Характер та причини виникнення зсувних процесів на захисних спорудах 115-того км ділянки Делятин-Рахів Львівської залізниці

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Характер та причини виникнення зсувних процесів на захисних спорудах 115-того км ділянки Делятин-Рахів Львівської залізниці

Серант О.В.

Ярема Н.П.

Приступа О.Д.

Серант В.М.

Постановка проблеми. Важливим аспектом для розвитку економіки України є туристичний бізнес, особливо привабливими для туристів є Українські Карпати. Необхідно звернути особливу увагу на розвиток та безпеку транспортної інфраструктури цього регіону. Особливістю залізничного полотна в гірських регіонах є необхідність побудови різноманітних підпірних та протизмивних стінок. Тому для безпеки руху, необхідний постійний нагляд за такими об'єктами. Особливо небезпечна ділянка залізничної колії знаходиться між курортами Ясиня і Кваси. Дільниця Делятин-Рахів споруджена ще в 1895 році.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проведений аналіз сучасних наукових публікацій показав, що проблеми руйнування захисних споруд залізничної колії потребують значної уваги, оскільки 30% деформацій земляного полотна пов'язано з руйнуванням укріплювальних споруд [4]. Зміщення великих мас землі на косогорах, де розміщено земляне полотно, створює загрозу безпеці руху поїздів і викликає нерідко величезні витрати на ліквідацію наслідків зсувів.

Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми формулювання цілей статті. Вивчення навантаження на захисні споруди з метою своєчасного виявлення змін та запобігання негативних наслідків, змін геологічних умов під впливом природно-техногенних факторів небезпечних геологічних процесів і явищ, удосконалення проведення геодезичних та геологічних досліджень.

Мета статті. Головною метою є дослідження технічного та напружено-деформованого стану укріплювальних споруд земляного полотна на 115 км дільниці Делятин-Рахів.

Виклад основного матеріалу дослідження. Залізниці Галичини -- одні з найстаріших в Україні, їх початки сягають середини ХІХ ст., коли в Західній Європі бурхливо розвивалися нові види транспорту. Так, ще у 1841 р. створено спеціальну «Програму у справах залізниці», згідно з якою залізниці поділялися на державні й приватні. При цьому державними були всі залізниці, що відходили від Відня. До них відносилася і Галицька залізниця (проект розроблено у 1840-1842 рр.). Південна лінія зі Львова проходила через Ходорів і Станиславів (тепер Івано-Франківськ) на Чернівці. У програмі вказувалося, що залізниця принесе велику користь усій Європі, а відносно Галичини був зроблений висновок, що залізниця їй необхідна для розвитку промисловості, вивезення сировини та сільськогосподарської продукції [3, с. 9]. У 1859 р. розпочалося будівництво залізниці з Перемишля до Львова протяжністю 98,6 км. В 1870 р. у Відні був детально розроблений проект Карпатської магістралі, метою якої було з'єднання угорської столиці Пешта (тепер частина Будапешту) з Одесою через Мішкольц, Сигет, Коломию, Чернівці, Ясси і Кишинів. Будівництво колії біля Воловецького перевалу для поєднання Львова та Пешту було розпочато 1872 р. [3, с. 192-196].

Наступним кроком для об'єднання Східної Європи з Центральною та Західною було будівництво лінії Станиславів -- Воронєнка з галицького боку та Бочко (тепер Великий Бичків) -- Керешмезе (тепер Ясіня) -- з півдня. Будівництво лінії Станиславів -- Воронєнка розпочалося у 1893 р. Відкриття залізничної лінії Станиславів -- Воронєнка відбулося 19 листопада 1894 р. Загалом залізниці не лише покращили транспортне забезпечення регіону, але й змінили структуру місцевих трудових ресурсів, дали поштовх до розвитку промисловості та туризму.

З того часу залізниця продовжувала розвиватися, але однаково важливим є цілорічне проведення планових робіт з дослідження, ремонту та укріплення штучних споруд, земляного полотна. Через інтенсивне вирубування у Карпатах лісу при таненні снігу і сильних опадах відбувається значне замулювання водовідвідних споруд, а також водовідвідних і нагірних канав. Вода, яку раніше затримували дерева, стрімко сходить у річки. Їх басейни переповнюються і створюють загрозу розмиву і підмиву залізничних об'єктів, значна кількість яких збудовані ще за часів Австро-Угорщини і до теперішнього часу не надто міцні. Наприклад, після сильних дощів на Буковині у 2010 р. за короткий період часу стався великий підйом води. У результаті були розмиті берегоукріпні споруди, забиті труби великого діаметру, зруйновано майже 150-літній міст неподалік станції Вадул-Сірет [6]. Івано-Франківська область вирізняється серед інших областей України високою динамікою розвитку приповерхневої частини геологічного середовища, обумовленого дією як внутрішніх (ендогенних) сил Землі, так і зовнішнім впливом природних (екзогенних) та антропогенних чинників.

Згідно зі схемою сейсмічного районування досліджувана ділянка входить у межі 7-8-бальної зони (рис. 1). Зсувні процеси особливо широко розвинуті в передгірських і гірських районах, тут також розміщені основні деформуючі горизонти (рис. 2), як видно з карти район досліджень знаходиться в частині нашої держави, де відбувається найбільше зсувів [7]. Гірська частина Івано-Франківської області майже повністю входить до зони активного розвитку селевих процесів [5].

Рис. 1. Схема сейсмічного районування України (червоним овалом позначено розташування району досліджень)

Рис. 2. Поширення зсувів на території України [7] (червоним овалом позначено розташування району досліджень)

Для розвитку туризму особливо привабливими є Українські Карпати. Тому надзвичайно важливими є транспортна інфраструктура та безпека перевезень пасажирів. Особливо небезпечна ділянка залізничної колії знаходиться між курортами Ясиня і Кваси. Дільниця Делятин-Рахів споруджена в 1895 році. З Яблунецького перевалу залізниця спускається в долину р. Чорна Тиса та її долиною прокладена до державного кордону, адміністративно відноситься до Івано-Франківської та Закарпатської областей (рис. 3).

Територія характеризується значною розчленованістю рельєфу (гірська місцевість), колія перетинає значну кількість обвальних та селенебезпечних місць, спостерігаються високі швидкості течій гірських річок та струмків з паводковим характером стоку, що є причиною розмиву берегів і руйнування інженерних споруд.

Рис. 3. Схема розташування особливо небезпечної ділянки

У геоморфологічному відношення описана територія знаходиться у межах гірських масивів Свидовець-Чорногора. Денна поверхня характеризується високим ступенем розчленованості рельєфу, для неї притаманне чергування глибоко врізаних (ерудованих) ярів, балок, улоговин, форма поперечного перерізу русел цих струмків зазвичай V-подібної, або U-подібної форми, що може свідчити про значні вертикальні рухи у відносно недалекому геологічному минулому. Для даної території характерні часті сходження селевих потоків, що часто можуть носити катастрофічний характер. В межах високогірних вершин гірського масиву Чорногора притаманні альпійські форми рельєфу [8].

На віддалі 115 км від Делятина (по колії) залізниця прокладена по вузькій ущелиноподібній долині річки (висота над рівнем моря «500 м), по підошві схилу значної крутизни (до 35^о) у вигляді півнасипу з облаштунками: низова підпірно-протирозмивна стінка та верхова підпірна стінка. По правому схилу ріки прокладена автомобільна дорога (рис. 4) - по підніжжю гори висота якої досягає більше 1000 м, над рівнем моря. По лівому березі річки проходить залізнична колія по підніжжю гори висота якої досягає більше 1100 м, верхова підпірна стінка захищає залізничну колію від селевих потоків та зсуву гірських порід, а низова підпірна стінка захищає земполотно залізничної колії від руйнувань, які може спричинити швидкоплинна течія річки Чорна Тиса на крутих гірських поворотах. Від руйнівного впливу річки на автомобільну дорогу національного значення Н09, що проходить через Хуст, Рахів, Яблуницький перевал, Яремче, Ів. Франківськ, також захищає підпірна стінка з габіонних блоків.

Відомо, що під час катастрофічної повені 1927 р., яка супроводжувалась потужними селевими потоками, низова стінка була частково зруйнована. Відбудовчі роботи продовжувались близько чотирьох років. Стінка набула сучасного вигляду і з тих часів працює без капітального ремонту.

У процесі експлуатації неодноразово відбувались високі повені. Відновлювально-відбудовчими роботами річище р. Чорна Тиса в межах зазначеної ділянки постійно звужувалось, що зумовило скерування русла ріки в сторону залізничного полотна. У руслі річки для зменшення енергії потоку були влаштовані дерев'яні гасителі, які на даний час повністю зруйновані. Як наслідок цього - активізувалися процеси донної і бокової ерозії вздовж підпірно-протирозмивної стінки, що призводить до руйнування рисберми і підмиву стінки в нижній частині.

Рис. 4. Фото частини небезпечної ділянки

Завдяки систематичним оглядам працівниками львівської залізниці та інженерно-геологічними обстеженнями були виявлені деформації земляного полотна та його облаштунків:

- переміщення мас ґрунту лівого крутосхилу в сторону пониження рельєфу, що привело до руйнування сухої кам'яної кладки і лотка, до деформацій верхових і низової стінок (рис. 5);

Рис. 5. Руйнування сухої кам'яної кладки і лотка верхової підпірної стінки

- спорудження протирозмивних стінок авто-дороги значно звузило русло річки і як наслідок привело до збільшення швидкості водного потоку.

- поверхня бетонної частини стінки розморо-жена з утворенням раковин до 0,5-0,6 м (рис. 6).

Рис. 6. Пошкоджена бетонна частина низової стінки

- руйнування кладки низової стінки сталося по центру, де на стінку діє максимальний зсувний тиск грунтів схилу, які мають максимальну потужність рихлих відкладень (до 5,0-6,0 м), а падіння покрівлі корінних порід і поверхні зміщення до 35^о;

- до руйнування стінок веде інтенсивне стікання вод зі схилу;

- руйнування водобійної стінки та гасителів надмірної кінетичної енергії потоку привело до значного пониження дна русла річки і як наслідок, сильно, а місцями і повністю, зруйнована рисберма, яка вже не виконує своїх захисних функцій;

Інженерно-геологічною базою дорожньої лабораторії діагностики залізничної колії ведуться інструментальні геодезичні спостереження за проявом деформацій укріплювальних споруд земляного полотна на 115 км ПК 7-10 дільниці Делятин-Рахів.

Вимірювання проводились відносно локальної мережі, яка складається із трьох геодезичних пунктів закладених на березі річки, протилежному до залізничної колії. Координати пунктів визначені в умовній системі. По всьому периметру укріплювальних стінок зафіксовані геодезичні марки, за якими ведуться спостереження з 2005 р.

У таблицях 1, 2 наведені результати інструментальних геодезичних спостережень за період з 2013 по 2015 р.

Таблиця 1. Дослідження лівої верхової стінки

Таблиця 2. Дослідження правої низової стінки

На час проведення вимірювань деякі із закладених марок були знищені, або їх стан був незадовільний, тому, як видно з таблиць, на таких марках вимірювання не проводилися.

Визначено горизонтальні зміщення марок за період з 2013 по 2015 р. Величини зміщень коливаються від 1 до 23 мм/рік. За результатами спостережень побудовано відповідні графіки горизонтальних зміщень - для прикладу наведено горизонтальні зміщення марок лівої верхової підпірної стінки (рис. 7), та правої низової стінки (рис. 8), за якими можна зробити висновок, що останнім часом зсувні процеси активізувалися, особливо це видно на марках 1, 8, 11, 13, 14 лівої верхової стінки, та на марках 3, 4, 6 правої низової стінки.

Рис. 7. Горизонтальні переміщення марок лівої верхової стінки, мм/рік

Джерело: розроблено авторами

Рис. 8. Горизонтальні переміщення марок правої низової стінки, мм/рік

Джерело: розроблено авторами

Висновки з даного дослідження та перспективи. У статті вказано, що особливо небезпечна ділянка знаходиться в сейсмічноактивній та зсувонебезпечній частині Карпат, має складну геологічну будову. Також збільшує навантаження на укріплювальні споруди максимальний зсувний тиск ґрунтів схилу, які мають значний перепад висот -- більше 600 м під ухилом до 35°.

Для визначення деформацій на даному об'єкті пропонуємо проводити систематичні геодезичні спостереження марок з обов'язковою прив'язкою пунктів локальної мережі до пунктів державної геодезичної мережі. Необхідно відновити зруйновані геодезичні марки, обов'язково проводити подальші геодезичні спостереження на всіх існуючих марках із періодичністю не рідше ніж 2 рази в рік, що дасть можливість більш детально дослідити причини та природу таких рухів. Оскільки є велика загроза зсувообвальних процесів, які можуть призвести до блокування залізничного та автомобільного сполучення цих напрямків, що заподіє значну шкоду для держави в цілому.

Список літератури

транспортний інфраструктура земляний полотно

1. Клапчук В. Залізниці галичини Вісник Прикарпатського університету. Історія. Випуск 22, 2012, ст. 10-20.

2. Львівська залізниця: Історія і сучасність / [П.Є. Гранкін, П.В. Лазечко, І.В. Сьомочкін, Г.І. Шрамко]. - Львів: Центр Європи, 1996. - С. 9-135.

3. Gostkowski R. Jak Galicya przyszla do kolej zelaznych / R. Gostkowski. - S. 173, 192-196.

4. Деформація, пошкодження і руйнування земляного полотна Електронний ресурс] - Режим доступу до ресурсу: http://ferrum.at.ua/publ/konstrukcija_zaliznichnoji_koliji_i_jogo_zmist.

5. Всеукраїнська експертна мережа. Івано-Франківська обл. [Електронний ресурс] - Режим доступу до ресурсу: http://www.experts.in.ua/regions.

6. Юник І. Для упередження загрози. [Електронний ресурс] - Режим доступу до ресурсу: http://www. magistral-uz.com.ua/articles/vesennij-proryv.html.

7. Екзогенні геологічні процеси [Електронний ресурс] - Режим доступу до ресурсу: http://geoinf.kiev.ua/ ekzohenni-heolohichni-protsesy/.

8. Геологічна карта України [Електронний ресурс] - Режим доступу до ресурсу: http://geoinf.kiev.ua/wp/ Interaktyvna-heolohichna-karta-Ukrayiny.htm.

Размещено на Allbest.ru