Исследование, доказывающее, что использование для высоких грунтовых насыпей тонких бетонных монолитных плит обеспечивает более надежную защиту от оползней по сравнению с широко применяемыми строительными геосинтетическими материалами, выполнили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 6 декабря сообщает пресс-служба вуза.

Оползни приводят к разрушениям жилых и производственных зданий, а также объектов инфраструктуры — дорог и мостов. Они наносят большой экономический ущерб и даже приводят к гибели людей. Для повышения устойчивости насыпей в настоящее время часто используют их армирование, в том числе геоячейками, георешетками и геотекстилем.

Однако при сильных динамических нагрузках или в случае, когда грунт насыпи регулярно промерзает в холодные сезоны, такое армирование не обеспечивает нужную устойчивость склона.

Ученые ПНИПУ предложили и исследовали альтернативный вариант геосинтетике — бетонные монолитные плиты. Результаты исследования были представлены на международной конференции «Геотехника Беларуси: наука и практика» и опубликованы в сборнике ее материалов за 2023 год.

Оползни чаще всего возможны на территориях городов и поселений там, где здания и сооружения построены вдоль оврагов, склонов долин рек, откосов транспортных магистралей и т. п. В этих случаях новое гражданское или промышленное строительство требует анализа устойчивости насыпей. Особенно если на местности не достаточно хорошо организован сток поверхностных вод.

Геосинтетик, который сейчас широко применяется для укрепления грунта насыпей, содержит синтетические полимеры (полиэтилен, полиамид, полиэстер и др.). Его применение экономически выгодно, так как не требует больших трудозатрат на бетонные и земляные работы.

Тем не менее при значительных статических и динамических нагрузках, а также вспучивании грунта при промерзании в нем влаги геосинтетические материалы не всегда могут обеспечить устойчивость склонов.

Преимущество использования в таких случаях предлагаемых политехниками тонких бетонных монолитных плит заключается в том, что их изготавливают прямо на месте. Их конструкция предусматривает сквозные вертикальные отверстия в виде усеченных к низу конусов, которые обеспечивают фильтрацию поверхностных и грунтовых вод через грунтовый массив откосов и дают более прочное сцепление плит с землей.

Такие плиты размещаются горизонтально внутри насыпи, для чего приходится использовать строительные механизмы. Это снижает популярность метода, но не его надежность.

Для ее определения ученые ПНИПУ исследовали устойчивость трех насыпей, высота которых составляла 20 метров, а угол откоса 45 °. Одна из насыпей не имела армирования, вторая укреплена одной плитой, а третья — двумя. Расчеты выполнялись с помощью специальной компьютерной модели. Был проведен анализ возможных линий скольжения всех трех насыпей.

Профессор кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Андрей Пономарев пояснил полученные результаты:

«Оказалось, что коэффициент устойчивости после армирования насыпи одной плитой вырос почти на 21% по сравнению с неукрепленной. А при использовании двух монолитных плит показатель достигает 25%, 16% и 19% в зависимости от расстояния между плитами по вертикали. Чем больше это расстояние, тем меньше увеличение коэффициента устойчивости по сравнению с неукрепленной насыпью».

Исследование пермяков показало, что использование тонких бетонных монолитных плит как альтернативы геосинтетическим материалам при армировании насыпей значительно повышает их устойчивость.

Это, в свою очередь, дает возможность при необходимости увеличить высоту насыпи при больших перепадах рельефа местности или же полезную нагрузку на нее, что позволяет расположить на насыпи мост, здание или другое сооружение.

Учет результатов исследования специалистов ПНИПУ при строительстве или реконструкции насыпей позволит обеспечить безопасность городских пространств и сооружений, располагающихся вблизи от склонов, и помогут предотвратить грунтовые оползни.