|
РусАрх |
Электронная научная библиотека по истории древнерусской архитектуры
|
Источник: Косыгин Е.В., Скальный В.С. Новый геотехнический метод стабилизации оползневых оснований древних храмовых комплексов. Все права сохранены.
Размещение электронной версии в открытом доступе произведено: http://www.tectonika.ru. Все права сохранены.
Размещение в библиотеке «РусАрх»: 2019 г .
Е.В. Косыгин, В.С. Скальный
НОВЫЙ ГЕОТЕХНИЧЕСКИЙ МЕТОД СТАБИЛИЗАЦИИ
ОПОЛЗНЕВЫХ ОСНОВАНИЙ ДРЕВНИХ ХРАМОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
Сохранение древних храмовых комплексов зависит не только от инженерных мероприятий по усилению фундаментов и укреплению их оснований, но и от устойчивости геомассивов возвышенных территорий застройки. Капитальные здания древней и старой застройки, как правило, располагаются на возвышенных местах рельефа, чаще у рек и водоемов, к которым формируется природный сток поверхностных и инфильтрационных вод. Застройка возвышенных территорий формирует множество антропогенных факторов ухудшения гидрологических условий, а нарастание глобальных их изменений усугубляет ситуацию, способствуя развитию оползневых процессов на значительных территориях возвышенностей. Как показывают результаты многочисленных исследований, в оползневых процессах возвышенных территорий (особенно береговых) главную роль играет формирование и интенсивность миграционных потоков инфильтрационных вод по кольматационным водоупорам геомассива, а вспомогательную - поверхностный сток атмосферных осадков и талых вод.
Исследуя аварийное состояние древних сооружений, расположенных на возвышенных территориях рельефа, подвергающихся оползневым процессам, были выявлены определённые закономерности взаимосвязей между деформационными процессами памятников, их грунтовыми основаниями и грунтовыми массивами оползневых склонов. Характер и интенсивность оползневых процессов возвышенных территорий зависит от многих факторов, основными из которых являются следующие: геологическое строение возвышенных территорий; изменение гидрологических условий застроенной территории; расположение зданий, сооружений и их комплексов в зоне оползневых грунтовых массивов; близость рек и водоёмов; рельеф местности; величины передаваемых нагрузок отдельных сооружений и плотности застройки; климатические особенности района расположения древних памятников и сложившегося экологического равновесия района расположения древних зданий и сооружений.
Современная практика стабилизации оснований зданий и сооружений, находящихся в зоне территорий грунтовых массивов с развивающимися оползневыми процессами, предусматривает проведение противоаварийных инженерных мероприятий, направленных на создание систем противодействия сдвигающим силам. Поэтому традиционные противооползневые инженерные сооружения, рассчитываемые на восприятие сдвигающих сил, как правило, конструктивно сложны, трудоёмки, дороги, а главное, их устройство часто невосполнимо нарушает сложившееся в геомассиве на момент строительства этих сооружений естественное равновесие сдвигающих и удерживающих сил. Впоследствии это становится причиной перераспределения внутренних напряжений в грунте оползневой призмы и возникновение новой системы природных постепенно возрастающих сдвигающих сил, вовлекая в этот процесс дополнительные объёмы геомассива.
Изучая природу оползневых процессов возвышенных территорий с расположенными на них древними зданиями, сооружениями и их комплексами было установлено, что главной их причиной является изменение гидрологических условий геомассивов. Причём закономерностью этих изменений является то, что существенные изменения гидрогеологической среды при эволюционном их развитии происходят за продолжительное время (в течение столетий). И чем больше существуют здания и сооружения, тем большее влияние на их деформационные и эрозионные процессы оказывают меняющиеся гидрогеологические условия застроенной территории. Учитывая общую закономерность по ухудшению гидрологических условий грунтовой среды и оснований древних памятников в частности, расположенных на оползневых участках возвышенностей, в реставрационное проектирование аварийных памятников следует в первую очередь включать геотехнические мероприятия по ликвидации причин оползневых процессов геомассивов без нарушения экологического равновесия территорий старой застройки. К таким инженерным мероприятиям относится разработка нового метода стабилизации оснований, создание гибких гравитационных систем противооползневых геотехнических сооружений.
Концепция разработки нового подхода к проблеме противооползневых геотехнических сооружений состоит в следующем. Как известно, все виды дисперсных грунтов геологических напластований в природных условиях формируют свой физико-механический состав, структурные связи, текстуру, в зависимости от гидрологических и климатических условий формирования возвышенных территорий и соответствующие естественные откосы, которые при различных сочетаниях выше перечисленных и других факторов изменяются во времени. Безусловно, гидрогеологические, климатические и текстурообразующие факторы являются основными в развитии оползневых процессов возвышенных территорий в природных условиях.
При застройке возвышенных территорий, несомненно, соотношение и доля всех факторов в развитии оползневых процессов возвышенностей значительно изменяются, нарушая природное экологическое равновесие среды обитания памятников. Поэтому всякие попытки восстановить природное первоначальное равновесие экосистемы осваиваемой человеком территории не имеют успешной перспективы. С другой стороны, законсервировать процессы оползневых деформаций устройством традиционных инженерных сооружений, воспринимающих сдвигающие силы без устранения причин их порождающих, также мало перспективно.
Предложенный и успешно внедряемый способ стабилизации грунтовых массивов оснований древних зданий и сооружений с развивающимися оползневыми процессами при помощи гибких гравитационных систем противооползневых геотехнических сооружений предусматривает выявление главных причин развития оползневых процессов с проведением инженерно-гидрогеологических изысканий, инженерно-археологических и геодезических исследований памятника и его грунтовой среды. Как показали многочисленные инженерно-архелогические исследования, можно выделить определённые закономерности оползневых процессов для ряда характерных условий их развития, в частности: возникновение локальных поверхностных оползневых массивов в верхней зоне пологих склонов возвышенностей; формирование глубинных оползневых процессов крутопадающих склонов возвышенностей; образование фронтальных оползневых массивов на склонах возвышенностей с выклиниванием водонесущих пластов грунта постоянного миграционного потока подземных вод; образование оползневых массивов подтапливаемых береговых возвышенных склонов рек и водоёмов с застройкой зданиями и сооружениями близкорасположенных к ним территорий. Выделенные характерные условия возникновения и закономерности формирования оползневых процессов в каждом отдельном случае требуют разработки комплекса индивидуальных инженерных мероприятий, имеющих в то же время общую концептуальную основу создания гибких противооползневых гравитационных систем геотехнических сооружений, позволяющих, не нарушая критического равновесия сдвигающих и удерживающих сил, существенно увеличить последние с саморегулирующим (гибким), перераспределением опасных напряжений в укрепляемом массиве грунта.
Как было сказано выше, причины и характер развития оползневых процессов возвышенных территорий застройки в первую очередь зависят от изменения гидрогеологических условий геомассивов. При отсутствии сформировавшихся миграционных потоков подземных вод по наклонным поверхностям водонепроницаемых слоёв грунтовой толщи (водоупоров) развитие оползневых процессов на склонах возвышенных территорий может возникать за счёт миграции подземных вод верховодки, локально изменяя гидрологические условия застроенных площадок. Причём оползневые процессы могут активно развиваться и на пологих склонах возвышенных территорий, особенно береговых, так как в этих случаях действует многофакторность причин их появления.
Ярким примером тому может служить происшедший
весной 1994 года оползень берегового склона реки Каменка в г. Суздаль
возвышенной территории расположения Спас-Евфимиевского монастыря на участке
прясла юго-западной крепостной стены, примыкающего к западной угловой башне
(рис. 1).
Особенности по
проектированию и строительству геотехнической системы противооползневой
стабилизации оснований крепостных сооружений на пологом юго-западном участке
берегового склона территории монастыря заключалось в том, что край берегового
склона территории Спас-Евфимиевского монастыря находился от прясла крепостной
стены примыкающего к западной угловой башне, всего на расстоянии
Эти условия потребовали разработки геотехнической противооползневой системы включающей целый комплекс инженерных мероприятий. В этом случае стабилизационная устойчивость укреплённого склона береговой возвышенности была обеспечена многослойной конструкцией с формированием угла отсыпки откосов каждого слоя грунтовой пригрузки меньше чем угла внутреннего трения отсыпаемого грунта. Современное состояние укреплённого склона новым методом обеспечивает его устойчивость уже более 12 лет.
В отличие от закономерностей оползневых деформационных процессов на пологих склонах оползневые деформации крутопадающих склонов имеют свои характерные особенности, причём оползневые процессы крутопадающих склонов подтапливаемых возвышенных территорий существенно отличаются от характера деформаций геомассивов с крутопадающими склонами возвышенных территорий, удалённых от рек и водоемов. В качестве первого варианта развития оползня можно рассматривать крутопадающий склон береговой возвышенности, например, участок у южной угловой башни крепостной стены территории Спас - Евфимиевского монастыря (рис. 1). Второй вариант развития оползня крутопадающего склона на удалённом расстоянии от реки и других водоёмов можно рассмотреть на примере площади застройки Богородице - Рождественского собора Владимирского Кремля XII века [2].
Инженерно-археологические изыскания гидрогеологических условий возвышенной территории с косогорным выступом, на площади которого возведён Владимирский Кремль с замкнутым периметром крепостных стен, и лабораторные исследования грунтов, слагающих косогорный выступ, показали, что причиной оползневого процесса является изменение гидрологической ситуации на застроенной дворовой территории и воздействие нагрузок от зданий и сооружений монастыря. Геолого–литологические разрезы показали, что толща лёссовидного суглинка верхнего несущего слоя основания здания собора имеет наклонную подошву в сторону крутопадающего склона возвышенности и подстилается слоем песка, имеющего наклонную подошву в том же направлении. А ниже песчаного слоя располагаются водонепроницаемые тугопластичные суглинки с куполообразной кровлей. Поэтому увеличение инфильтрационного потока атмосферных осадков и талых вод с замкнутой дворовой территории в геомассив косогорного выступа главной возвышенности г. Владимира при значительных нагрузках от зданий и сооружений монастыря послужило причиной начала деформаций ползучести в грунтовом массиве основания собора и дальнейшему переходу в оползневой процесс, обусловленный неравномерными осадками и просадками грунтовой толщи оснований зданий и сооружений старой и новой постройки.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Скальный В.С., Косыгин Е.В. О
проблемах повышения устойчивости крепостных сооружений Спас-Евфимиевского
монастыря в г. Суздале. Труды V Международной конференции «Проблемы свайного
фундаментостроения и фундаментов глубокого заложения». Том 3: М., 1996.
2. Косткин В.А., Косыгин Е.В.,
Скальный В.С. Инженерно-археологические исследования Богородице -
Рождественского собора Владимировского Кремля XII века и проблемы возведения на
этом месте криптового храма. Материалы международного полевого
семинара «Архитектурно-археологические изучения памятников Золотого Кольца
России и проблемы русско-итальянских архитектурных связей в эпоху Средневековья
и Ренессанса».- Владимир, 1999.
Все материалы библиотеки охраняются авторским правом и являются интеллектуальной собственностью их авторов.
Все материалы библиотеки получены из общедоступных источников либо непосредственно от их авторов.
Размещение материалов в библиотеке является их цитированием в целях обеспечения сохранности и доступности научной информации, а не перепечаткой либо воспроизведением в какой-либо иной форме.
Любое использование материалов библиотеки без ссылки на их авторов, источники и библиотеку запрещено.
Запрещено использование материалов библиотеки в коммерческих целях.
Учредитель и хранитель библиотеки «РусАрх»,
академик Российской академии художеств
Сергей Вольфгангович Заграевский