.

Длительная прочность георешетки вычислялась по2:

𝑅расчет ≤ 𝑅длит =𝑅пасп∙А1∙А2∙А3∙А4

𝛾𝑏, (3)

где 𝑅расчет – расчетное усилие в георешетки, кН;

𝑅длит – длительная прочность георешетки, кН;

𝑅пасп – паспортная прочность георешетки, кН;

А1 – коэффициент учета ползучести, принят 0.6;

А2 – коэффициент учета повреждения материала при транспортировке

и укладке, принят 0.9;

А3 – коэффициент учета стыковки, взаимного перекрытия и

соединения полотен, принят 0.8;

А4 – коэффициент учета влияния окружающей среды, принят равным

0.9.

𝛾𝑏 – коэффициент запаса, принят равным 1.25.

15 кН ≤ 31.1 кН =100 ∙ 0.6 ∙ 0.9 ∙ 0.8 ∙ 0.9

1.25

Таким образом условие длительной прочности георешетки

выполняется.

Устойчивость, усилия и длительная прочность конструкции из

георешетки не превышает максимально допустимых параметров.

Заключение

Conclusion

1. Крен подпорной стенки может быть вызван развитием

пластических деформаций грунта из-за превышения давления от габионной

стенки над несущей способностью грунта основания под лицевой стороной.

В связи со стабилизацией деформаций (завершение консолидации грунта),

вероятно произошло повышение несущей способности грунта, и дальнейшее

развитие деформаций прекратится.

2 ОДМ 218.5.003-2010.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



2. В качестве временной удерживающей конструкции на период

демонтажа габионов предлагается устройство буроопускных свай из стали

диаметром 630 мм, толщиной стенки 10 мм, длиной 14 м с шагом 14 м, с

последующим заполнением бетоном В7.5.

3. После набора прочности бетоном следует разрабатывать грунт до

подошвы 3 ряда габионной стенки (отсчитывая снизу). При этом

последовательно с верху необходимо заполнять пространство между

трубами забиркой из досок, удерживаемых металлическим уголком.

Буроопускные сваи проектируются как временное сооружение необходимое

на период демонтажа габионной стенки.

4. Для постоянной эксплуатации сооружения после разборки

деформированного участка габионной стенки до низа 3 ряда габионной

стенки (считая от основания) рекомендуется укрепление склона георешеткой

с обертыванием грунта.

5. Согласно выполненных расчетов минимальный коэффициент

устойчивости подпорного сооружения составил 1.2. Нормативное значение

коэффициента устойчивости склона составляет 1.2. Таким образом условие

обеспечения устойчивости подпорной стенки обеспечивается в случае

выполнения рекомендаций по устройству подпорного сооружения.

6. Целесообразно выполнить мероприятия по отводу поверхностных

вод от склона для исключения его обводнения, т. к. это приводит к

увеличению массы грунта и негативно сказывается на общей устойчивости.

7. Использование метода конечных элементов в расчете устойчивости

и напряженно деформированного состояния конструкций позволяет учесть

все три критерия возможного разрушения:

• разрыв геосинтетического материала (максимальные усилия,

возникающие в георешетках не превышают нагрузки при

растяжении в продольном направлении при относительном

удлинении 2 %);

• выдергивание слоя геосентетического материала из массива

подпорной стенки или неподвижной части при недостаточной

длине анкерной части (определяется условиями взаимодействия

георешетки и грунта, согласно выполненных расчетов правый

конец армирующего материала остается неподвижным,

следовательно, георешетка работает на растяжение);

• большое удлинение геосинтетического материала, критическое для

армогрунтового сооружения (условие длительной прочности

обеспечивается, максимальное расчетное относительное удлинение

георешетки не превышает 2 %).

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



ЛИТЕРАТУРА

1. Paramonov V. Forecast the Processes of Thawing of Permafrost Soils under the Building

with the Large Heat Emission / V. Paramonov, I. Sakharov, S. Kudriavtcev. – DOI

10.1051/matecconf/20167305007 // MATEC Web of Conferences. – 2016. – T 73. – URL:

https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2016/36/matecconf_tpacee2016

_05007/matecconf_tpacee2016_05007.html (дата обращения: 05.08.2020).

2. Kudriavtcev S. Strengthening Thawed Permafrost Base Railway Embankments Cutting

Berms / S. Kudriavtcev, V. Paramonov, I. Sakharov. –

DOI 10.1051/matecconf/20167305002 // MATEC Web of Conferences. – 2016. – T 73. –

URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2016/36/matecconf_tpace

e2016_05002/matecconf_tpacee2016_05002.html (дата обращения: 12.08.2020).

3. Ресурсы поверхностных вод СССР / Глав. упр. гидрометеорол. службы при Совете

Министров СССР. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1966. – 6 т.; 30 см.

4. Вавринюк Т.С. Результаты инженерных изысканий, как основа для расчетов

транспортных сооружений / Т.С. Вавринюк, Е.В. Федоренко // Инженерные

изыскания. – 2014. – № 3. – С. 46–49.

5. Kudriavtsev S.A. Numerical investigations of the thermophysical processes in

seasonally freezing soils / S.A. Kudriavtsev // Криосфера земли. – 2003. – Т 7, № 4. –

С. 76–81.

6. Valtseva T. Thermophysical feasibility of railway embankment design on permafrost

when projecting side tracks / T. Valtseva, Z. Kotenko, E. Goncharova, A. Kazharsky,

S. Kudryavtsev // Procedia Engineering. – 2016. – Т 165. – С. 1080–1086.

7. Zhussupbekov A. Frost depth monitoring of pavement and evaluation of frost

susceptibility at soil ground of Kazakhstan / A. Zhussupbekov, Z. Shakhmov,

R. Lukpanov, G. Tleulenova, S. Kudryavtsev // 19TH International Conference on Soil

Mechanics and Geotechnical Engineering, ICSMGE 2017 / Сеул: 2017. – С. 1455–1458.

8. Вавринюк Т.С. Справочник по техническим характеристикам геосинтетических

материалов. Общие положения по расчету земляного полотна. / Т.С. Вавринюк,

Е.В. Федоренко. – СПб.: МИАКОМ, 2014. – 47 c.

9. Tsvigunov D. Disalgnment of railroad poles as dynamic effect of rolling stock /

D. Tsvigunov, E. Goncharova, S. Kudryavtsev, D. Maleev // Procedia Engineering. –

2016. – Т 165. – С. 1858–1865.

10. Shin Eun-Chul The laboratory investigation of load-bearing capacity of the metal pile

depending on the local geocryological conditions / Shin Eun-Chul, V.S. Kovshun // 16th

Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering / Тайбэй:

Chinese Taipei Geotechnical Society (CTGS), 2019.

11. Borisova A. The research of the freezing and thawing process of the foundations with the

use of season and cold-producing devices / A. Borisova, S. Kudryavtsev. – DOI

10.1051/matecconf/201819303040 // MATEC Web of Conferences. – 2018. – T 193. –

URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2018/52/matecconf_es

ci2018_03040/matecconf_esci2018_03040.html (дата обращения: 14.08.2020).

12. Kazharsky A.V. Embankment on permafrost eastern polygon of Baikal-Amur mainline

/ A.V. Kazharsky, Z.I. Kotenko, D.O. Grigoriev S.A., Kudryavtsev, E.D. Goncharova //

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/

https://dx.doi.org/10.1051/matecconf/20167305007

https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2016/36/matecconf_tpacee2016_05007/matecconf_tpacee2016_05007.html






https://www.matecconferences.org/articles/matecconf/abs/2018/52/matecconf_esci2018_03040/matecconf_esci2018_03040.html

https://www.matecconferences.org/articles/matecconf/abs/2018/52/matecconf_esci2018_03040/matecconf_esci2018_03040.html



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



Proceedings of The International Scientific Conference Transportation Geotechnics and

Geoecology, TGG 2017 / СПб.: Elsevier Ltd, 2017. – С. 774–782.

13. Федоренко Е.В. Метод расчета устойчивости путем снижения прочностных

характеристик / Е.В. Федоренко // Транспорт Российской Федерации. – 2013. – №

6. – С. 24–26. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21051996 (дата обращения:

10.08.2020).

14. Вальцева Т.Ю. Исследование напряженно-деформированного состояния усиленного

геосинтетическими материалами илистого основания буронабивного фундамента

моста. Транспортные сооружения / Т.Ю. Вальцева, Ж.И. Котенко, В.Ю. Шемякин,

Ю.А. Бугунова. – DOI 10.15862/04SATS419 // Интернет-журнал «Транспортные

сооружения». – 2019. – T 6, № 4. – URL: https://t-s.today/PDF/04SATS419.pdf (дата

обращения: 18.08.2020).

15. Борисова А.С. Исследование влияния солнечной инсоляции на вечномерзлом

основании водопропускных труб железнодорожных насыпей / А.С. Борисова, С.А.

Кудрявцев. – DOI 10.15862/15SATS220 // Интернет-журнал «Транспортные

сооружения». – 2020. – Т 7, № 2. – URL: https://t-s.today/PDF/15SATS220.pdf (дата

обращения: 01.09.2020). 1.

Сведения об авторах:

Кажарский Алексей Витальевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Мосты, тоннели и

подземные сооружения», ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей

сообщения», Хабаровск, Россия, e-mail: [email protected]

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9962-6668

РИНЦ: https://www.elibrary.ru/author_profile.asp?id=815379

Кудрявцев Сергей Анатольевич – доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Мосты,

тоннели и подземные сооружения», ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей

сообщения», Хабаровск, Россия, e-mail: [email protected]


РИНЦ: https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=614674

Researcher ID: https://www.researcherid.com/rid/AAA-6935-2020

SCOPUS: https://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=8257641200

Борисова Анастасия Сергеевна – аспирант 3 курс, ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения», Хабаровск, Россия, e-mail: [email protected]



Статья получена: 29.09.2020. Принята к публикации: 19.11.2020. Опубликована онлайн: 03.12.2020.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21051996

https://dx.doi.org/10.15862/04SATS419




https://orcid.org/0000-0001-9962-6668

https://www.elibrary.ru/author_profile.asp?id=815379

https://orcid.org/0000-0001-9438-5033

https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=614674

https://www.researcherid.com/rid/AAA-6935-2020

https://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=8257641200

https://orcid.org/0000-0002-6153-8870




2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



REFERENCES

1. Paramonov V., Sakharov I., Kudriavtcev S. Forecast the Processes of Thawing of

Permafrost Soils under the Building with the Large Heat Emission. MATEC Web of

Conferences. 2016; 73. (In Eng.) DOI: 10.1051/matecconf/20167305007.

2. Kudriavtcev S., Paramonov V., Sakharov I. Strengthening Thawed Permafrost Base

Railway Embankments Cutting Berms. MATEC Web of Conferences. 2016; 73. (In Eng.)

DOI: 10.1051/matecconf/20167305002.

3. Main Directorate of the Hydrometeorological Service under the Council of Ministers of

the USSR [Surface water resources of the USSR]. Leningrad: Hydrometeoizdat; 1966.

(In Russ.).

4. Vavrinyuk T.S., Fedorenko E.V. [Engineering survey results as a basis for calculations

of transport structures]. Engineering survey. 2014; (3): 46–49. (In Russ.).

5. Kudriavtsev S.A. Numerical investigations of the thermophysical processes in seasonally

freezing soils. Earth's Cryosphere. 2003; 7(4): 76–81. (In Eng.).

6. Valtseva T., Kotenko Z., Goncharova E., Kazharsky A., Kudryavtsev S. Thermophysical

feasibility of railway embankment design on permafrost when projecting side tracks.

Procedia Engineering. 2016; 165: 1080–1086. (In Eng.).

7. Zhussupbekov A., Shakhmov Z., Lukpanov R., Tleulenova G., Kudryavtsev S. Frost

depth monitoring of pavement and evaluation of frost susceptibility at soil ground of

Kazakhstan. In: 19TH International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical

Engineering, ICSMGE 2017. Seoul; 2017. p. 1455–1458.

8. Vavrinyuk T.S., Fedorenko E.V. [Handbook on the technical characteristics of

geosynthetics. General provisions for the calculation of the subgrade]. St. Petersburg:

MIAKOM; 2014. (In Russ.).

9. Tsvigunov D., Goncharova E., Kudryavtsev S., Maleev D. Disalgnment of railroad poles

as dynamic effect of rolling stock. Procedia Engineering. 2016; 165: 1858–1865. (In

Eng.).

10. Shin Eun-Chul, Kovshun V.S. The laboratory investigation of load-bearing capacity of

the metal pile depending on the local geocryological conditions. In: Chinese Taipei

Geotechnical Society (Taiwan Geotechnical Society, TGS). 16th Asian Regional

Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Taipei: Chinese Taipei

Geotechnical Society (CTGS); 2019.

11. Borisova A., Kudryavtsev S. The research of the freezing and thawing process of the

foundations with the use of season and cold-producing devices. MATEC Web of

Conferences. 2018; 193. (In Eng.) DOI: 10.1051/matecconf/201819303040.

12. Kazharsky A.V., Kotenko Z.I., Grigoriev D.O., Kudryavtsev S.A., Goncharova E.D.

Embankment on permafrost eastern polygon of Baikal-Amur mainline. In: Procedia

Engineering. Proceedings of The International Scientific Conference Transportation

Geotechnics and Geoecology, TGG 2017. Saint Petersburg: Elsevier Ltd; 2017. p. 774–

782.

13. Fedorenko Ye.V. Methods of calculation of stability by reducing strength. Transportation

of the Russian Federation. 2013; (6): 24–26. Available at:

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21051996 (accessed 10th August 2020). (In Russ.,

abstract in Eng.).

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/




https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21051996



2020, №3, Том 7

2020, N. 3, Vol. 7 ISSN 2413-9807

https://t-s.today



14. Kudryavtsev S.A., Valtseva T.Y., Shemyakin V.Y., Bugunova Y.A., Kotenko Z.I. Study

of the stress-strain state of reinforced geosynthetic material or the foundation of the bored

foundation of the bridge. Russian journal of transport engineering. 2019; 6(4). (In Russ.,

abstract in Eng.) DOI: 10.15862/04SATS419.

15. Borisova A.S., Kudryavtsev S.A. The research of solar insolation influence on the

permafrost base of railway. Russian journal of transport engineering. 2020; 7(2). (In

Russ., abstract in Eng.) DOI: 10.15862/15SATS220.

Information about the authors:

Alexey V. Kazharskii – Far Eastern state transport university, Khabarovsk, Russia, e-mail:

[email protected]



Sergey A. Kudryavtsev – Far Eastern state transport university, Khabarovsk, Russia, e-mail:

[email protected]


РИНЦ: https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=614674

Researcher ID: https://www.researcherid.com/rid/AAA-6935-2020

SCOPUS: https://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=8257641200

Anastasiia S. Borisova – Far Eastern state transport university, Khabarovsk, Russia, e-mail:

[email protected]



Submitted: 29th September 2020. Revised: 19th November 2020. Published online: 3th December 2020.

https://t-s.today/

http://izd-mn.com/



https://orcid.org/0000-0001-9962-6668


https://orcid.org/0000-0001-9438-5033

https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=614674

https://www.researcherid.com/rid/AAA-6935-2020

https://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=8257641200

https://orcid.org/0000-0002-6153-8870


Documents

Расчет откоса насыпи укрепленного ... · 2020. 12. 13. · made from a geogrid were performed in the Midas GTS NX software package, which allows us to