Методика расчета и проектирования покровных сеток для защиты транспортных сооружений от осыпей и обвалов

• Автор: Банова, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 05.22.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 230 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор существующих конструкций защитных сооружений от скальнообвальных процессов.

1.1. Скальнообвальные явления и причины их возникновения

1.1.1. Виды обвалов

1.1.2. Причины и поводы для обвалов

1.2. Виды противообвальных сооружений

1.3. Мировой опыт по применению сетчатых конструкций для защиты

от скальнообвальных явлений.

Глава 2. Методика расчета конструктивных параметров покровных сеток для защиты объектов транспортного строительства от обвальноосыпных явлений

2.1. Анализ возможных траекторий движения скальных обломков

2.2. Анализ движения скальных обломков в пределах откоса.
2.3. Аналитический метод решения задачи воздействия скального
обломка с покровными сетками.
2.4. Численный метод решения задачи взаимодействия скального
обломка с покровными сетками.
2.5. Материалы покровных защитных сеток
2.5.1. Металлические сетки.
2.5.2. Проверки прочностных характеристик металлических сеток
одинарного и двойного кручения.
2.5.3. Использование новых композитных материалов геосеток и георешеток в качестве материала для покровных защитных сеток
Глава 3. Конструирование и технология установки покровных защитных сеток
3.1. Конструирование покровных защитных сеток
3.2. Расчет конструктивных парметров покровных сеток.
3.2. Технология установки покровных защитных сеток.
Глава 4. Техникоэкономическое сравнение вариантов защиты объектов
транспортного строительства от скальнообвальных явлений.
Основные выводы
Список литературы
Приложение Л. Зарубежные конструкции защитных сооружений
Введение
При проектировании и строительстве земляного полотна горных железных и автомобильных дорог нарушается ландшафт, большой урон наносится почве. Потеря плодородных земель в горной местности, там, где их недостаточно, становится особенно ощутимой. При выполнении больших объемов земляных и скальных работ активизируются опасные геологические процессы. Одним из наиболее распространенных физикомеханических процессов, нарушающих непрерывность и безопасность движения железнодорожного и автомобильного транспорта на горных участках, являются скальнообвальные явления.
На основании многолетнего изучения движения обломков горных пород при обвалах теоретических и экспериментальных исследований учеными и инженерами России были разработаны основные положения теории и методологии специальных расчетов противообвальных и защитных сооружений.
Это положило начало широкому применению для защиты пути на скальнообвальных участках улавливающих стен, траншей, полок и заградительных валов, размеры которых впервые стали определяться расчетом. В последнее время созданы рациональные типы противообвальных защитных сооружений, которые успешно применяются на практике.
С целью уменьшения объема работ по срезке нагорного склона и предотвращения нарушения природной среды при проектировании противообвальных сооружений стремятся к уменьшению объема срезки нагорного склона откоса
за счет применения более крутых откосов выемок, что вызывает опасность появления вывалов скальных обломков и обвалов.
В настоящее время для защиты транспортных объектов от падающих обломков скального фунта, объемом до 0,3 м3, предлагается устройство покровных защитных сеток. Роль сетчатого покрытия двойственна с одной стороны, оно является направляющим гибким покрытием, позволяющим удерживать неустойчивые элементы скального фунта на откосе и, с другой стороны, офаждающим покрытием, защищающим объект от падения обломков скального фунта, сетка не дает перемещаться обломкам по воздуху, обломок сползает по склону под сеткой и теряет часть кинетической энергии за счет трения. Экономическая эффективность этого метода защиты дороги от скальных обвалов заключается в том, что при его применении не нарушается и не офаничивается движение транспорта, заменяются существующие до этого времени трудоемкие и дорогостоящие традиционные методы защиты от обвалов, экономится
Целью исследования является разработка научнообоснованных методов расчета и проектирования защитных противообвальных сооружений с исполь
зованием покровных сеток. Для достижения указанной темы поставлены и решены следующие задачи
Провести теоретические исследования по оценке величин расчетных динамических нафузок на сплошную навесную сетчатую конструкцию.
Разработать методику расчета конструктивных параметров противообвальных защитных транспортных сооружений с применением покровных сеток.
Разработать требования к выбору конструкций ее крепежных элементов.
Несмотря на большой опыт борьбы со скальными обвалами на железных и автомобильных дорогах в технической литературе как отечественной, так и в зарубежной отсутствуют работы, в которых полно освещался бы комплекс основных мероприятий по навешиванию покровных защитных сеток. В частности, вопросы расчета основных конструктивных параметров покровных сеток, обеспечивающих ее прочность и долговечность, и вопросы технологии строительства и эксплуатации покровных защитных сеток освещены недостаточно.
Актуальность


Падение и скатывание одиночных скальных обломков или камней со склонов гор и откосов выемок рис. Осыпи интенсивно выветривающихся обнажений горных пород. Рис. Рис. Перечисленные скальнообвальные явления могут происходить как с нагорного склона крутых косогоров, скальных гребней, карнизов и т. Смешанные обвалы Смешанные обвалы по своему характеру и объемам весьма многообразны происходят они с откосов выемок или полувыемок, сложенных неоднородными сильно нарушенными скальными фунтами и полускальными породами, покрытыми сверху рыхлыми или слабо сцементированными отложениями делювием, элювием, аллювием рис. Рис. По величине тела обвалы разделяются от очень малых до очень крупных табл. Таблица 1. Большие От до 0 Ог0 до. Обвалы могут подразделяться и в зависимости от уклона склона или берега. Перечисленные формы быстрого смещения горных пород объединяются общим понятием скальнообвальные явления. Главными причинами их возникновения являются разрушение горных пород под воздействием природных факторов и различные нарушения естественного состояния горных пород, вызванные земляными работами. Причины, вызывающие скальнообвальные явления, можно подразделить на естественно исторические, или пассивные, создающие лишь благоприятные условия для возникновения обвалов, и активные, непосредственно вызывающие обвалы табл. К активным причинам, инициирующим обвалы, относятся динамические воздействия от движения транспорта и сейсмические воздействия. Сейсмические воздействия подразделяют на сейсмодинамические, сейсмогравитационные и сейсмотектонические. Все виды сейсмических воздействий от самых слабых балла до катастрофических 9 и более баллов способны вызывать обвалы тем большей величины, чем выше интенсивность воздействия землетрясений 5, . Непосредственные поводы для возникновения обвалов также разнообразны. Ими могут быть различные виды сотрясений, как, например, сотрясения, вызванные землетрясениями подкоп основания склона или высокого берега, состоящего из механически поврежденных каменистых или слабо связанных пород воздействие течения реки или удары волн озера или моря. Характер причин, вызывающих скально обвальные явления Определяющие признаки Условия, способствующие активизации процесса
Пассивный Геологическое строение Литология наличие горных пород, которые вследствие своего минералогического состава, структуры, условий цементации легко подвергаются разрушению выветриванию. Стратиграфия чередование пластов разной прочности и сопротивляемости выветриванию и суффозии. Тектоника наличие сбросовых поверхностей, плоскостей, отдельностей, складок, крутых углов падения пластов в частности, в сторону пути и т. Продолжение табл. Пассивный Условия рельефа местности Значительная разность отметок, крутые склоны, наличие обрывов, гребней, нависающих скал и т. Климатические особенности района Резкие суточные колебания температуры, интенсивные атмосферные осадки, сильные и частые ветры. Активный Деятельность атмосферных агентов мороз, ветер, солнце, осадки Выветривание и разрушение горных пород. Деятельность подземных вод Увлажнение по плоскостям напластования и по трещинам в горных породах, понижающие силы трения, суффозия, гидродинамическое давление и др. Деятельность поверхностных вод Увлажнение горных пород, размывы, подмывы и т. Продолжение табл. Активный Сейсмические толчки Разрывы сплошности пород. Разрушение горных массивов. Деятельность человека Подрезка склонов при разработке выемок, нарушение структуры горных пород при производстве взрывных работ, сотрясения от движения поездов, недостатки текущего содержания земляного полотна например, неудовлетворительное состояние водоотводных сооружений и др. Коегде в качестве непосредственного повода для обвала могут быть удар молнии, движение лавины или даже сильный порыв ветра . Опыт сооружения и эксплуатации скальных выемок в России и за рубежом показывает, что скальнообвальные явления в той или иной степени в большинстве случаев практически неизбежны. При этом преобладающими являются обрушения сравнительно небольших объемов скального грунта и вывалы единичных обломков.