Аннотация

Цель: анализ работы берегозащитных сооружений с обоснованием применения грунтоармированных и грунтонаполняемых конструкций для условий малых рек и водотоков гидрографической сети. 

Материалы и методы. Предложены новые технические решения и технологии возведения оболочечных грунтонаполняемых и грунтоармированных конструкций, обеспечивающих минимальное воздействие на территорию водосбора малых рек. Предлагается применение в качестве основания берегозащитных сооружений грунтонаполняемых оболочек, заполняемых донными отложениями. 

Результаты. Приводятся аналитические и численные методы определения напряженно-деформированного состояния с учетом свойств материала геосинтетической оболочки грунтонаполняемой конструкции в программном модуле Ansys Mechanical APDL, на основании которых разрабатывается имитационная модель нового технического и технологического решения берегозащитного сооружения, позволяющего обеспечить снижение объемов работ при подготовке и разработке основания. Рассматривается применение лабораторного оборудования для проведения физического моделирования грунтоармированных конструкций берегозащитных сооружений на грунтонаполняемом основании, включая установку для испытания композитных материалов грунтонаполняемой оболочки и напряженно-деформированного состояния грунтоармированного массива. 

Выводы. Планируемые исследования позволят разработать технологию возведения берегозащитных сооружений, в т. ч. в стесненных городских условиях и на территории природоохранных объектов. По результатам численного моделирования грунтонаполняемых оболочек с применением геотуб предварительно определены условия их устойчивости в качестве основания берегозащитного грунтоармированного сооружения. Предложено при уклонах коренного грунта более 10° использовать шпунтовую стенку для обеспечения устойчивости оболочки основания. Разработаны лабораторные стенды, обеспечивающие испытание грунтонаполняемой оболочки-основания и лицевой стенки берегозащитного сооружения.

doi: 10.31774/2712-9357-2021-11-4-316-331

Для цитирования

Кашарин Д. В. Обоснование грунтоармированных и грунтонаполняемых конструкций берегозащитных сооружений для условий малых рек // Мелиорация и гидротехника = Land Reclamation and Hydraulic Engineering [Электронный ресурс]. 2021. Т. 11, № 4. С. 316–331. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=1252 (дата обращения: 22.11.2021). DOI: 10.31774/2712-9357-2021-11-4-316-331.

Список литературы

1. Прокопов А. Ю., Лебидко В. А. Выбор и обоснование методов берегоукрепления (на примере р. Кубань в г. Краснодаре) // Известия Ростовского государственного строительного университета. 2015. Т. 2, № 20. С. 41–48. 

2. Михасек А. А., Смывалов А. А. Основы выбора конструкции берегоукрепления из композитных материалов // Научное обозрение. 2015. № 14. С. 102–108.

3. Яркин В. В., Кухарь А. В. Сравнительный анализ решений по берегоукреплению побережья Азовского моря вертикальными стенками из заанкеренного шпунта различной конструкции // Металлические конструкции. 2018. Т. 24, № 4. С. 157–166. 

4. Забара А. И. Берегоукрепление Сахалина или надежен ли берег острова // Экологический вестник России. 2015. № 3. С. 36–38.

5. Кашарин Д. В. Обоснование возведения оснований грунтоармированных берегозащитных сооружений для условий малых водотоков // Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении: материалы междунар. науч.-техн. конф. Новочеркасск, 2018. С. 663–671.

6. Курбанов С. О., Созаев А. А. Проблемы инженерной защиты и природоохранного обустройства прибрежных урбанизированных зон малых рек на Юге России // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]. 2016. № 118(04). С. 916–936. URL: http:ej.kubagro.ru/2016/04/pdf/55.pdf (дата обращения: 01.10.2021).

7. Кашарин Д. В. Методы расчета грунтоармированных флютбетов мобильных сооружений на слабых грунтах // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. 2011. Т. 264. С. 43–55.

8. Кашарин Д. В. Защитные инженерные сооружения из композитных материалов в водохозяйственном строительстве: монография. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. 343 с.

9. Uso de geossintéticos como reforço em estradas não pavimentadas / L. Oliveira, P. Viana, D. Santos, E. Reis // Journal of the Brazilian Association of Agricultural Engineering. 2016. Vol. 36, № 3. P. 546–557. http:dx.doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v36n3p546-557/2016.

10. Guo W., Chu J., Yan S. Analytical and numerical studies of geosynthetic tubes resting on deformable foundations // Geotechnical Special Publication. 2014. 2(238). P. 503–514. DOI: 10.1061/9780784413401.050. 

11. Янин Е. П. Техногенные речные илы в зоне влияния промышленного города (формирование, состав, геохимические особенности). М.: ИМГРЭ, 2002. 100 с.

12. Сахарова С. И. Армированные грунтовые подушки как основания гидротехнических сооружений мелиоративных систем в торфах. М.: Моск. гидромелиоратив. ин-т, 1990. 290 с. 

13. Берегозащитное сооружение с применением грунтоармированных и грунтонаполняемых оболочек: пат. 2714732 Рос. Федерация: МПК Е 02 В 3/06, Е 02 В 3/12 / Кашарин Д. В., Калмыков С. А., Плотникова В. А.; заявитель и патентообладатель Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М. И. Платова. № 2018146758; заявл. 27.12.18; опубл. 19.02.20, Бюл. № 5. 9 с.

14. Хуберян К. М. Основы расчета мягких оболочек и пластин при помощи смешанного вариационно-стержневого метода. Статика и динамика гибких систем. М.: Стройиздат, 1987. 246 с.

15. Loginova I., Artamonova D., Stolyarov O. Relationship between structure and viscoelastic properties of geosynthetics // MATEC Web of Conferences. 2016. 53(01). 01015. DOI: 10.1051/matecconf/20165301015.

16. Vasiluta P., Cofaru N., Cofaru I. I. Studies on predictive virtual models based on finite element analysis of the behaviour of geomembranes // MATEC Web of Conferences. 2017. 137(18). 06006. DOI: 10.1051/matecconf/201713706006.

17. Bhandari A., Han J. Two-dimensional physical modelling of soil displacements above trapdoors // Geotechnical Research. 2018. № 5(2). P. 68–80. https:doi.org/10.1680/jgere.18.00002.

18. Hasan M., Samadhiya N. K. Experimental and numerical analysis of geosynthetic-reinforced floating granular piles in soft clays // International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering. 2016. № 2(3). Article number: 22. https:doi.org/10.1007/s40891-016-0062-6.

19. Bacas B. M., Cañizal J., Konietzky H. Frictional behaviour of three critical geosynthetic interfaces // Geosynthetics International. 2015. Vol. 22, № 5. P. 355–365. https:doi.org/10.1680/jgein.15.00017.

20. Tajabadipour M., Marandi M. Effect of rubber tire chips-sand mixtures on performance of geosynthetic reinforced earth walls // Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2017. Vol. 61. P. 322–334. https:doi.org/10.3311/PPci.9539.

21. Abd A., Utili S. Design of geosynthetic-reinforced slopes in cohesive backfills // Geotextiles and Geomembranes. 2017. № 45(6). P. 627–641. https:doi.org/10.1016/j.geotexmem.2017.08.004.

22. Kim M., Filz G. M., Plaut R. H. Two-chambered water-filled geomembrane tubes used as water barriers: experiments and analysis // Geosynthetics International. 2005. Vol. 12, № 3. P. 127–133. https:doi.org/10.1680/gein.2005.12.3.127.