Обґрунтування параметрів гідрогеомеханічної стійкості льосових масивів з урахуванням їх генезису і енергетичних характеристик

Abstract

Дисертаційна робота присвячена обґрунтуванню параметрів стійкості льосових масивів з урахуванням їх генезису, енергетичних та гідродинамічних характеристик ґрунтового схилу на основі закономірностей змін деформаційних і міцнісних властивостей льосів за різних умов навантаження та протікання фільтраційних процесів. З використанням обґрунтованої експериментальної методики вперше встановлено явище інверсії фільтраційної анізотропії льосів у порівнянні з їх природним станом. Доведено, що внаслідок цього виникають процеси глибинної ерозії. За результатами моделювання фільтраційних процесів льосового масиву в до- та після зсувний період на території ж/м “Тополя” отримані кількісні показники зміни гідродинамічного режиму підземних вод під впливом техногенного навантаження і виділені потенційно небезпечні зони формування зсувів у масиві. Обґрунтована методика оцінки стійкості, що базується на врахуванні енергетичних і гідродинамічних параметрів, адаптована для розв’язання задач стійкості льосових порід у техногенно порушеному масиві. Вперше обґрунтовані параметри потенціалу активації льосового масиву та його кількісні діапазони, що дозволяють прогнозувати різні фази зсувних процесів. Розроблено рекомендації з інженерного захисту забудованих територій.

Диссертационная работа посвящена обоснованию параметров устойчиво-сти лессовых массивов с учетом их генезиса, энергетических и гидродинамиче-ских характеристик грунтового склона на основании установленных законо-мерностей изменений деформационных и прочностных свойств присклоновых лессовых массивов при различных условиях нагружения. Экспериментально обоснованы закономерности ослабления структурной устойчивости лессовых пород. Установлено, что анизотропия лессового масси-ва подвергается инверсии вследствие техногенного влияния фильтрационных и деформационных процессов в присклоновых областях при девиаторе напряже-ний 150 – 200 кПа, что приводит к активизации процессов глубинной эрозии в лессовых породах и провоцирует оползни течения, при этом значения коэффи-циента фильтрации в горизонтальном и вертикальном направлениях отличают-ся до 9 раз. Получены средние значения массы выноса частиц, а также их гра-нулометрический состав для Приднепровского лессового суглинка, выделена прогнозная зона перехода суффозии в первую стадию размыва и глубинную эрозию. Разработана и адаптирована численная гидродинамическая модель техно-генно нагруженного лессового массива территории ж/м “Тополь” на основе ко-нечно-разностной схемы. Решением вариантного ряда нестационарных обрат-ных задач сформирована полная ретроспективная картина динамики формиро-вания уровенного режима подземных вод, что позволило установить основные факторы его формирования. Определены наиболее опасные зоны развития не-гативных инженерно-геологических процессов. Основным параметром, определяющим оползнеопасность лессового мас-сива, является потенциал активации склона, который в стадии активизации оползневого процесса находится в диапазоне 0,08…0,09 и является критиче-ским. Обоснована методика оценки устойчивости, базирующаяся на учете энер-гетических и гидродинамических параметров и адаптированная для решения задач устойчивости лессовых пород в техногенно нарушенном массиве. Пока-зана целесообразность применения данной методики моделирования как наи-более достоверно отражающей механизм процесса оползнеобразования в лес-совых массивах. Выполнены решения практических задач оценки устойчивости лессовых пород, в частности по ж/м “Тополь” и ул. Симферопольской (г. Днепропетровск). Результаты решения прогнозных гидродинамических задач, которые учи-тывают закономерности формирования оползневых процессов, в синтезе с предложенной методикой оценки устойчивости массива, с учетом энергетиче-ских параметров, являются основой для принятия технических решений по ли-квидации существующих деформационных процессов. Разработаны рекомен-дации по инженерной защите застроенных территорий.

The thesis concerns substantiation of loess mass stability parameters involving their genesis, and energy and hydrodynamic characteristics of earth slopes on the ba-sis of mechanism of changes in deformational and strength properties of loess in the context of various load-carrying capacities and behavior of filtration processes. Substantiated experimental technique has been applied for the first determina-tion of phenomenon of loess filtration anisotropy inversion compared with its nature. It has been proved that processes of depth erosion result from it. Simulation of pre- and after earth flow filtration processes of loess masses within a territory of residen-tial district “Topolia” has made it possible to obtain quantitative characteristics of changes in hydrodynamic behaviour of ground waters under the effect of technogenic factors; potentially dangerous zones of earth flows within the mass have been identi-fied. A technique to evaluate strength using consideration of energy and hydrody-namic characteristics has been substantiated; it has also been adapted to solve prob-lems of loess rock stability within industrially disturbed mass. Parameters of loess mass potential activation as well as its qualitative range have been substantiated for the first time making it possible to forecast various phases of earth flow processes. Recommendations concerning engineer protection of built-up areas have been elabo-rated.