Оползневые участки
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на интересующие Вас вопросы
Одним из направлений, на которых специализируется ООО «П2Т Инжиниринг», является выполнение расчетно-аналитических работ на оползнеопасных участках. Благодаря тесным контактам с научной средой в университетах и промышленности ООО «П2Т Инжиниринг» привлекает в свою команду ведущих специалистов геологов и геотехников. Все специалисты имеют многолетний опыт решения задач, включая в том числе исследование оползневых склонов.

Основные задачи математического моделирования оползневых процессов

  1. Определение положения поверхности скольжения с минимальным коэффициентом устойчивости.
  2. Определение вероятности развития оползневого процесса, оценка рисков нанесения ущерба и разработка предложений по их минимизации.
  3. Количественная оценка влияния изменения природных и техногенных факторов развития оползневого процесса (изменение прочностных свойств, уровня подземных вод, величины сейсмического воздействия, прочности удерживающих конструкций и т.д.) на устойчивость склонов, установление условий и причин активизации оползневого процесса.
  4. Оптимизация мероприятий по противооползневой защите.

Программные средства для реализации математического моделирования устойчивости склонов:

Математическое моделирование устойчивости склонов может выполнятся методами предельного равновесия и конечных элементов в двумерной и трехмерной постановке в сертифицированном программном комплексе- Rocsciеnce (Slide 7, Slide 3D (методы предельного равновесия), RS2 (МКЭ).

Методические подходы для решения поставленных задач

1.     Определение положения поверхности скольжения с минимальным коэффициентом устойчивости

Для решения данной задачи в методах предельного равновесия используются алгоритмы оптимизации. Нахождение критической поверхности скольжения (ПС) в методах предельного равновесия является многошаговым. В итоге, поверхность скольжения с наименьшим коэффициентом устойчивости определяется как критическая. В случае неоднородных склонов реальные ПС могут существенно отличаться от простых. Исследования последних лет выявили возможность инкрементального изменения частей поверхности скольжения, в результате которого происходит снижение коэффициента устойчивости склона, а сама ПС при этом приобретает вид, отличный от простого. Данная техника минимизации коэффициента устойчивости за счет пошагового изменения частей вычисленной простой ПС получила название оптимизации поверхности скольжения. Основными методами оптимизации поверхности скольжения являются:

  • метод Греко (Greco);
  • алгоритм имитации отжига (SA);
  • метод Cuckoo.

Применение методов оптимизации ПС позволяет существенно увеличить надежность и точность результатов, получаемых при расчете устойчивости склонов методами предельного равновесия. Дополнительно, может быть выполнено сравнение и анализ полученных результатов с конфигурацией зоны максимальных сдвиговых деформаций, полученной в результате моделирования методом конечных элементов.

2.     Определение вероятности развития оползневого процесса, оценка рисков нанесения ущерба, с разработкой предложений по их минимизации

Вероятностный анализ при расчете устойчивости склонов приобретает актуальность в мировой практике, и все больше применяется с ростом понимания дискретности (по существу, случайности) имеющихся в распоряжении рядов значений физико-механических свойств грунтов, полученных в ходе инженерно-изыскательских работ. Учитывая, широкий спектр колебаний таких характеристик, вероятностный подход, связанный, кроме всего прочего, с прогнозом их изменений, позволяет взглянуть на анализ оползневой опасности склонов более универсально, под новым углом зрения.

Вероятностный анализ делает доступным проведение оценки оползневой опасности в терминах вероятности активизации процесса. Сущность вероятностного анализа заключается в определении вероятностной функции распределения коэффициента устойчивости склона, в зависимости от вероятностных функций распределения факторов оползневого процесса. Знание вероятности активизации оползневого процесса является необходимым для расчета рисков.

3.     Количественная оценка влияния изменения природных и техногенных факторов развития оползневого процесса (изменение прочностных свойств, уровня подземных вод, величины сейсмического воздействия, прочности удерживающих конструкций и т.д.) на устойчивость склонов, установление условий и причин активизации оползневого процесса

Анализ чувствительности близок к вероятностному анализу, однако вместо задачи о вероятности развития оползневого процесса в зависимости от вероятности изменчивости его факторов, в этом случае решается задача о степени зависимости коэффициента устойчивости от закономерного изменения тех или иных параметров (прочностных свойств грунтов и удерживающих конструкций, изменения уровня подземных вод, изменения величины сейсмического воздействия и т.д.).

Особый интерес представляет использование двухфакторного анализа чувствительности устойчивости склона к изменению прочностных свойств грунтов. Данный вид анализа является определенным аналогом обратных расчетов, так как позволяет установить при каком сочетании прочностных свойств грунтов, слагающих склон, возможна активизация оползневого процесса.

Практическим приложением обратных расчетов является определении критических параметров прочности, которые могут быть использованы в качестве входных данных для уточнения оползневой опасности. Наиболее важный вывод заключается в том, что критическими параметрами прочности является не пара значений (угол внутреннего трения - сцепление), а функция определяемая данными параметрами, которая может служить критерием прочности склона (по аналогии с критерием прочности пород, слагающих склон).

4.    Оптимизация противооползневых мероприятий

С целью оптимизации мероприятий по противооползневой защите могут быть выполнены трехмерные расчеты устойчивости склонов. Моделирование устойчивости склонов в трехмерном варианте бесспорно более правильно и перспективно в сравнении с двухмерными моделями, а преимущества, связанные с объемным анализом, очевидны:

  • в трехмерной постановке поверхность скольжения моделируется (при условии однородности свойств грунтов) в виде сегмента эллипсоидальной поверхности. Круглоцилиндрическая поверхность скольжения при расчете в двухмерном варианте не является ее аналогом. С точки зрения механики, рассматриваемая задача, не может считаться плоской и, как следствие, не может без существенных допущений, решаться в двухмерной постановке;
  • при расчете устойчивости склонов необходимо учитывать однородность геологического строения и топографическую однородность склона в направлении его простирания. В практике существует множество случаев, когда именно эти факторы будут оказывать существенное влияние на устойчивость (например, тектонический разлом, пересекающий склон под углом или срезка части склона при строительстве дорог и трубопроводов). Все это можно учесть только при построении трехмерной модели;
  • важным преимуществом трехмерной оценки устойчивости склонов является тот факт, что такой расчет позволяет прогнозировать развитие оползневого процесса не только по глубине проникновения (в массиве), но и в плане. При этом может решаться задача по нахождению наименее устойчивой области на оползнеопасном склоне;
  • трехмерный анализ позволяет определить фактический (а не приведенный на 1 метр сечения) вес оползневого тела, что делает возможным принимать более обоснованные конструктивные решения по противооползневой защите.

Галерея