Сохранение склонов, выровненных с использованием технологии георешетки

Видно ли это постепенное движение вниз по склону отдельных песчинок, волочащихся к океану с каждой морской волной, или гигантский валун на склоне горы, вызванный весом снежного покрова в падающую лавину, неустойчивость склона — это естественный процесс. Гравитация, сила, стоящая за нестабильностью склона, действует безжалостно, приносит ли она нам пользу или нет, непрерывно формируя и изменяя контуры Земли. Поскольку это происходит повсюду и постоянно, в большинстве случаев это остается незамеченным, потому что нет никого, кто мог бы это увидеть.Но когда нестабильность склона возникает на склоне холма, на котором либо находится какой-то ценный актив, либо выходит из него, это вызывает серьезную озабоченность.

Одним из первых методов предотвращения падения чего-либо было опереться на что-то другое, но для этого нужен упор, на который можно опираться, а на склонах такой упор часто недоступен. Однако специалисты по борьбе с эрозией теперь могут делать гораздо больше, чем просто выбирать, какие объекты ставить на пути камнепада или оползня.Расширяющаяся палитра решений по георешетке может обеспечить комплексный подход к геотехническим системам, который может устранить нестабильность в корне и сохранить ценные активы при управлении проблемными склонами.

Рок на дороге
Департамент транспорта штата Вашингтон (WSDOT) имеет систему для оценки рисков камнепадов и нестабильности склонов вдоль своей сети автомагистралей штата. По словам Кори Хенке, полевого инженера WSDOT, дорожное агентство оценивает уклоны вдоль обочин с помощью рейтинговой системы, которая присваивает каждому участку дороги в масштабе штата номер, обозначающий риск нестабильности уклона.

«Частью рейтинговой системы является то, были ли инциденты в этом районе», — говорит Хенке. Например, были случаи, когда большие куски камней и обломков оказывались посреди дороги на участках шоссе 12, единственного пронумерованного шоссе, проходящего через весь штат, которое в конечном итоге обеспечивает движение транспорта туда и обратно на восток. как Детройт, Мичиган. Обвалы на шоссе 12 возле Клир-Крик, штат Вашингтон, в гористом районе штата Каскады поставили этот участок дороги на первое место в списке приоритетов для проектов восстановления склонов.Живописная проезжая часть с интенсивным движением пересекает крутой склон Каскадных гор на высоте от 2600 до 4000 футов.

Хенке был полевым инженером в многоэтапном проекте по защите шоссе 12 от мусора, безопасности и проходимости путем стабилизации склонов холмов, в которых оно было вырезано. WSDOT недавно завершила крупный проект по стабилизации склона между Белым перевалом, городом, широко популярным как лыжный аттракцион, и водопадом Клир-Крик с его идиллическими видами на озеро.

Хотя основной целью проекта было поддержание открытой и безопасной дороги, другой важной целью было сохранение естественного вида и эстетики окружающей среды.

«Самой главной проблемой были большие каменные обломки, попавшие на дорогу», — говорит Хенке. При реализации проекта целью было «не изменять рельеф скалы». Чтобы достичь этих двух почти противоречащих друг другу целей, дизайнеры проекта планировали закрепить каменные откосы с помощью проволочной сетки.

Breaking Bad Rocks
Перед тем, как обернуть камни в сетку, бригады должны будут войти и разобраться с сыпучими камнями, работа, которая, по словам Хенке, требует значительных навыков, не только для того, чтобы удержаться на неустойчивой местности, но и для идентификации. где применить силу, необходимую для масштабирования коварных осколков камня, и где оставить природу на произвол судьбы. «Наши специалисты по скалке должны иметь 2000 часов опыта, прежде чем они будут одобрены для работы на дорогах», — говорит Хенке.

Карабкаясь по скалам, вооружившись стальным стержнем длиной 6 футов, скалеры должны оторвать весь камень, с которым они могут столкнуться и который кажется подверженным самопроизвольным каменным обвалам, которые могут поставить под угрозу проезжую часть или засорить ее обломками, от камней до веток и т. валуны. Работа требует физической выносливости, но также и осмотрительности. Хенке говорит, что хороший инструмент для удаления зубного камня также должен знать, когда остановиться. «Если нет большого камня, который, по мнению нашего геотехнического отдела, должен опуститься», — говорит он, практическое правило масштабирования — отломать только те камни, которые один человек может удалить с помощью 6-футовой планки для масштабирования.

«Если вы не можете заставить его оторваться с такой большой силой, он, вероятно, не будет виновником типичного камнепада», — говорит он.

На этом этапе проекта стабилизации, говорит Хенке, самая большая опасность — это чрезмерное масштабирование: «Если вы удалите слишком много камня на носке скалы, единственное решение — вам придется подняться и удалить выступ. выше.» Хенке считает, что наиболее эффективный способ работы — это в первую очередь избежать этой проблемы, установив «хорошие отношения с персоналом, занимающимся масштабированием, и убедившись, что они не переутомляют породу.”

После того, как масштабирование проекта White Pass было завершено, команда проекта начала устанавливать проволочную сетку из звеньев цепи, чтобы удерживать любые камни, которые силой природы могут отсоединиться и упасть, спровоцировав потенциальный каскад камнепадов на проезжую часть ниже.

Подвешивание с помощью Highflyers
Несмотря на то, что ряд подрядчиков выполнили установку проволочной сетки, Хенке отмечает: «Большая часть проволочной сетки, используемой для защиты склонов, была предоставлена ​​Maccaferri.«А поскольку склоны были такими высокими,« мы повесили большую часть этого места на вертолете », — добавляет он.

«На земле находились два или три наблюдателя, которые общались с пилотами по радио, чтобы указать им места для прокладки троса», — объясняет он. После того, как вертолеты уложат циновки, экипажи на земле вернутся, чтобы установить постоянные якоря.

Хенке говорит, что безопасность должна быть еще одной целью номер один для любого проекта на крутых склонах. «Для всех наших проектов безопасность — большая проблема.Я стремлюсь к нулевому риску нарушения безопасности », — говорит он. По словам Хенке, «ежедневно повышая осведомленность», проводя встречи по технике безопасности перед занятиями каждое утро, строго придерживаясь использования очков, средств защиты слуха и головных уборов, а также других мер безопасности, он добился нулевого травматизма на протяжении всего проекта. «Все подрядчики были очень мотивированы и повесили сетку вручную».

Однако ремонт склонов не всегда идет по плану. Хенке говорит, что одной из самых больших проблем при реализации проекта стабилизации шоссе 12 было то, что природа не делает перерывов.По мере реализации проекта возник шторм, заливший проектную территорию 2 дюймами осадков менее чем за час, вызвав оползень, вымывший часть проезжей части высотой почти в милю и потребовавший срочного ремонта.

«Я подошел и позвонил подрядчику по телефону и сказал ему, что у него есть 30 дней на ремонт дороги», — говорит Хенке, включая стабилизацию склона и установку дренажной системы, чтобы предотвратить повторение инцидента.

. 2 доллара.Для обеспечения надлежащего дренажа в будущем потребовалось 2 миллиона аварийных ремонтов. Решением была стена из грунтовых гвоздей, подкрепленная дренажем TenCate’s Mirafi. Подрядчики установили водосток Mirafi поверх естественного грунта, чтобы создать внутренний водосток за запланированной стенкой гвоздя. Затем они построили стену из грунтовых гвоздей высотой 700 футов и использовали 20 000 кубических футов земли из существующей насыпи, чтобы засыпать зону оползня.

«При использовании гвоздей для почвы самая большая проблема — это выбор длины гвоздя, подходящей для почвенных условий», — говорит Хенке.«Длина гвоздя зависит от типа почвы и силы трения, которую вы можете создать». Специалисты Geotech из штаб-квартиры WSDOT приехали, чтобы провести анализ ствола почвы, чтобы определить внутренние характеристики почвы. Этот анализ показал необходимость использования грунтовых гвоздей в диапазоне от 18 до 78 футов, в зависимости от местоположения, для закрепления стенки грунтовых гвоздей против недр, состоящих из множества различных типов горных пород. Хенке объясняет: «Несколько лет назад, когда строили дорогу, они просто взрывали скалу и укладывали дорогу, поэтому тип материала может быть разным.”

После установки грунтовых гвоздей и введения раствора, чтобы удерживать их на месте, техники прикрутили стеновые плиты болтами и прикрутили их к каменной насыпи болтами 7 на 7 футов по центру. По словам Хенке, с арматурным матом, встроенным в конструкцию берега, и пластинами с болтами, прикрепленными к валу породы под давлением 100 000 фунтов на квадратный дюйм, установка удерживается вместе как единое целое.

По словам Хенке, с помощью распыления торкретбетона с «заполнителем размером с мелкий гравий» и слоя натуралистической краски, соответствующей исходным цветам скальных поверхностей, участок аварийного ремонта по внешнему виду приближается к естественному ландшафту, и аварийный проект был выполнен. в течение 30-дневного срока WSDOT.

Велосипедная дорожка с наименьшим сопротивлением
Там, где инфраструктура находится в непосредственной близости от обрыва склона, часто существуют практические ограничения на типы мер, которые могут быть приняты для защиты площадки от будущей эрозии. Крис Нарди, главный инженер-геолог компании Kleinfelder, говорит, что город Фэрфилд, Калифорния, столкнулся с этим препятствием в своих усилиях по оживлению склона, поддерживающего МакГэри-роуд, второстепенной дороги, которая повторяет новую межштатную автомагистраль 80, проходящую через Фэрфилд.

Была проведена кампания по интеграции 2-мильного участка МакГэри-роуд в пределах города Фэрфилд в систему региональных велосипедных маршрутов, соединяющих город велосипедным маршрутом с Вальехо. Ходили разговоры о том, что МакГэри-роуд может служить идеальным временным объездным движением на случай, если аварийная ситуация заблокирует движение на параллельных участках межштатной автомагистрали 80 и округа Солано, под юрисдикцией которого находилась большая часть МакГэри-роуд, лежащая в некорпоративных частях округа. планировал аннексировать дорогу и взять на себя ее обслуживание и управление, повышая мобильность водителей и велосипедистов.Единственная проблема заключалась в том, что у дороги были собственные проблемы с мобильностью, и некоторые ее части уходили под гору. Оползень вырывал дорогу и разрушал большую часть опорного основания.

Хотя большая часть полосы отвода МакГэри уже находилась под юрисдикцией округа Солано, официальные лица отказались продолжить аннексию 2-мильного участка, проходящего через Фэрфилд, пока город не решит проблемы обрушения дороги, вызванной оползнями, что привело к оползням. на дороге до 150 футов в длину, 35 футов в ширину и глубиной до 35 футов.(См. Соответствующую статью об оползне в майском выпуске журнала Erosion Control за 2011 г.)

Нарди говорит, что оползни — обычная геологическая особенность региона. «Маршрут, по которому проходит межштатная автомагистраль 80, проходит через массивный старый и активный оползень». По его словам, эти поверхностные горки в некоторых местах могут достигать «глубины 100 или 200 футов».

По словам Нарди, обычная практика, которую инженеры используют для борьбы с обрушением склонов, — это просто избавиться от уклона. Но выравнивание и выравнивание дорожного полотна, а также расширение и смягчение уклона было просто невозможно в случае с МакГэри-роуд.Расширение склона до такой степени, которая необходима для достижения устойчивости, потребовало бы вторжения на параллельную полосу проезда межштатной автомагистрали 80 всего в нескольких сотнях футов от нее. Не было и речи о строительстве подпорной стены, удерживающей землю; склон был слишком массивным. «Нет ничего, что могло бы оказать сопротивление», — говорит Нарди, имеющий значительный опыт работы с неустойчивыми склонами в этом регионе. Он добавляет в качестве общей максимы: «Подпорные стены и оползни несовместимы.”

В поисках твердого грунта
Задача заключалась в том, чтобы найти способ предотвратить будущие оползни при работе в условиях ограниченного пространства полосы отчуждения. Городу Фэрфилду пришлось бы глубоко копать в поисках решения, и именно это он и сделал.

«Прежде чем мы смогли защитить склон, нам пришлось вынести его на 40 футов», — говорит Нарди.

Трой Симнинг из Ghilotti Brothers, фирмы, с которой был заключен контракт на строительство проекта стабилизации откоса на МакГэри-роуд, говорит, что при устранении провала откоса «вы должны выкапывать грунт обратно туда, где у вас есть сплоченность, обратно к опорной точке, и вот где Появляется продукт Strata.”

Stratagrid — продукт для усиления георешетки для грунта, изготовленный из высокопрочной полиэфирной пряжи. Георешетка из полиэстера, изготовленная так, чтобы быть как механически, так и химически прочной, может выдерживать как суровые условия строительства, так и агрессивные почвенные среды. На проекте McGary Road подрядчики использовали Stratagrid 200 для обеспечения внутреннего сцепления восстановленного откоса и микросеть Strata для герметизации откоса после его реконструкции.

Как объясняет Нарди, «Гилотти проводил раскопки на глубине от 25 до 40 футов.«Достигнув стабильного грунта на уровне ниже оползня, бригады начали укладывать георешетку Strata горизонтальными слоями, каждый слой перемежался 18-дюймовым слоем земли, пока поверхность не вернулась в горизонтальное положение и не восстановился уклон, но с дополнительной прочностью Слоистая георешетка.

обернули Strata microgrid вокруг поверхности откоса, чтобы покрыть поверхность почвы, полагаясь на небольшие отверстия сетки Strata Microgrid размером 0,10 на 0,25 дюйма и ее долговременную расчетную прочность (LTDS) 871 фунт на квадратный дюйм. «Уметь удерживать почву и связывать поверхность склона как единое целое», — говорит Нарди.

Элизабет Николсон из Strata Systems поддерживает эту стратегию. «Самое большое заблуждение, которое большинство людей имеет о провале откосов, состоит в том, что они видят в этом поверхностную потребность и не думают о глобальной стабильности. Они могут сказать: «Мы просто столкнемся с этим», но на самом деле им, возможно, придется выкопать склон и заново отстроить его ».

Нарди соглашается, но добавляет, что растительность может добавить дополнительную существенную степень прочности к завершенному проекту стабилизации склона. «Работая на склонах, не забывайте о готовой поверхности», — советует он.«Вы не можете просто оставить голую землю на склоне, когда закончите. Вам нужно что-то сделать, чтобы защитить его, потому что он намокнет, прежде чем все будет налажено, и если это произойдет, вы можете потерять часть той хорошей работы, которую вы только что сделали. Всякий раз, когда у вас появляется хорошая растительность, корни всегда помогают дать вам немного больше естественного подкрепления ».

После применения гидропосева на склонах, McGary Road вновь открылась в 2011 году и теперь поддерживает движение велосипедов и транспортных средств.Большой праздник среди велосипедистов приветствовал дорогу, ведущую к велосипедной сети района залива Сан-Франциско. По данным Times Herald News, общая стоимость проекта составила около 2,53 миллиона долларов. Хотя местные газеты сообщают, что дорога не совсем гладкая, Том Мартиан, городской инженер Фэрфилда, говорит, что проект стабилизации оказался успешным, и о дальнейших спусках не сообщалось. Марсиан сообщил Daily Republic в Фэрфилде в июле 2014 года, что геотехнический анализ показал, что несколько неровностей, оставшихся на дорожном полотне, были результатом оседания строительных материалов и не связаны с историей оползания.Он сказал изданию, что неровности можно легко сгладить, повторив уплотнение на рабочей площадке. По словам Мартиана, это исправление будет стоить менее 150 000 долларов.

Строительство трубопровода в Пьемонте
Когда Эрик Снайдер участвовал в проекте по стабилизации склонов на 13-мильном участке газопровода к югу от Нэшвилла, штат Теннеси, большая часть концептуальных и проектных работ уже была завершена. «Они знали, что хотят использовать Geobrugg и гвозди для грунта, и после этого мы выполнили дизайн-сборку.”

Проект заключался в установке линии передачи природного газа протяженностью 13 миль и диаметром 20 дюймов. Трубопровод проходил по очень крутой местности с уклоном от 2: 1 до 1: 1. Снайдер говорит, что почвы имели такую ​​природу, что само нарушение, связанное с прокладкой трубопровода, могло сделать откосы нестабильными, и, кроме того, одним из первых вещей, которые владелец должен был сделать для подготовки полосы отвода, было удаление всех растительность.

Часть крутой местности находится в пределах геологической формации Форт-Пейн, которая включает коллювиальные почвы.Согласно TEI Rock Drills, поставщику проекта, предоставляющего геотехническое буровое оборудование, любое нарушение этих почв, такое как удаление стабилизирующей растительности или повышенная водонасыщенность, может привести к потере устойчивости и разрушению склонов.

Почвы на участке были «из коллювиальных материалов с очень малой связностью», — говорит Снайдер, и владельцы были обеспокоены тем, что они должны быть защищены, чтобы трубопровод не подвергался воздействию оползней и сдвига почвы.

Помимо обеспечения того, чтобы заглубленный трубопровод не был подвержен перемещению, клиенту также требовалось решение, обеспечивающее постоянный доступ к трубопроводу.

Ключевым компонентом обеспечения целостности трубопровода будет создание искусственной матрицы, удерживающей грунт на месте и закрепленной.

По словам Снайдера, исправление должно было быть приятным с эстетической точки зрения, что усложняло задачу. «Весь проект был на виду с ближайшей межштатной автомагистрали», — говорит он, а часть его примыкала к популярному полю для гольфа.Владельцы, стремясь быть хорошими соседями, высоко оценили естественный вид готового продукта в списке своих приоритетов. По всем этим причинам система звеньев цепи Geobrugg Tecco 3 мм была намного лучшим решением, чем продукты стабилизации с использованием более тяжелых технологий, таких как бетон.

Однако, имея 25-летний опыт работы инженером-геологом, а теперь и президентом специализированной геотехнической инженерной фирмы Geofirma LLC, Снайдер признает, что самой большой проблемой в любом проекте является его реализация.«Они могут хорошо выглядеть на бумаге, но если вы не можете их безопасно доставить, это не принесет никакой пользы», — говорит он.

Описывая условия на участке, он говорит: «При работе на этих склонах может возникнуть проблема, связанная с появлением ног. Почвы рыхлые; зимой они становятся излишне насыщенными, тяжелыми и в то же время ослабевают ». После удаления растительности для строительства можно было ожидать, что участок будет еще менее целостным, чем обычно. В довершение всего, для соблюдения графика строительства работы по стабилизации должны быть продолжены осенью и зимой, как правило, в самые влажные месяцы года.

Однако, по словам Снайдера, продукты Geobrugg обладают встроенной эффективностью, позволяющей свести к минимуму время, затрачиваемое на опасные склоны. «Будучи забором из цепных звеньев, он легко формируется вокруг любого препятствия, и он поставляется с инструкциями о том, как обвить деревья и сформировать их вместе.

«Вы можете соединять детали вместе с помощью системы клипсования. Вы кладете по одному зажиму на отверстие в сетке звена цепи ». Кроме того, по его словам, GeoBrugg предоставляет огромную поддержку продукта.

Хотя сетка весит более 300 фунтов на рулон шириной 96 на 11 футов, и его бригады использовали бульдозеры, чтобы доставить ее на вершину склонов для раскатывания, он говорит: «Это не так тяжело, чтобы та же работа не могла быть выполнена. были сделаны рабочей силой.”

Сильнее, чем грязь
Однако то, что не могло быть сделано человеческими силами, — это выкопать ямы для грунтовых гвоздей, к которым будет крепиться проволочная сетка Tecco System3. Для закрепления системы на участке длиной 1400 погонных футов трассы трубопровода шириной 50 футов потребуется 2000 отверстий диаметром 4 дюйма каждая, пробуренных на глубину от 10 до 20 футов. Каждое из отверстий необходимо было расположить по сетке размером 6 на 6 футов поперек 50-футовой полосы отчуждения, и каждое отверстие должно было принять прочный стальной стержневой элемент с трубкой для трения перед заливкой в ​​качестве анкеров.

Для этой работы требовалось специальное снаряжение, которое Снайдер смог получить от TEI Rock Drills. Снайдер говорит, что сверление гвоздей «было самой большой частью проекта, и TEI сделала это быстро». Согласно TEI, бурение неглубоких склонов (менее 2H / 1V) в основном выполнялось навесным буровым станком TEI HEM550. Для более крутых склонов Снайдер рассматривал возможность установки специализированного вагона на один из существующих бортовых погрузчиков его компании, но технические проблемы, такие как укладка длинных участков гидравлической линии во время бурения, в дополнение к техническим трудностям установки дизельного двигателя. Двигатель для привода буровой гидравлики на тележке и регулярное изменение угла установки двигателя в соответствии с углом наклона сделали построенный на заказ вагон неоптимальным решением.Вместо этого он решил использовать новую горную дрель TEI MT100 для создания отверстий. Эта буровая установка использует бортовой электродвигатель для вращения гидравлического насоса, а также имеет гидравлический резервуар переменного объема, который позволяет бурить под любым углом. Он оснащен гидравлической лебедкой и задними управляемыми колесами, которые, по словам Снайдера, упрощают перемещение сеялки по рабочей площадке. По словам Снайдера, с помощью всего лишь одного шнура питания и одного воздушного шланга, а не путаницы гидравлических линий, буровая установка TEI позволила значительно повысить эффективность работы.

В то время как Piedmont Natural Gas заявляет, что общая стоимость проекта трубопровода составила 60 миллионов долларов инвестиций, Снайдер говорит, что стоимость стабилизации 1400 футов наклонной местности для трассы Южного Нашвилла составила 1 миллион долларов. Однако он добавляет: «Без возможности эффективного бурения откосов стоимость была бы значительно выше».

Он также благодарит Geobrugg за благоприятную экономику проекта. По его словам, этот продукт экономичен и эффективен, указывая на то, что проволока легкая, проста в установке и обладает прочностью на разрыв 25 000 фунтов на квадратный дюйм.

В качестве последнего штриха к проекту, говорит Снайдер, команда дизайнеров посоветовала не использовать свежий верхний слой почвы на недавно стабилизированных склонах; вместо этого был применен густой гидропосев, чтобы запустить цикл восстановления растительного покрова с минимальным нарушением поверхности. По словам Снайдера, как только растительность начала расти, она полностью скрыла сетку, так что было невозможно обнаружить, что имел место такой масштабный проект стабилизации. Следующим летом приехали монтажники для проекта трассы трубопровода в Южном Нашвилле, которые смогли без проблем проложить 20-дюймовый газопровод, как и планировалось.

Вступая во второе десятилетие 21 века, наука еще не изобрела технологии, способной противостоять силе гравитации. Пока у нас есть сила тяжести и дождь, склоны будут в движении. Но прогрессивные методы в области геотехнической инженерии и георешетки также позволят инженерам, проектировщикам, проектировщикам и установщикам работать вместе еще больше возможностей для защиты активов на склоне холма.

Восемь ступеней георешетки, используемой в дорожном строительстве

Когда мы используем георешетку для стабилизации дороги и георешетку для укрепления почвы, мы должны строго следовать инструкциям по установке георешетки.

1. Подложка ：

Хороший фундамент может долгое время служить дорогой. При укладке земляного полотна в первую очередь необходимо сделать линию уклона фундамента (она должна быть точной). Чтобы обеспечить ширину земляного полотна, каждая сторона расширяется на 0,5 м на основе исходной проектной ширины, а грунт основания выравнивается после высыхания, затем статическое давление увеличивается в два раза, а вибрационное давление — в четыре раза ( удельное вибрационное давление также зависит от места, где проложена дорога) и неровности ручного выравнивания.

2. Укладка песка и вальцовка ：

То же, что и 1, за исключением того, что уложенный грунт отличается. Один из них — это базовый грунт, другой — песчаный грунт. Песчаный грунт толщиной 0,3 м. Используется средний (крупный) песок. После ручного и механического нивелирования статическое давление увеличивается вдвое (25 т).

3. Укладка первого слоя георешетки для стабилизации дороги ：

После выполнения двух вышеуказанных шагов будет уложен первый слой георешетки. При укладке георешетки самое главное, чтобы поверхность дороги была ровной (чтобы георешетка не повредилась), плотной и прямой, а две соседние георешетки перекрывались на 0.2м и т. Д.

4. Укладка второго слоя песка ：

После завершения третьего этапа мы выполним вторую укладку армированного песком и георешеткой грунта. Второй слой песка и почвы толщиной 0,2 м, также используется средний (крупный) песок.

Единственное требование — запрещается движение любых машин по георешетке без наполнителя (крупного) песка, чтобы георешетка была плоской, без выпуклостей и складок.

После того, как второй слой среднего (крупного) песка станет плоским, необходимо выполнить горизонтальное измерение. Чтобы предотвратить неравномерную толщину заполнения, используйте 25-тонный вибрационный каток для статического давления дважды после выравнивания.

5. Укладка второго слоя георешетки для усиления грунта:

Метод строительства второго слоя георешетки такой же, как и у первого слоя. Напоследок засыпаем 0,3 м среднего (крупного) песка. Способ заполнения такой же, как и у первого слоя. После двухкратного статического давления армирование основания земляного полотна в основном завершено.

Армирование почвы георешеткой

6. Устройство третьего слоя песчано-каменно-земляных работ:

После прокатки третьего слоя среднего (крупного) песка укладываются две георешетки с двух сторон с двумя нахлестами 0.16м

7. Укладка георешетки откоса:

Два слоя почвы должны быть заполнены георешеткой для бокового откоса, т.е. при толщине 0,8 м один слой георешетки должен быть уложен с обеих сторон одновременно и так далее, пока он не будет уложен под поверхностный слой почвы. обочины дороги.

8.Ремонт:

После засыпки земляного полотна необходимо вовремя отремонтировать боковой откос и выполнить защиту от сухого щебня на носке откоса. Помимо расширения 0.По 3 м с каждой стороны земляного полотна, оставляется осадка 1,5%.

Усиленные грунтовые стены и укрепление откосов

Проблемы, возникающие при изменении откосов грунта. Изменение углов откоса грунта за пределы естественного угла естественного откоса может привести к нестабильности откоса. Такая ситуация может возникнуть при сокращении уклонов для прокладки новой автомагистрали или при увеличении площади застройки на наклонном участке.

Улучшение характеристик почвы с помощью армирования георешеткой

Наше армирование георешеткой, используемое вместе с почвой, позволяет почве работать лучше, чем в ее неармированном состоянии.Кроме того, они позволяют почвам выдерживать большие нагрузки и стоять под более крутыми углами. Геосетки укладываются горизонтально в уплотненном массиве грунта во время строительства, укрепляя его благодаря своей высокой прочности на разрыв, низкой деформации и хорошему взаимодействию с грунтом.

Грунты с плохой несущей способностью или в сейсмических районах. Наши уклоны и конструкции из усиленного грунта идеально подходят для строительства на грунтах с низкой несущей способностью, поскольку они могут выдерживать неравномерную осадку намного лучше, чем более жесткие решения.Это также большое преимущество в сейсмических зонах, где наши решения подвергались значительным сейсмическим воздействиям.

Решения Maccaferri воплощают принципы устойчивого развития. Наш непревзойденный ассортимент армирующих георешеток, включая MacGrid® WG , Paragrid® и Paralink® , максимально увеличивает возможность повторного использования материалов, добытых на стройплощадке, в качестве засыпки на усиленный склон. Это позволяет экономить на экспорте и импорте материалов с объекта, обеспечивая экологичность и сокращая количество движущихся грузовиков, загрязняющих окружающую среду.

Возможная экономия затрат. Снижение затрат за счет повторного использования завоеванного на месте материала с георешетками может быть существенным для проекта. Это первоочередное внимание наших инженеров, когда они начинают работать с клиентами над решениями по укреплению откосов.

Гибридные конструкции обеспечивают экономичность и функциональность

Благодаря нашим навыкам и опыту в этой области решений и использованию нашего программного обеспечения для проектирования MacSTARs, мы можем комбинировать георешетки с другими системами, такими как Terramesh® и Green Terramesh®, для формирования гибридных структур, предлагающих дополнительные преимущества рентабельности и улучшенной возможности строительства.

Мы гордимся своим опытом строительства мегаконструкций. Этот опыт позволил нам успешно построить множество «мегаструктур»; наши укрепленные грунтовые откосы и конструкции обычно имеют высоту более 30 метров. Фактически, мы успешно спроектировали и реализовали конструкции высотой более 70 метров; наверное, самые высокие подобные сооружения в мире среди всех поставщиков.

Вынесение растительности на укрепленные склоны

Там, где клиентам требуется «зеленый» склон, важна растительность на готовом укрепленном склоне.Мы также можем помочь в выборе подходящей посевной смеси, верхнего слоя почвы и средств защиты от эрозии. Более формальная и городская архитектурная эстетика предлагается с нашей сегментной блочной кладкой MacWall®, облицованной армированной грунтовой стеной. Фасад из бетонных блоков обеспечивает эстетику каменной стены, но с надежностью армированного георешеткой грунта в качестве засыпки. Это дает нашим клиентам преимущества в производительности, стоимости и эффективности строительства.

Забивка грунта гвоздями как альтернатива армированию откосов. Если на проекте недостаточно места для устройства уклона с усиленным грунтом, можно использовать гвоздь для грунта. С помощью гвоздей, обеспечивающих общую устойчивость откосов, MacMat предлагает гибкое армирование поверхности и варианты защиты для использования между гвоздями.

Наши укрепленные грунтовые откосы и конструкции используются для поддержки автомагистралей, железнодорожных насыпей и собственности по всему миру.

Исследование устойчивости земного откоса, армированного георешеткой, под действием связанного воздействия дождя и землетрясения

В этой статье основное внимание уделяется пониманию проблемы динамического отклика гибкого армированного земного откоса с оберткой под воздействием землетрясения и дождя; Создана численная расчетная модель усиленного земного откоса, учитывающая влияние землетрясения и дождя.Изучаются динамический отклик, поровое давление и распределение растягивающего напряжения арматуры под дождем перед землетрясением, дождем после землетрясения и землетрясением-дождем. Результаты показывают, что эффект сцепления землетрясения и дождя является важным фактором при динамическом анализе укрепленных земных склонов, на анализ которого следует обратить внимание и изучить его в будущем. Комбинация георешетки и грунта эффективно улучшает деформацию откоса и общую стабильность, уменьшает вторичное повреждение откоса и обеспечивает основу для сейсмического проектирования конструкции усиленного земного откоса.

1. Введение

Нестабильность склона — одно из наиболее распространенных геологических бедствий в инженерно-геологической сфере. Чтобы улучшить его устойчивость, было разработано множество методов армирования, включая анкеры [1–3], стены, забитые грунтом [4–7], и армированные материалы [8–10]. Например, Zhang et al. изучили поведение разрушения и механизм укрепленных откосов с использованием стенок грунтовых гвоздей при различных условиях нагружения. В этом исследовании серия испытаний модели центрифуги была проведена на склонах, укрепленных стенкой грунтового гвоздя, при трех типах условий нагрузки.Результаты испытаний показали, что грунтовые гвозди значительно уменьшили деформацию откоса и соответственно задержали возникновение локализации деформации [11]. Ling et al. проанализированы как статические, так и динамические характеристики подпорной стены из армированного грунта. В испытаниях стола с центробежным встряхиванием реакции стенок, подвергшихся 20 циклам синусоидальной волны, имеющей частоту 2 Гц и амплитуду ускорения 0,2 g, сравниваются с результатами анализа. Ускорение засыпки, деформация в слоях георешетки и деформация облицовки вычисляются и сравниваются с результатами испытаний.Сравнение численных и экспериментальных результатов показало, что процедура конечных элементов смогла успешно смоделировать поведение конструкции, а также динамическое поведение. Результаты анализа подтвердили, что длина и расстояние между арматурой сыграли важную роль в минимизации деформаций стен и напряжений в арматуре [9]. Георешетка, еще один вид легких опорных компонентов, становится все более популярной в армировании откосов благодаря своим превосходным сейсмоустойчивым характеристикам и преимуществам экономии земли [12].Сырье, используемое в настоящее время для изготовления георешеток, включает полиэтилен высокой плотности, полипропилен и стекловолокно [13–15]. Эти материалы легко доступны, они безвредны для окружающей среды и дешевы, что делает георешетки экологически чистыми и экономичными [16]. Наряду с быстрым развитием строительства инфраструктуры, особенно в развивающихся странах, георешетки играют все более важную роль в повышении устойчивости насыпей, несущей способности и долговечности земляного полотна.Например, в процессе расширения дороги Zhengshang Road (Чжэнчжоу, Китай) в 2005 году георешетки были изготовлены из полиэтилена высокой плотности, которые использовались для стабилизации подпорной стены и опоры [17]. Другой случай использования опорных георешеток — это усиление обочин земной дороги шоссе Чуда № 1 в городе Юньнань, Китай, в 1996 году, где были установлены георешетки из стекловолокна [18]. Кроме того, на итальянской дороге A1 георешетки использовались как для укрепления основания, так и для укрепления откосов [19].

Для более разумной организации армирования необходимо полностью понять механическое поведение армированных георешеткой земных откосов в различных геологических условиях. Предыдущие исследования показали, что нестабильность склона обычно вызывается слабой прочностью почвы, избыточным весом поверхностных масс почвы и суровой природной средой, связанной с землетрясениями и осадками [20–25]. Поэтому было проведено множество исследований механического поведения армированного георешетками откоса Земли в различных геологических условиях [26].Например, с помощью теста на встряхиваемом столе Рамакришнан и др. изучили ускорения, смещение обернутого армированного земного откоса и усиленных геотекстилем сегментных подпорных стенок под сейсмической нагрузкой, и результаты показали, что эти стены могут выдерживать значительное ускорение до того, как произойдет поперечное движение [27]. Было обнаружено, что сегментная подпорная стенка выдерживает примерно в два раза большее критическое ускорение, чем стена, облицованная оболочкой. Стены, армированные геотекстилем, могут выдерживать умеренные и сильные землетрясения (ускорение <0.5 г). В другом исследовании дополнительно исследовалось влияние длины арматуры, расстояния между арматурой, плотности грунта и жесткости армирования на уклон обернутого армированного грунта при сейсмической нагрузке [12]. Из результатов [12] можно сделать вывод, что жесткость арматуры является ключевым параметром, определяющим сейсмический отклик и режим деформации стены, а не предел прочности арматуры на растяжение. Latha et al. сосредоточены на понимании сейсмического отклика подпорных стен, армированных геосинтетическими материалами, посредством испытаний на вибростолах на моделях модульных блоков и усиленных подпорных стенок с жесткой облицовкой.В результате вертикальные деформации жестких облицованных стен не зависели от типа арматуры. Увеличение количества арматуры привело к снижению осадки по всем модельным испытаниям. С включением 3 слоев георешетки вертикальные деформации были уменьшены примерно на 60% как в стенах с жесткой облицовкой, так и в стенах из модульных блоков [28].

С другой стороны, было исследовано влияние осадков на механическое поведение укрепленного земного откоса.Основываясь на теории ненасыщенной фильтрации, в этой работе исследовалось влияние инфильтрации дождевых осадков на поровое давление и насыщение расширенной насыпи, влияние армирования георешеткой и коэффициента проницаемости насыпи на устойчивость насыпи. Результаты показывают, что коэффициент запаса прочности при расширении насыпи, очевидно, снижается с учетом влияния осадков [29]. Армирование георешеткой может эффективно снизить влияние инфильтрации дождя на устойчивость расширяющейся насыпи.На основе принципа эффективного напряжения пористой среды создана численная модель взаимодействия жидкости и конструкции ступенчатой ​​армированной подпорной стены земли в условиях дождя, которая моделирует распределение скорости в стенке, поровое давление и развитие пластической зоны. Результаты показывают, что изменение порового давления в стене приводит к оседанию почвы под дождем, а изменение порового давления влияет на эффективное напряжение, которое, в свою очередь, влияет на прочность на сдвиг армированной земной конструкции [30, 31].

Эти результаты легли в основу плана и дизайна армирования георешеток. Возможно сочетание землетрясения и дождя [32, 33], особенно на юго-западе Китая. Склон — одна из важных структур в геотехнической инженерии. С увеличением количества строительных проектов в горных районах, оползни, вызванные стихийными бедствиями, такими как землетрясения и осадки, привели к огромным экономическим потерям и жертвам в строительстве и эксплуатации объектов водного хозяйства, электроснабжения и транспорта.В этом контексте обернутый армированный земляной откос имеет хорошие перспективы применения на шоссе, железной дороге, в сфере водного хозяйства и других областях благодаря своей простой конструкции, хорошей сейсмостойкости, высокой адаптируемости, красивому внешнему виду и защите окружающей среды, а также хорошему экономическому эффекту. Однако его рабочие характеристики более сложны; в частности, непонятна устойчивость гибко обернутых армированных земных откосов при воздействии землетрясения и дождя. Поэтому, чтобы популяризировать эту технологию в технике, необходимо изучить взаимосвязь землетрясения и дождя.В связи с этим, в данной статье мы намерены изучить механическое поведение обернутого армированного земного склона под воздействием землетрясения и дождя и отражает превосходство обернутого армированного земного склона. Проанализированы напряжения, смещения и поровое давление усиленного откоса под действием землетрясения и дождя. Систематические исследования фильтрации и деформации армированного земного откоса являются не только необходимым условием для устойчивого развития теории противовыпадения армированного земного откоса, но и важной основой для безопасной эксплуатации армированного земного откоса.

2. Имитационные модели и процедура моделирования

Когда на усиленный земной склон воздействуют землетрясение и ливни, поле напряжений и поле фильтрации не являются независимыми. Существует определенная разница напора в среде фильтрационного поля, поровая вода будет естественным образом создавать фильтрующее движение под давлением, а объемная сила фильтрования будет создаваться как внешняя нагрузка. Создание объемной силы просачивания неизбежно повлияет на баланс напряжений в исходном усиленном земном склоне, и тогда смещение почвенной среды и движение почвенных частиц будут изменены.Необходимо изменить коэффициент пустотности и пористость почвы. Поскольку коэффициент пустотности и пористость имеют определенную связь с коэффициентом проницаемости, изменение коэффициента пустотности и пористости также повлияет на изменение коэффициента проницаемости, а затем поле фильтрации почвенной среды будет изменяться до тех пор, пока не будет достигнуто стабильное равновесие. штат. Следовательно, поле напряжений и поле фильтрации в усиленном земном склоне работают вместе и влияют друг на друга, образуя единую систему. Это взаимодействие является отношением связи [34].Совместному анализу поля напряжений и поля фильтрации армированного земного откоса все больше и больше внимания уделяется в инженерно-геологических изысканиях. Под действием эффекта связи поле деформации, поле напряжений и давление поровой воды на усиленном земном склоне изменяются более близко к реальным инженерным.

2.1. Влияние поля напряжений на поле просачивания

Как упоминалось выше, объемная сила просачивания будет влиять на исходный баланс поля напряжений на усиленном земном склоне и изменять смещение грунтовой среды.Движение частиц почвы неизбежно изменит пористость и коэффициент пустотности, поэтому коэффициент проницаемости среды также изменится. Воздействие поля напряжений на фильтрационное поле существенно изменяет поры и влияет на проницаемость структуры грунта.

Согласно закону Дарси, где k ₀ обозначает проницаемость; обозначает абсолютную вязкость воды; обозначает коэффициент вязкости; обозначает плотность; обозначает гравитацию; обозначает объемный вес воды.

Согласно уравнению (1), есть два основных фактора, которые влияют на проницаемость почвы: один — это свойства жидкости почвы, которые представлены как, а другой — каркасные свойства почвы, представленные проницаемостью. Факторы, которые влияют на индекс производительности каркаса почвы, включают удельную поверхность, размер, форму и пористость частиц. Среди этих факторов пористость имеет наибольшее влияние на проницаемость.

Применение и эксперименты в практической инженерии показывают, что коэффициент проницаемости или проницаемость почвы может быть выражен как функция пористости или коэффициента пустотности.

Расчетное уравнение коэффициента проницаемости песчаного грунта выглядит следующим образом:

, а расчетное уравнение коэффициента проницаемости нормально уплотненного связного грунта выглядит следующим образом: где D ₁₀ означает эффективный размер частиц 10%; C _n обозначает коэффициент однородности; C ₂ , C ₃ и m — константы.

Когда изменяются поле смещения и поле напряжений на откосе, изменяется коэффициент пустотности и пористость, а также изменяется коэффициент проницаемости, поэтому поле фильтрации следует пересчитать.Для представления коэффициента проницаемости можно использовать функцию напряженного состояния. k :

Из приведенного выше анализа механизм воздействия поля напряжений на поле фильтрации вызывает изменение объемной деформации грунта, влияющее на изменение коэффициента проницаемости почвы, влияя тем самым на распределение фильтрационного поля.

2.2. Влияние поля просачивания на поле напряжений

При анализе и расчете укрепленных откосов грунта просачивание основывается на поверхностной силе фильтрации и силе объема фильтрации как внешних нагрузках в почвенной среде, которые изменяют поле напряжений укрепленного грунта наклон и далее изменяет поле смещения.Предполагая, что распределение напора однородного армированного откоса земли равно, давление фильтрующей воды P составляет, где y обозначает объемный вес; z обозначает вертикальный напор.

Объемная сила фильтрации f в диапазоне фильтрации выражается уравнением (7): где f _x обозначает составляющую объемной силы фильтрации в направлении x ; f _y обозначает компонент объемной силы просачивания в направлении y ; f _z обозначает компонент объемной силы просачивания в направлении z .

Из приведенного выше анализа можно увидеть, что объемная сила фильтрации в фильтрующем поле, поскольку внешняя нагрузка изменяет распределение поля напряжений в усиленном откосе земли, что также влияет на распределение поля смещения.

2.3. Совместный анализ поля напряжений и поля просачивания

Основное дифференциальное уравнение пары поля напряжений и поля просачивания выглядит следующим образом: где обозначают компоненты эффективного напряжения на оси x , оси y и z — ось.обозначает поровое давление.

Согласно геометрическому уравнению (9) и физическому уравнению (10), три компонента смещения могут представлять шесть компонентов напряжения:

Подставляя уравнения (9) и (10) в (8) и комбинируя уравнение непрерывности фильтрации, поровое давление и компоненты напряжения могут быть решены.

2.4. Вычислительная модель

Трехмерная программа конечных разностей FLAC3D была включена сюда для изучения устойчивости укрепленного земного откоса.В данной статье выбрана модель Мора-Кулона. И в статических, и в динамических расчетах используется модель Мора-Кулона. Принцип FLAC3D заключается в решении динамического уравнения. На уровне алгоритма принцип алгоритма заключается в решении уравнения движения. Применение модели Мора-Кулона в механике грунтов может дать более разумное решение, а модель с бесконечным уклоном используется для оценки возникновения оползней из-за заданного количества осадков [35, 36]. Это широко используемый метод для изучения вопросов инженерной геологии.Модель выбрана на основе типичного расширенного участка набережной скоростной автомагистрали Уи в Юньнани. На рисунке 1 (а) представлена ​​модель, имитирующая уклон, усиленный георешеткой. Модель состоит из трех частей: откоса, фундамента и свободных границ поля. Моделирование разделено на 700 зон и 1025 точек сетки. Как грунт для откосов, так и грунт для фундамента являются глинистыми, обычными для строительства склонов на юго-западе Китая [37, 38], и их механические свойства представлены в таблице 1.Эти параметры были получены в результате геотехнических испытаний на месте при температуре 17 ° C и относительной влажности 68%. Испытанные образцы были подготовлены в соответствии с требованиями спецификации грунтовых испытаний (SL237-1999) [39]. Чтобы смоделировать влияние осадков, в данном исследовании поверхность усиленного откоса определяется как границы, в то время как и дно, и периферия модели являются непроницаемыми [40].