Аннотация

Цель: оценка устойчивости откосов участков насыпей магистрального канала с использованием упрощенной аналитической методики и результатов численного моделирования в программном комплексе GEO5. 

Материалы и методы. В работе рассмотрены пять характерных участков канала, различающихся геометрией насыпи, физико-механическими свойствами грунтов тела насыпи и защитной каменной наброски. Применена аналитическая методика, позволяющая получить решение для коэффициента устойчивости откосов. Для сравнения результатов выполнено численное моделирование в программном комплексе «GEO5 Устойчивость откоса» с определением коэффициента устойчивости по шести различным методам (Бишопа, Феллениуса – Петерсона, Спенсера и др.). 

Результаты. Аналитическим и численным методами установлено, что наибольший запас устойчивости характерен для третьего и четвертого участков (Kуст до 1,95), тогда как откосы первого, второго и пятого находятся в состоянии, близком к предельному равновесию (Kуст ≈ 1,0–1,1). Выявлено, что устройство на магистральных каналах каменной наброски без геотекстильного слоя приводит к снижению коэффициента устойчивости на всех участках, так как в этом случае наброска действует как дополнительная нагрузка, увеличивая сдвигающие силы, а не как армирующий элемент. Расхождение в результатах аналитического решения и численного моделирования не превысило 3 %, при этом метод Феллениуса – Петерсона показал наиболее низкие значения. 

Выводы. Упрощенная аналитическая методика подтвердила свою адекватность для предварительной оценки и выявления зон с недостаточной устойчивостью. Для обеспечения нормативного коэффициента устойчивости (Kуст ≥ 1,25) на опасных участках каналов рекомендуется увеличить заложение откосов, скорректировать параметры наброски, применять геотекстильные материалы для армирования, что позволит компенсировать негативное влияние крутизны и веса защитного слоя, обеспечить совместную работу элементов конструкции и предотвратить разрушение откосов.

doi: 10.31774/2712-9357-2026-16-2-291-317

Для цитирования

Талалаева В. Ф., Баев О. А., Гарбуз А. Ю. Моделирование устойчивости откосов насыпи магистрального канала // Мелиорация и гидротехника. 2026. Т. 16, № 2. С. 291–317. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2026-16-2-291-317.

Список литературы

1. Мирцхулава Ц. Е. О надежности крупных каналов. М.: Колос, 1981. 318 с.

2. Ресурсы агромелиоративных систем: науч.-практ. изд. / В. Н. Щедрин, А. Н. Бабичев, Ю. Е. Домашенко, Ю. М. Косиченко, В. Д. Гостищев, В. А. Монастырский, В. И. Ольгаренко, С. А. Манжина, О. А. Баев, И. П. Абраменко, М. В. Власов, Л. А. Воеводина, А. Ю. Гарбуз, М. А. Ляшков, Ю. Ю. Арискина; под. общ. ред. В. Н. Щедрина. М.: Росинформагротех, 2021. 312 с. EDN: JXLZJB.

3. Бандурин М. А., Приходько И. А., Вербицкий А. Ю. Оценка параметров эксплуатации ливнеотводящих сооружений низконапорной плотины в условиях быстрой сработки уровня паводковых вод // Международный сельскохозяйственный журнал. 2023. № 4(394). С. 424–428. DOI: 10.55186/25876740_2023_66_424. EDN: EYOUUQ.

4. Натурные исследования устойчивости участков берегов и русел судоходных рек и каналов Беларуси / В. Е. Левкевич, Г. И. Касперов, Д. С. Миканович, А. В. Бузук // Водные пути и русловые процессы. Гидротехнические сооружения водных путей: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. СПб., 2021. С. 179–192. EDN: XDBFJM.

5. Баранов Е. В., Гурьев А. П., Ханов Н. В. Применение объемных полимерных георешеток в укреплении откосов подпорных грунтовых гидротехнических сооружений // Природообустройство. 2015. № 2. С. 45–48. EDN: UFEXGB.

6. Косиченко Ю. М., Баев О. А. Математическое и физическое моделирование фильтрации через малые повреждения противофильтрационных устройств из полимерных геомембран // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. 2014. Т. 274. С. 60–73. EDN: TPUXHZ.

7. Сольский С. В., Быковская С. А. Анализ выбора способов стабилизации склонов и откосов в оползнеопасных условиях строительства // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. 2018. Т. 290. С. 69–87. EDN: VRUZHE.

8. Ткачев А. А., Карельская Е. В., Макогонов А. В. Совершенствование креплений откосов оросительных каналов // Наука, образование, производство в решении экологических проблем (Экология-2020): материалы XVI Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 75-летию Победы в Велик. Отечеств. войне, г. Уфа, 22 апр. 2020 г. Уфа: УГАТУ, 2020. Т. 1. С. 40–43. EDN: ZWXCIO.

9. Бандурин М. А. Диагностика технического состояния и оценка остаточного ресурса работоспособности водопроводящих сооружений оросительных систем. 3-е изд., перераб. и доп. Новочеркасск: Лик, 2022. 230 с. EDN: SXBEVB.

10. Ткачев А. А., Карельская Е. В. Обоснование использования различных конструкций при проведении берегоукрепительных работ // Мелиорация как драйвер модернизации АПК в условиях изменения климата: материалы Междунар. науч.-практ. интернет-конф., г. Новочеркасск, 13–20 июля 2020 г. Новочеркасск: Лик, 2020. С. 126–132. EDN: ESUDTT.

11. Сольский С. В., Назукина Ю. Е. Систематизация опасных инженерногеологических процессов на гидротехнических сооружениях // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. 2023. Т. 310. С. 47–61. EDN: WFEHRC.

12. Маслов Н. Н. Условия устойчивости склонов и откосов в гидроэнергетическом строительстве. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1955. 468 с.

13. Левкевич В. Е., Бузук А. В., Кобяк В. В. Причины нарушения устойчивости защитных сооружений на искусственных водных объектах // Мелиорация. 2009. № 1(61). С. 79–84. EDN: VDFVMR.

14. Vyas S., Garg S., Hasilkar N. Geosynthetic solutions for river and coastal protection works // E3S Web of Conferences. 2024. Vol. 569. DOI: 10.1051/e3sconf/202456903002. EDN: UWTTHF.

15. Ashis M. Application of geotextiles in coastal protection and coastal engineering works: An overview // International Research Journal of Environment Sciences. 2015. Vol. 4(4). P. 96–103.

16. Dassanayake D. T., Oumeraci H. Hydraulic stability of coastal structures made of geotextile sand containers (GSCS): Effect of engineering properties of GSCS // Coastal Engineering Proceedings. 2012. Vol. 2. P. 1–14. DOI: 10.9753/icce.v33.structures.55.

17. Karambas T. V., Samaras A. G. An integrated numerical model for the design of coastal protection structures // Journal of Marine Science and Engineering (JMSE). 2017. Vol. 5, iss. 50. P. 1–15. DOI: 10.3390/jmse5040050. EDN: YIIGUK.

18. Иванусь И. В. К вопросу расчета устойчивости откоса в различных программных комплексах // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. 2021. Т. 7, № 1. С. 276–285. EDN: VHUGCR.

19. Чубка П. Ю., Чубка Ю. Ш. Сравнение методов расчета устойчивости массивов грунтов // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13, № 5. EDN: CIVRJW.

20. Assessment of slope stability by the Fellenius slice method: Analytical and numerical approach / K. J. Agbelele, E. C. Houehanou, M. F. Ahlinhan, A. W. Ali, H. C. Aristide // World Journal of Advanced Research and Reviews. 2023. № 18(02). P. 1205–1214. DOI: 10.30574/wjarr.2023.18.2.0874. EDN: NEKORT.

21. Chowdhury R., Flentje P., Bhattacharya G. Ch. 9. Slope analysis methods // Geotechnical Slope Analysis. 1st ed. London: Springer, 2010. P. 211–249. DOI: 10.1201/9780203864203.