§ XXXII.2. Устойчивость горных склонов

Горные склоны в нижней части, как правило, бывают покрыты продуктами выветривания горных пород. На крутых склонах скаль­ные горные породы выходят на поверхность.

При строительстве горных дорог трассу обычно приходится прок­ладывать не непосредственно по прочным скальным породам, а по прикрывающим их глинистым или несцементированным продуктам выветривания этих пород. Это могут быть элювиальные отложения, оставшиеся на месте их образования, или делювиальные к аллюви­альные отложения из перемещенных продуктов выветривания.

Степень развития процессов выветривания на горных склонах при изысканиях может быть приближенно оценена по покрывающей их растительности. Налеты мхов и лишайников характерны для распространения зоны выветривания на глубину 10—25 см.

Сплошной травяной покров появляется при мощности продук­тов выветривания 1—1,5 м, развитие кустарников свидетельствует о распространении выветривания на глубину 1—2 м.

Осадочные породы, сложенные пластами, часто залегают в виде складок, обращенных выпуклостью вннз (синклинали) или вверх (ан­тиклинали). Встречаются разные наклоны пластов от горизонталь­ных до почти вертикальных, разрывы пластов, сдвиги и сбросы. Пла­сты известняков илн песчаников могут разделяться прослойками глины, при насыщении которой влагой возможны сдвиги — оползни вышележащих пластов.

Размеры поперечного профиля автомобильных доро1, как прави­ло, малы по сравнению с толщинами пластов, слагающих гориыс склоны. Поэтому многообразные классификационные рашовидности залегания пластов применительно к проложению дорог по скло­нам могут быть сведены к нескольким схематизированным типам (рис. XXXII.1): а — горизонтальное залегание пластов; б — па­дение пластов в сторону склона; в — падеппе пластов внутрь скло­на; г — приелониое залегание более молодых пород

Наиболее неблагоприятным для проложения дороги и требующим внимательной оценки геологических условий является расположе­ние поверхностей ослабления с наклоном в сторону откоса.

Степень воздействия прнродно-клима!ических факторов на гор­ные склоны определяется их экспозицией но отношению к странам света и крутизной, от которых зависит количество получаемо!о теп­ла. Южные и юго-западные склоны хорошо прогреваются солнцем. Их выветривание происходит интенсивней. На них чаще образуются осыпи, происходят снежные обвалы и селевые выносы. Эти склоны быстрее освобождаются от снега и на них реже наблюдаются выходы грунтовых вод и возникают оползни.

На северных и северо-восточных склонах снег иногда сохраняет­ся до начала лета.

Вопрос о выборе экспозиции должен решаться в каждом конкрет­ном случае в зависимости от местных условий, в первую очередь ст геологического строения склонов — их устойчивости после по­стройки дороги и возможной интенсивности развития процессов выветривания.

На пересечениях дорогой выходов коренных скальных пород ус­тойчивость земляного полотна обычно обеспечивается, если только они не раздроблены текшничеекимн трещинами.

Наиболее опасны выемки в осадочных породах, имеющих падение пластов, в сторону склонов. В них обычно имеются глинистые и слан­цевые прослойки, которые при проникании воды теряют связность, что может приводить к смещению подрезанных пластов или к вывали­ванию глыб. При врезке полотна дороги в склон откос выемкн проре­зает напластования, изменяя напряженное состояние склона, сло­жившееся в течение его длительной геологической истории. У конту­ров врезок в горные породы аналогично отверстиям и вырезам в де­талях машин возникает концентрация напряжений. Сплошность от­дельных слоев нарушается, и устойчивость, ранее создавшаяся в ре­зультате их сопротивления разрыву или опирания, начинает обеспе­чиваться только сопротивлением сдвигу внутри слабых прослоек и по поверхности их контакта с подстилающими слоями. В некоюрых случаях обнаженные слои, ранее прикрытые более устойчивыми породами, начинают быстро выветриваться.

Изверженные породы более прочны и могут быть устойчивы в от­косах при любом направлении напластований. Однако, поскольку в поверхностных слоях они всегда в той или иной степени трещинова­ты в результате выветривания и тектонических процессов, необходи­мо считаться с возможностью потери устойчивости отдельных масси­вов, выделенных трещинами. Активизации и развитию процессов вы­ветривания способствует производство скальных работ взрывным способом с применением сосредоточенных зарядов большой мощно­сти. Их действие не ограничивается видимой зоной разрушения, мас­сив коренных пород оказывается пронизанным сеткой трещин иа большую глубину. В результате откосы выемок в прочных скальных породах начинают подвергаться интенсивному выветриванию Поэ­тому заложения откосов, предусмотренные техническими усло- 278

Рис. ХХХП.2 Фермы нарушений устойчивости и деформации склонов: а—осыпь; б—камнепад, в—оплывание откоса; а—пластчегкое течение глинистых от­косов; д — оползень с образованием криволинейной поверхности сдвига; г—оползень но фиксированной поверхности сдвша; ж —обрушение, вызванное выжиманием пластичной

прослойки

виями, необходимо при изысканиях уточнять в соответствии с рас­положением напластований на склоне, по которому прокладывается дорога.

Многочисленные встречающиеся на практике деформации склонов могут быть сведены к ряду наиболее типичных случаев. Примени­тельно к схеме, предложенной проф. Н. Н. Масловым, можно вы­делить следующие основные формы нарушения устойчивости склонов и откосов (рис. ХХХП.2):

осыпание с крутых склонов продуктов выветривания, образую­щихся в результате переменных воздействий климатических факторов (нагревания—охлаждения, проникания воды в трещины, замерза­ния, увлажнения -высыхания);

обвалы и выпадение отдельных камней и обломков с крутых обры­вистых участков в скальных породах с сильной трещиноватостью (камнепады);

сплыв сравнительно тонких поверхностных слоев грунтовых склонов в результате переувлажнения осадками (сели);

пластическое оползание глинистых склонов, происходящее со скоростью нескольких сантиметров в год Проявляется, в частно­сти, в неожиданных разрушениях подпорных стенок после несколь­ких десятилетий работы. При загружепии таких склонов, подре­зании их выемками или нарушении поверхностного водоотвода ско­рость деформации увеличивается, а пластические сдвиги могут пе­рейти в обрушение;

обрушение части однородной грунтовой толщи при чрезмерной крутизне откоса, происходящее со срезом по образующейся поверх­ности скольжения и некоторым поворотам смещенной части вокруг юри юнтальной оси;

серхности, боковые давления масс грунта, гидродинамическое давление просачивающейся грунтовой воды;

обрушение с образованием вертикальной трещины и боковым смещением отделившегося блока в результате выжимания подстилаю­щих грунтов с малой несущей способноегью (размягченных глин или плывучих песков), переувлажнения просадочных лёссов, таяиия прослоек льда в вечномерзлых грунтах.

Приведенные примеры охватывают -все возможные случаи нару­шения склонов в чистом виде. В природе обычно каждая деформация оказывается проявлением нескольких форм Это значительно услож­няет разработку мероприятий по обеспечению устойчивости скло­нов, требуя внима!ельного изучения местных условий.

§ ХХХН.З. ПРОЛОЖЕНИЕ ДОРОГ ПО ДОЛИНАМ ГОРНЫХ РЕК

При всех различиях горных хребтов, вызываемых особенностя­ми их геологического строения, с точки зрения принципов трасси­рования дорог можно выделить четыре типа горного рельефа, пред- трья, горные долины, горные склоны, водораздельные седловины или плато.

Для каждого из них характерны своп приемы трассирования. Дороги в предгорьях не отличаются в этом отношении от дорог в холмистой местности.

Трассирование дорог по долинам горных рек связано с тем, что уклоны горных рек обычно меньше продольных уклонов, допускае­мых на горных дорогах Лишь в верховьях водоюков при переходе дороги из долины па перевальный участок продольные уклоны могут превысить максимально допустимые

Большие скорости течения горных рек выбывают значительные размывы дна и склонов долин Горные реки обычно имеют блуждаю­щие русла, поэтому при проложенни дорог по их берегам часто тре­буются укрепительные 'работы.

Направление трассы дороги при долинном ходе в плане опреде­ляется извилистостью склонов речной долины, впадающими в нее водотоками, неустойчивыми участками склонов, наличием скальных выступов («прижимов»), которые приходится огибать, прорезать глу­бокими выемками, короткими тоннелями или переносить дорогу на другой берег реки (рис. ХХХ11.3), В связи с ограниченной воз­можностью смещения трассы долинные ходы относят к категории «стесненных», или «вынужденных в плане».Для дорог, проходящих по речным долинам, характерно большое число кривых малых радиусов в плане, мостов на боковых притоках, пересекаемых вблизи их устья в зоне отложения конусов выноса, ко- согорных участков, которые в отдельных местах могут быгь недоста­точно устойчивыми. При строительстве дороги по речной долине при­ходится выполнять большие объемы земляных работ, устраивать 28

0

подпорные и укрепительные стенки и, наконец, строить специаль­ные сооружения для предохранения от возможных снежных зано­сов и обвалов.

Необходимо учишвать гидрологические особенности горных рек: большие скорости течения (в межень 1,5—4 м'с, в паводки до 10 м/с), большие колебания расходов (от 10—50 в межень до 250—900 м⁸/с при паводке), резкие изменения глубины (от 0,5—1,5 м в межень и быстрый и высокий подъем уровня па 3—6 м в паводки).

о

к водотоку. Речной откос земляно­го полотна в таких случаях под­вергается опасности подмыва и его приходится очень надежно укреплять. В ряде случаев воз­можны спрямления русла реки (рис. XXXII.4).

В практике железнодорожного и дорожного строительства пред­ложено много способов укрепле­ния земляного полотна:

устройство берегоукрепитель­ных подпорных стенок, возводи­мых на прочных подстилающих породах;

каменная или бетонная обли­цовка откосов, упирающаяся в заглубленный фундамент (зуб), препятствующий подмыву;

применение скользящих вниз по откосу бетонных блоков или плит, оседающих по мере подмыва;

укладка на откосах фигурных бетонных элементов (тетраподов, тетраэдров и др ), сцепляющихся друг с другом и опускающихся при подмыве;

применение бетонных тюфяков из связанных друг с другом бло­ков, опускающихся при подмыве.

Для снижения скорости про­дольного течения воды вдоль до­роги устраивают разного рода шпоры из бетона. Следует учиты­вать, что отжимая течение, шпоры могут активизировать подмыв про­тивоположного берега.

Рис. XXXII 4. Спрямление русла для снижения опасное I и подмыва полотна дороги

/ — спрямляющее русло, 2— плотины, 3 — ^трасса дороги

плавности трассы реку часто пересекают под углом с устройством косых мостов на цилиндрических столбчатых опорах.

Чтобы уменьшить объем земляных работ, в особенности скальных, трассу прокладывают по наиболее пологой части склонов, следуя за основными изгибами долины.

На пересечениях водотоков, впадающих в реку, вдоль которой прокладывается дорога, возможны следующие варианты трассиро­вания (рис. XXXII.5):

пересечение водотока вблизи от места его впадения в реку, по ко­нусу выноса (линия / на рис. XXXII.5). Этот вариант неудобен тем, что в пределах конуса выноса обычно водоток разбивается на нес­колько блуждающих русел, периодически меняющих свое положе­ние. Если существующие в период изысканий русла перекрыть мос­тами, через некоторое время отверстия у одних мостов начинают за­биваться наносами, а у других возникнут размывы, которые могут привести к разрушению земляного полотна Направляющие и защит­ные дамбы даже с капитальными укреплениями оказываются мало­эффективными при воздействии потока, протекающего с большими скоростями. Поэтому на пересечениях конусов выноса устраивают мпогопролетные мосты с опорами глубокого заложения, небоящимися подмыва, допуская, что часть пролетов будет закрыта наносами;

пересечение несколько выше конуса выноса в пределах транзит­ной зоны впадающего водотока, где уклон его велик и отложения наносов не происходит (линия //). Несмотря па удлинение трассы и необходимость строительства большого мосга, который целесооб­разно располагать на кривой, при этом решении удается получить трассу с достаточно большими радиусами кривых, удобную для дви­жения автомобилей;

глубокий заход в боковую долину в целях уменьшения величины искусственного сооружения п сокращения объемов земляных работ на подходах (линия III). Однако в этом случае снижение объема зем­ляных работ достигается ценой значительного ухудшения условий движения автомобилей из-за увеличения пути пробега и кривых' малых радиусов при въезде на мост, расположенный в узкой долине;

перепое трассы на другой берег долины (линия IV) Такое реше­ние, связанное с необходимостью постройки двух мостов, оправды­вается только при интенсивных селевых выносах на пересекаемой реке и неустойчивых склонах ее долины

Наилучшее решение в каждом конкретном случае может быть найдено только на основе технико-экономического сопоставления вариантов.

При трассировании по склонам речной долины во всех характер- пых местах изменения крутизны косогора и в плюсовых переломных точках трассы снимают поперечные профили, на которых впослед­ствии вычерчивают поперечники земляного полотна для уточнения положения проектной линии и определения объемов земляных работ.Поперечные профили на горных склонах обычно снимают ватер- наковкой. На обрывистых скальных склонах, где ватерпас при- мепить невозможно, еьемку ведут с помощью теодолита засечками характерных точек склона местности. При этом, однако, нельзя получить подробную характеристику склона. Более успешно съемку поперечных профилей можно выполнить при помощи фототеодолит- тй наземной стереоскопической съемки.

При съемках крутых горных склонов и большой разности высот метод фототеодолитных съемок имеет преимущество перед тахеомет­рическими съемками, давая возможность в процессе последующего проектирования подробно анализировать местные условия, рассмат­ривая стереоскопическую модель местности, а также получить на плане в горизонталях дополнительные, рацее пропущенные или почему-либо понадобившиеся точки. "