Архивная версия статьи, 2002 год (без графики и таблиц)

     Техника для борьбы с наводнениями и опасными инженерно-геологическими процессами

   12-я Дунайско-Европейская конференция, организованная Международным обществом по механике грунтов и фундаментостроению, прошла в Пассау всего через два месяца после наводнения, затопившего средневековые кварталы этого небольшого немецкого городка. Регион бассейна Дуная, никогда не отличавшийся стабильностью, вызывает особенно серьезные опасения в связи с политическими и климатическими изменениями последнего времени. Значительно возросла интенсивность опасных природных явлений, увеличилась частота и тяжесть наводнений, развиваются оползневые процессы. Поэтому главной темой конференции стала защита от природных катастроф, оценка рисков от опасных инженерно-геологических процессов. Техническим средствам решения этих проблем, в т. ч. приборам для испытаний грунтов и конструкциям защитных сооружений, была посвящена сопровождавшая конференцию техническая выставка. Тематика конференции и выставки актуальна не только для бассейна Дуная. Достаточно напомнить о последнем оползне на Рейне или «вечной» проблеме устойчивости волжских берегов. Именно поэтому доклады представителей из Триеста и Петербурга интересовали собравшихся на конференции специалистов не меньше, чем разработанный в Техническом университете Мюнхена проект фундаментов под опоры моста через Дунай. А продемонстрированные на выставке лабораторные приборы и оборудование для устройства защитных сооружений привлекли всеобщее внимание. Приборы для испытаний грунтов Основа инженерных решений — надежная информация о свойствах грунтов. Фирма Wille Geotechnik продемонстрировала комплект приборов для лабораторных испытаний грунтов, в котором ярко прослеживается основная тенденция последнего времени — направленность на унификацию приборов и автоматизацию испытаний. Автоматический прибор Проктора позволяет проводить простое и модифицированное стандартное уплотнение грунтовых образцов диаметром 100, 150 и 250 мм. Рабочий цилиндр прибора установлен на поворотной площадке, закрепленной на деревянном основании. Цилиндрический падающий груз движется по четырехгранной направляющей. Специальное устройство обеспечивает нормативное боковое смещение штампа после каждого удара и уплотнение грунта с перекрытием. Прибор снабжен электронным счетчиком ударов и устройством для задания требуемого числа сбрасываний груза. С помощью этого же прибора может быть проведено определение индекса несущей способности CBR грунтов или зернистых материалов. К приборам нового поколения можно по праву отнести разработанную фирмой серию высокоточных автоматизированных сдвиговых приборов. Автоматический настольный прибор вращательного среза FL 2501 позволяет с помощью крыльчатки определять сдвиговую прочность при недренированном сдвиге водонасыщенного грунта и испытывать грунты с консистенцией от текучей до твердой. Нагружение ведется по бесступенчатой схеме, сопротивление сдвигу регистрируется независимо от нагрузки. Прибор может работать со всеми стандартными и некоторыми нестандартными крыльчатками. Он позволяет определить сопротивление сдвигу в зависимости от угла поворота крыльчатки при неограниченной деформации сдвига, установить максимальное значение сопротивления сдвигу перед срезом и минимальное после среза в зависимости от параметров нагружения (скорости, длительности, угла поворота). Результаты испытаний выдаются в виде распечатанной на стандартном принтере диаграммы «нагрузка– деформация». Прибор в состоянии вести испытание на срез с вращающим моментом более 3,0 Н•м при диапазоне измерений прочности 0–466 кН/мм2. Неограниченный угол поворота и диапазон угловых скоростей вращения от 20 до 0,0001°/сек. позволяют использовать прибор для получения реологических характеристик. Автоматический сдвиговой прибор SM-E2 предназначен для проведения высокоточных испытаний на плоский срез по различным методикам, в т. ч. опыты на сдвиг с постоянной скоростью деформирования или с постоянным сдвигающим усилием. При дополнительном оснащении прибор может быть использован для автоматических одометрических испытаний, опытов на одноосное сжатие и для определения величины набухания. В конструкцию прибора SM-E2 введен целый ряд усовершенствований по сравнению с известными сдвиговыми приборами. Использованы новые многорегистровые сенсоры с автоматическим бесступенчатым переключением из регистра малых в регистр больших нормальных и сдвигающих нагрузок. Усовершенствована конструкция сдвиговой камеры: прибор оснащен параллельноведомой нижней сдвигающей кареткой и вертикально-параллельно-ведомыми верхней кареткой и вертикальным штампом. Горизонтальное нагрузочное устройство снабжено высокоточной передачей, управляется микропроцессором и в состоянии независимо от нагрузки поддерживать заданную скорость или усилие сдвига. Вертикальное нагрузочное устройство передает нормальное усилие также с помощью высокоточной электромеханической передачи. Ориентируясь на сигналы вертикальных силоизмерителей, микропроцессор в состоянии поддерживать в процессе сдвига постоянное нормальное напряжение. Поступающая от высокоточных датчиков нормальных напряжений, осадки, деформации сдвига, скорости сдвига и сдвигающего усилия информация обрабатывается микропроцессором и выдается в пересчитанном в характеристики окончательном виде. Технические характеристики сдвигового прибора таковы: деформация сдвига — 20 мм; точность индикаторов — 0,001 мм; нормальная нагрузка (10 кН) имеет два класса точности: 0-1 кН — 0,01%, 1–10 кН — 0,1%; сдвигающее усилие при тех же классах точности — 5 кН, скорость сдвига — от 10 до 0,00001 мм/мин.; диаметры образцов — 71,4; 80 и 94,4 мм; ширина зазора — неограниченная. Третий автоматический сдвиговой прибор серии KSM-E2 предназначен для кольцевого среза грунтовых образцов. Прибор дает возможность провести сопоставление расчетных и фактических значений нормальных напряжений, действующих в зоне среза. Так же, как и прибор плоского среза, прибор кольцевого среза оборудован высоточной передачей, датчиками и микропроцессором. Он позволяет испытывать образцы площадью 50 см2 с неограниченной деформацией сдвига, шириной зазора 0-2 мм, максимальным крутящим моментом 175 кН, разрешающей способностью 0,1%, нормальным усилием 10 кН, классом точности 0,1%, скоростью поворота 360° — 0,0001°/мин. Для исследовательских и практических целей фирмой Wille Geotechnik изготовлен торсионный одометр, позволяющий определять механические характеристики грунта, получаемые обычно в трехосных, компрессионных и срезных приборах. В приборе использована абсолютно новая система для измерения поперечной деформации цилиндрических образцов в стабилометрических испытаниях. Измерительное устройство имеет вид двойного хомута, одеваемого на испытываемый образец. Радиальная деформация цилиндрического образца преобразуется в изменение относительного расстояния между постоянным магнитом и датчиком плотности магнитного потока, которое регистрируется датчиком. Результаты измерений могут быть с высоким разрешением расшифрованы с помощью аналогового устройства без каких-либо теоретических ограничений и практически реализованы с помощью любой системы для обработки информации. Замеры радиальной деформации растяжения до 4 мм выполняются на цилиндрических образцах диаметром 50, 70 или 100 мм. Прибор обладает внутренней компенсацией по отношению к колебаниям окружающей температуры и напряжения в сети. Он работает совместно с рекомендуемой фирмой регистрирующей аппаратурой и может быть подключен к серийному электронному вольтметру. Датчик имеет входное сопротивление свыше 22 кОм, выходное напряжение сигнала 0–10 В, потребляемый ток до 30 мА, температурный дрейф нуля и сигнала ±0,02 %/°C. Строительство защитных сооружений В пределах Германии и Австрии защитные и гидротехнические сооружения на Дунае строятся постоянно. При этом для геотехнической практики последних лет характерно все более широкое распространение конструкций с устройством в толще закрепляемого массива анкеров, свай или с инъектированием. Строительством защитных сооружений активно занимается немецкая фирма Keller Grundbau, известная своим участием во многих сложных проектах по глубинному уплотнению и инъекционному закреплению грунтовых массивов. Фирмой разработана установка для глубинного уплотнения слабых грунтов, представляющая собой движущийся по вертикальной направляющей цилиндрический вибропогружатель длиной 3–5 м и массой 2 т, соединенный с рабочим органом в виде стальной трубы-лидера с открывающимся при подъеме наконечником. С помощью вибрации лидер погружается в слабый грунт и заполняется крупнозернистым материалом, обычно песком или гравием. При виброизвлечении лидера материал высыпается из трубы, образуя вертикальную сваю. Технологии такого рода известны, и до сих пор главная их проблема заключалась в трудности получения четкого столба из чистого песка. Особенность применяемого фирмой оборудования заключается в подаче в трубу сжатого воздуха, улучшающего условия погружения лидера и истечения зернистого материала из трубы при ее извлечении. Использование сжатого воздуха позволяет исключить прорыв разжиженного слабого грунта в песчаный столб, получить плотный столб из чистого, незамытого тонкими частицами песка. За счет повторного опускания лидера на сваю с пригружением ее весом направляющей достигается дополнительное уплотнение сваи и боковое уширение ее в пределах слабых слоев. Уширение сваи усиливает боковое обжатие слабого грунта и увеличивает поперечное сечение сваи — соответственно возрастает сопротивление сдвигу на наиболее слабых, критических горизонтах. С помощью установки для глубинного уплотнения могут также устраиваться бетонные сваи различного вида, включая сваи с уширенной пятой или комбинированные сваи, у которых верхняя или нижняя части делаются из дискретного материала, а вся остальная свая — из бетона. Для бетонирования применяется специальный цементобетон марки В15 или В20. Пробными нагружениями установлено, что несущая способность бетонных свай может достигать 600 кН. Для устройства временных креплений фирмой Keller предложены извлекаемые временные прядевые анкеры, которые могут монтироваться в узких глубоких выработках или на откосах. Конструкция анкера, защищенная заявкой на изобретение, состоит из одной или нескольких стальных прядей, заключенных в синтетическую оболочку и закрепленных в специальном зажимном устройстве. Диаметр пряди — 12,5 мм, сечение — 94 мм2, расчетная несущая способность (0,9 от разрывного усилия) — 150 кН, прочность стали 1570–1770 Н/мм2. Анкер помещен в обсаженную или необсаженную скважину, заполняемую цементной суспензией при установке анкера в скважине или подаваемой в скважину через специальную трубку после монтажа анкера. В одной скважине могут одновременно находиться несколько анкеров, передающих давление каждый на своем участке длины. Для натяжения анкера используют однопрядевые или многопрядевые домкраты. Когда необходимость во временном креплении отпадает, анкер легко удаляется из скважины, в которой остаются лишь мелкие детали, не мешающие дальнейшему производству работ. Вариант с полным удалением всех деталей анкера также возможен. Фирмой Dividag разработана серия оригинальных легких удерживающих конструкций на основе использования предложенных фирмой винтовых стержневых анкеров, а также комплект специального вспомогательного оборудования для устройства анкеров, включая натяжные домкраты. Запатентованная фирмой свайная система GEWI представляет собой малую буровую сваю диаметром 56-100 мм из нагнетаемого цементного раствора. Внутри сваи установлен жесткий арматурный стержень из горячекатаной стали винтового периодического профиля. Стержень диаметром от 32 до 63,5 мм может быть обрезан на заданную длину или наращен с помощью резьбовой муфты. Навинченная на верхний конец стержня ступенчатая муфта поддерживает голову сваи из армированного бетона. В зависимости от диаметра сечение сваи составляет 800–3200 мм, несущая способность — от 400 до 1760 кН. Бетонная часть сваи выполняет одновременно роль несущего элемента, передающего нагрузку на окружающий грунт или на прочное основание, и элемента, защищающего стержень от коррозии. В сваях, работающих только на сжатие, коррозионная защита сердечника обеспечивается достаточно хорошо. Для свай, работающих на растяжение с возможностью раскрытия трещин или находящихся в агрессивной среде (морская вода, свалки), предусмотрена двойная коррозионная защита. Дополнительной защитой служит гофрированная полиэтиленовая труба, внутри которой забетонирована свая. На основе винтовых анкерных стержней диаметром от 25 до 76 мм предложены конструкции инъекционных анкеров с буровой коронкой в нижней части анкера и с инъекторным адаптером на его верхнем торце. Винтовые анкерные стержни диаметром 15–32 мм стали основой для нагельных конструкций, предназначенных для поверхностного закрепления ослабленных скальных массивов. Верхняя часть нагеля выполняется в виде анкерной плиты, зафиксированной натяжной гайкой. Нормативная несущая способность нагелей, изготовленных из стали прочностью 500 Н/мм2, достигает 157 кН при диаметре стержня 20 мм и 402 кН при диаметре стержня 32 мм. Нагель удерживается в массиве одним из трех способов: инъектированием цементного раствора, введением синтетических смол в нижнюю часть скважины или с помощью обратного конуса, ввинчиваемого в надетую на хвост нагеля распорную муфту. Инъектирование представляет собой самый общий случай. К нему обращаются при закреплении массивов в любых породах как к средству анкеровки и коррозионной защиты нагеля. Когда же речь идет о закреплении ослабленных поверхностных слоев, например, чехлов выветривания, лежащих на прочном скальном основании, в которое может быть введен хвост нагеля, целесообразно прибегнуть к специальным мерам по анкеровке нагеля в прочных породах. Для этого в забой скважины перед нагнетанием цементного раствора вводится патрон с высокопрочным вяжущим на основе синтетической смолы. После высвобождения вяжущего и подачи раствора нижняя часть нагеля оказывается связанной с породой настолько прочно, что нагель может быть превращен в анкер мелкого заложения. Другим вариантом прочной анкеровки является механическое приспособление на основе клина и распорной муфты. Пассивная защита склонов Металлические сетки всегда входили в традиционную номенклатуру средств пассивной защиты склонов. На стенде швейцарской фирмы Geobrugg были показаны новые технические решения, основанные на специально разработанных видах сеток, в т. ч. система Tecco, предназначенная для стабилизации крутых откосов. Система представляет собой высокопрочную сетку, уложенную на подготовленный откос с определенным натяжением и прижатую к нему грунтовыми нагелями с помощью специальных удерживающих лапок. Благодаря прижиму, натяжению и малой ячейке, сетка защищает откос не только от крупных смещений и сдвигов, но и препятствует локальным вывалам и сплывам. Сетка Tecco разработана специально для укрепления откоса. Она изготовлена из высокопрочной легированной стальной проволоки толщиной 3 мм. Процесс производства проволоки предусматривает волочение с многократной вытяжкой в заданном режиме, благодаря чему проволока приобретает высокую поверхностную твердость, снижающую вероятность повреждения сетки при ударных воздействиях. Вместе с тем проволока нехрупкая, достаточно мягкая, чтобы перегибаться без повреждения при натяжении через острые грани. Из этой проволоки и сплетена Tecco — объемная трехмерная сетка типа матрацной с ромбовидной ячейкой малого размера. Размер ячейки назначается в зависимости от предусмотренных проектом расчетных напряжений в сетке. Концы проволок имеют попарно переплетенные круглые завершения, служащие для скрепления соседних сеток. Взаимное соединение сеток осуществляется с помощью кольцевых пружинных захватов или продеваемых сквозь сетку стальных тросов. В обоих случаях достигается равнопрочность соединения сетчатого полотна. Сетка Tecco пришпиливается к откосу и натягивается с помощью винтовых нагелей или малых анкеров, располагаемых в шахматном порядке. Для улучшения прилегания сетки к откосу на отдельных неровностях могут устанавливаться дополнительные нагели. Подкладываемые под анкерную гайку прижимные лапки имеют вытянутую форму с продольными ребрами жесткости. Лапки выдерживают нагрузку до 50 кН, обеспечивая оптимальную передачу на сетку анкерного усилия, за счет которого достигается предварительное натяжение сетки. Горячее цинкование сетки на заводе по специальной технологии обеспечивает получение устойчивого во времени защитного покрытия массой 250 г/м2. Проверкой в натурных условиях установлено, что после 20 лет эксплуатации сетка сохраняет покрытие 160 г/м2, что позволяет прогнозировать срок службы около 100 лет. Статический расчет устойчивости откоса с сеткой Tecco исходит из того же срока службы крепления. Расчет ведется по специально разработанной методике на основе установленных при изысканиях инженерно-геологических характеристик склона. На выставке фирма Geobrugg показала еще одну новую разработку — противокамнепадную стальную сетку с кольцевой ячейкой типа RX-Rocco. В конструкции сетки основное внимание уделено амортизации ударов от падающих обломков. Разработаны три типа сеток, рассчитанные на поглощающую способность 250, 750 и 1500 кДж. Ячейки сетки представляют собой кольца диаметром 300 мм, образованные тросами диаметром 6–12 мм, свитыми из стальных проволок диаметром 2,5–3,0 мм. Сетки растягиваются на стальных канатах диаметром от 8 до 22 мм, закрепленных на столбах с шагом от 4 до 10 м. В зависимости от типа сетки высота ограждения составляет от 2 до 7 м. Для защиты от коррозии сетки, растяжки и опорные части снабжены утолщенным цинковым покрытием. По требованию заказчика может быть устроено еще более долговечное алюмоцинковое покрытие. Конструктивной изюминкой ограждения Geobrugg являются амортизаторы. Они представляют собой трубчатое стопорное кольцо с зажимной гильзой, через которое продеты тросы. Амортизаторы, установленные и на несущих, и на поддерживающих тросах, вступают в действие после того, как демпфирующего действия самой сетки оказывается недостаточно. Кольцевой амортизатор полностью защищает трос, несущая способность которого сохраняется после приема камня. Амортизация удара достигается за счет трения троса внутри стопорного кольца и собственной деформации кольца. Усилие, при котором включается в работу амортизатор, регулируется с помощью сжимающей гильзы в пределах от 10 до 70% прочности троса. Комбинируя величину обжатия, вид гильзы, вид и материал стопорного кольца, можно изменять характер амортизирующего воздействия. В случае срабатывания кольца его не нужно удалять, т. к. при повторном ударе оно опять вступит в работу, а его амортизирующая способность в значительной степени сохраняется. Стопорное кольцо не подвержено внешним воздействиям, таким как температура, влажность, коррозия, жир, загрязнение и поэтому не требует ухода. Монтажные ошибки или злоумышленные действия не могут повлиять на работу конструкции, поскольку регулировка кольца происходит перед его натяжением. Сетки растягиваются по канатам, закрепленным на столбах, установленных с обратным уклоном. Столбы шарнирно опираются на опорные плиты, покоящиеся на массивных бетонных фундаментах или заанкеренные в склоне. Столбы раскреплены растяжками, удерживаемыми упорами в виде массивных фундаментов или анкерных плит. Для анкеровки упоров применяются гибкие прядевые анкеры с глубиной заделки в зависимости от типа сетки от 1,0–1,5 м в прочное скальное основание, до 2–4 м в выветрелую скалу или 5–8 м в рыхлые породы. Опорные плиты заанкериваются жесткими стержневыми анкерами с глубиной заделки от 1,0–1,5 до 3–6 м в зависимости от типа сетки и вида грунта. Используемые в упорах натяжные анкерные системы GA-7001 могут устанавливаться в грунтах всех классов и служат преимущественно для анкеровки противокамнепадных и противолавинных сооружений. Витые пряди из стальной проволоки с прочностью 1770 Н/мм2 характеризуются высоким соотношением между несущей способностью и собственным весом. Голова анкера обладает достаточной гибкостью, чтобы воспринимать усилия от растяжек, направленные под углом ±30° к оси анкера. Для защиты анкера от коррозии каждая проволока имеет утолщенное цинковое покрытие, а в пределах наиболее опасного в отношении коррозии верхнего грунтового горизонта голова анкера помещена в стальную оцинкованную трубу, перекрывающую зону выхода анкера из цементной оболочки. Труба защищает также петлю анкера от механических повреждений при ударах камней. Кроме того, благодаря своей гибкости, петля смягчает удары и уменьшает опасность повреждения анкера. Альберт Полуновский

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок