8.6 Зсуви

Під зсувом розуміють більш - менш повільне зміщення земляних мас униз по схилу під впливом сили тяжіння.

Зсуви мають місце у тих випадках, коли виникаючі з тих чи інших причин у масі ґрунту поблизу укосу зсувні (дотичні) напруження стають вищими за напруження, яким може протистояти грунт.

Зсуви завжди загрожують усім видам інженерних споруд (шляхи, мости, споруди на схилах, селища біля підніжжя схилів, стінки котлованів при будівництві).

При оцінці стійкості (М. М. Маслов) усі схили підрозділяють на три основні групи: схили зносу, схили обрушення, схили накопичення.

Внаслідок дії різних зовнішніх факторів (вода, лід і т.д.) відбувається вирівнювання схилів, що веде до утворення схилів зносу. Ці схили мають певні запаси стійкості. Якщо схили піддаються зсувам або їм загрожують ці явища, то вони відносяться до групи схилів обрушення.

При накопиченні біля підніжжя схилів продуктів руйнування гірських порід утворюються схили накопичення. Як і схили обрушення, вони знаходяться в стані граничної рівноваги. Великою небезпекою є діючі осипи - рухомі накопичення крупноуламкових продуктів вивітрювання.

Причини порушення стійкості схилів можна поділити на дві великі групи:

- збільшення активних зсувних сил;

- зменшення сил опору схилів.

Інколи обидва ці фактори діють водночас.

Збільшення активних зсувних сил може бути викликане зведенням на схилах інженерних споруд, відсипкою кавальєрів, збільшенням маси самої товщі (наприклад, при обводненні), зростанням крутизни укосу.

Зниження сил опору може бути викликане зменшенням міцності ґрунту або зменшенням об'єму утримуючих мас.

Фактори, здатні викликати ці зміни, досить чисельні та різноманітні. Серед них суттєве значення мають процеси вивітрювання, які сприяють утворенню тріщин і зниженню опору ґрунтів зсуву. Поверхневі води морів, річок та озер підмивають підошву схилу і утворюють западину, над якою схил нависає (зменшення об'єму утримуючих мас). Важливу роль у зниженні стійкості схилів відіграють підземні води, які можуть розчиняти і виносити частинки ґрунту під підошвою схилу і таким чином викликати зсуви суфозійного походження. Стійкість схилів може знизитись також внаслідок гідростатичного тиску води (яка збільшує діючі зсувні сили), додаткового зволоження маловологих порід атмосферними та господарськими водами, господарської діяльності людини (поливи, господарчий водоскид, будівництво на схилах, підсічка схилу при будівництві шляхів, розорювання території), впливу сейсмічних явищ та ін.

Для розробки протизсувних заходів важливо знати основні форми порушення стійкості укосів та схилів. Форма зсуву є наслідком сукупності ряду факторів природних обставин: неотектоніки, клімату, геологічних особливостей структури товщі схилу, інженерно-геологічних властивостей ґрунтів, гідрогеологічних особливостей водостоку, режиму ґрунтових вод і т.д. Виявлення причин зсуву дозволяє найбільш ефективно боротися з ним.

У залежності від причин зсувів М. М. Маслов виділяє такі форми порушення стійкості схилів:

- обвали та вивали (рис. 8.3, а) виникають у жорстких породах при крутих уступах і розвинутій тріщинуватості;

- обрушення із зрізом і обертанням виникають на схилах, які складені глинистими ґрунтами з достатньо однорідною будовою. Лінії зрізу укосу мають криволінійний обрис (рис. 8.3, б);

- скол при просіданні (рис. 8.3, в), обумовлений видавлюванням із товщі укосу або з його основи слабких розм'якшених порід просідаючих або розморожених ґрунтів, витіканням із схилу гідродинамічно нестійких пісків - пливунів, хімічною суфозією;

- зсув сковзання (рис. 8.З, г) має яскраво виражену поверхню сковзання із значним кутом падіння у бік схилу. Сковзання відбувається по малопотужних глинистих прошарках, контакту двох шарів, лініях тектонічних розломів. Вирішальну роль тут завжди відіграє вивітрювання та змочування водою поверхні сковзання;

- покривні зсуви сповзання (рис. 8.3, д), при яких роль поверхні сковзання виконує поверхня корінних порід;

- обпливання (рис. 8.3, є) виникають при переміщенні по схилу сильно зволожених земляних мас, які за характером близькі до селю. Часто відбуваються у місцях виходів ґрунтових вод-джерел.

Заходи щодо боротьби зі зсувами можуть бути направлені як на збереження, так і на поліпшення природних властивостей і напруженого стану ґрунтів.

Рисунок 8.3 - Основні форми порушення стійкості і деформації схилів:

а - обвали, вивали; б - обрушення із зрізом та обертанням; в - скол при просіданні; г - сковзання; д - покривні зсуви (сповзання); е - обпливання;

1  - шлях; 2 - канал; 3 - річка; 4 - зсувний делювій

Збереженню механічних властивостей ґрунтів сприяє регулювання поверхневого стоку (улаштування зливової каналізації, нагірних канав, протифільтраційне одягання укосів), запобігання витоку із водопровідних та каналізаційних мереж.

Для збереження напруженого стану укосів недопустиме підрізання їх при влаштуванні шляхів; велике значення мають берего- та дноукріплювальні роботи в межах ділянки, що прилягає до схилу дна ріки або моря. Недопустимо зводити важкі споруди в межах верхньої частини схилів та поблизу їхньої верхньої бровки.

Поліпшити механічні властивості ґрунтів на схилі можна за допомогою осушення (дренаж, електроосмос, випалювання). Щоб змінити напружений стан порід, що складають схили, в сприятливу сторону корисно зменшити крутизну укосів. У тих випадках, коли видалити породи з верхньої частини неможливо (при наявності тих чи інших споруд), роблять завантаження нижньої частини схилу породами, які доставляються з кар'єру. Для утримання ґрунтів від зсуву застосовують підпірні стінки, удержуючі пальові конструкції, анкерні пристрої.