способ предотвращения образования оползней

Формула изобретения

Способ предотвращения образования оползней, заключающийся в перехвате подземных вод с помощью полнопроходной дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими водоносные горизонты, и пробуренными водопонижающими скважинами, которые на пересечении с водоносными горизонтами обустраивают фильтрующими элементами, кроме того, дополнительно с дневной поверхности вдоль линии сквозных фильтров закладывают гидронаблюдательные скважины для контроля уровня воды в водоносных горизонтах, отличающийся тем, что вначале с дневной поверхности межоползневого гребня под водоносными горизонтами и оползневыми массивами с уклоном к линии расположения стволового водосбросного коллектора для самотека воды, осуществляют проходку скважины путем горизонтального направленного бурения перпендикулярно направлению потока воды, изливающегося из водоносных горизонтов, куда затягивают перфорированную сверху до середины сечения трубу водосборного трубопровода с уклоном к стволовому водосбросному коллектору для самотека собранной воды, затем сверху или снизу оползневого склона направленным бурением проходят скважину, куда затягивают трубу стволового водосбросного коллектора, который проходит под участками встречи потоков воды в водосборном трубопроводе, где устраивают смотровой колодец, в котором соединяют водосборный трубопровод со стволовым водосбросным коллектором с помощью Т-образного патрубка, у которого соединительная ветвь в сторону стволового водосбросного коллектора может быть различной длины, сверху в направлении к перфорированному водосборному трубопроводу подходят вертикальные скважины, снабженные перфорированными дренажными трубами, заполненными сменным фильтрующим материалом, а между ними в стороне от водосборного трубопровода размещают гидронаблюдательные скважины, при этом все выходящие на поверхность трубопроводы и вертикальные скважины закрывают защитными колпаками.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при стабилизации склонов, подверженных воздействию подземных вод. Этот способ может быть применен во всех городах, расположенных вдоль русла рек - Рыбинск, Казань, Ульяновск, Саратов, Волгоград, Томск, Уфа и др.

Известен способ предотвращения образования оползней, заключающийся в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, и с пробуренными из горной выработки восстающими понижающими скважинами (Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве. Москва, Стройиздат, 1973, с.128-130, рис.95 б).

Недостаток этого способа заключается в дороговизне и опасности изготовления дренажной горной выработки, из которой предлагается выполнять восстающие водопонижающие скважины, и низкой эффективности его в силу малой площади охвата дренируемой территории.

Известен способ дренирования оползневых территорий за счет осушающего направленного бурения под оползнем, которое может быть проведено таким образом, что зона скольжения как бы разрезается и пересекается дренажными трубами, изменяя тело оползня, тем самым оползень осушается изнутри. При сквозном бурении до поверхности можно устанавливать дренажные элементы, например перфорированные трубы (включая функцию осушения) или анкеры (Рыбаков А.П. Основы бестраншейных технологий (теория и практика). М.: Издательство Пресс Бюро. 2005. № 1. с.145-158).

Недостатком этого способа является то, что он предполагает локальный характер водоудаления применительно к конкретному оползню и имеет малую площадь осушения, что является неэффективным по отношению к площадному распространению оползневых проявлений.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ предотвращения образования оползней, заключающийся в перехвате подземных вод при помощи дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, а вертикальные скважины при пересечении с водоносными горизонтами обустраивают фильтрующими элементами и дополнительно бурят гидронаблюдательные скважины для контроля уровня воды в водоносных горизонтах (Катюхин В.Я., Архипов М.Г., Карачева Е.В. Способ предотвращения образования оползней // Реферативный журнал. - № 1, 2003).

Изобретение обеспечивает высокую надежность предотвращения образования оползней за счет взаимодействия горной выработки, перпендикулярной направлению потока, изливающегося из водоносных горизонтов, и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими все водоносные горизонты, и с пробуренными из горной выработки восстающими водопонижающими скважинами.

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что этот способ является дорогостоящим и опасным за счет устройства горной выработки, выполняемой методом щитовой или иными методами проходки полнопроходной штольни, обсаживаемой бетонными блоками, из которой будет возможно устраивать восстающие водопонижающие скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой надежности способа предотвращения образования оползней за счет исключения участия людей при прокладке горных выработок и интенсификации работы систем за счет взаимодействия перфорированных водосборных трубопроводов, прокладываемых перпендикулярно направлению потока, изливающегося из оползневых блоков и из водоносных горизонтов и вертикальных перфорированных скважин, пробуренных с поверхности в направлении к водосборным перфорированным трубопроводам, перехватывающим до 90% воды водоносных горизонтов и направляемым в стволовой водосбросной коллектор, параллельный изливающемуся потоку.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе предотвращения образования оползней осуществляют перехват потоков подземных вод с помощью полнопроходной дренажной горной выработки, перпендикулярной направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов воды и соединенной с пробуренными с дневной поверхности вертикальными скважинами, являющимися сквозными фильтрами, пересекающими водоносные горизонты, водопонижающими скважинами, которые на пересечении с водоносными горизонтами обустраивают фильтрующими элементами, кроме того, дополнительно с дневной поверхности вдоль линии сквозных фильтров закладывают гидронаблюдательные скважины для контроля уровня воды в водоносных горизонтах. Особенностью предлагаемого способа является то, что вначале с дневной поверхности межоползневого гребня под водоносными горизонтами и оползневыми массивами с уклоном к линии расположения водосбросного коллектора для самотека воды осуществляют проходку скважины путем горизонтального направленного бурения перпендикулярно направлению потока воды, изливающегося из водоносных горизонтов, куда затягивают перфорированную сверху до середины сечения трубу водосборного трубопровода с уклоном к стволовому водосбросному коллектору для самотека собранной воды, затем сверху или снизу оползневого склона направленным бурением проходят скважину, куда затягивают трубу стволового водосбросного коллектора, который проходит под участками встречи потоков воды в водосборном трубопроводе, где устраивают смотровой колодец, в котором соединяют водосборный трубопровод со стволовым водосбросным коллектором с помощью Т-образного патрубка, у которого соединительная ветвь в сторону стволового водосбросного коллектора может быть различной длины, сверху в направлении к перфорированному водосборному трубопроводу подходят вертикальные скважины, снабженные перфорированными дренажными трубами, заполненными фильтрующим синтетическим материалом, а между ними в стороне от водосборного трубопровода размещают гидронаблюдательные скважины, при этом все выходящие на поверхность трубопроводы и вертикальные скважины закрывают колпаками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вертикальный разрез толщи слагаемых пород и водоносных горизонтов со стволовым водосбросным коллектором и перпендикулярными к нему водосборными перфорированными сверху трубопроводами, проходящими у основания водоносных горизонтов, перфорированными дренажными трубами и гидронаблюдательными скважинами для контроля уровня воды в водоносных горизонтах, при этом перфорированные дренажные трубы располагаются над водосборными трубопроводами, в перфорированную часть которых сбрасывается собранная из водоносного горизонта и оползневого массива вода; на фиг.2 показан план расположения водосборных трубопроводов и стволового водосбросного коллектора, смотровые колодцы, перфорированные дренажные трубы и гидронаблюдательные скважины; на фиг.3 показан вертикальный разрез грунтового массива с водоносными горизонтами, водосборными трубопроводами, проходящими перпендикулярно направлению потока воды, выделяющейся из водоносных горизонтов, к которым сверху примыкают перфорированные дренажные трубы, опущенные в скважины, пробуренные сверху, а собранная вода транспортируется по стволовому водосбросному коллектору вниз за пределы оползневого склона; на фиг.4 - вертикальный разрез оползневого склона с водоносными горизонтами, оползневыми массивами, стволовым водосбросным коллектором, водосборными перфорированными сверху трубопроводами и смотровыми колодцами.

Способ предотвращения образования оползней заключается в перехвате подземных вод при помощи перфорированных до середины сечения сверху водосборных трубопроводов 1, перпендикулярных направлению потока изливающейся из водоносных горизонтов 2 воды и соединенных со стволовым водосбросным коллектором 3, располагающимся ниже перфорированных водосборных трубопроводов 1 и соединенных между собой Т-образным патрубком 4, а с дневной поверхности в направлении перфорированных водосборных трубопроводов 1 пробурены скважины, в которые помешены перфорированные дренажные трубы 5 с набивкой сменным фильтрующим материалом 6, а в местах пересечения перфорированных водосборных трубопроводов 1 и стволового водосбросного коллектора 3 устраиваются смотровые колодцы 7.

Вначале с дневной поверхности межоползневого гребня под водоносным(и) горизонтом(и) 2 и оползневыми массивами 8, с уклоном с двух сторон к направлению стволового водосбросного коллектора 3 для самотека воды, осуществляют проходку скважины методом горизонтального направленного бурения перпендикулярно направлению потока воды, изливающейся из водоносных горизонтов 2. Затем в эту скважину затягивают перфорированную сверху до середины сечения водосборный трубопровод 1 с уклоном с двух сторон к направлению стволового водосбросного коллектора 3. После этого сверху или снизу оползневого склона методом направленного бурения проходят скважину, куда затягивают сплошную трубу стволового водосбросного коллектора 3, который проходит под участками перфорированных водосборных трубопроводов 1 в местах соединения потоков собираемой воды, где устраивают смотровой колодец 7, в котором осуществляют соединение перфорированного водосборного трубопровода 1 со стволовым водосбросным коллектором 3 с помощью Т-образного патрубка 4, у которого соединительная ветвь в сторону стволового водосбросного коллектора 3 может быть различной длины в зависимости от положения перфорированного водосборного трубопровода 1 и стволового водосбросного коллектора 3. По направлению перфорированного водосборного трубопровода 1 от дневной поверхности с расстоянием ориентировочно 3 - 5 м по его оси бурят водопонижающие скважины 4 до глубины прохождения перфорированной водосборной трубы 1, куда помещают перфорированные дренажные трубы 5, а между этими скважинами, в середине, в стороне от перфорированной водосборной трубы 1 бурят гидронаблюдательные скважины 9 для контроля уровня воды в оползневом массиве, выходящие на поверхность перфорированные водосборные трубопроводы 1, перфорированные дренажные трубы 5 и гидронаблюдательные скважины 9 закрывают защитными колпаками 10, 11.

Расстояние между перфорированными дренажными трубами 5, расположенными вдоль перфорированного водосборного трубопровода 1, обеспечивающими осушение оползневого массива 8 и предотвращающими образование оползней, более точно определяется в зависимости от интенсивности потока воды из водоносных горизонтов и коэффициента фильтрации грунта.

Для реализации разработанного способа создано устройство для предотвращения образования оползней.

Устройство для предотвращения образования оползней включает перфорированные дренажные трубы 5, заполненные сменным фильтрующим материалом 6, подведенные непосредственно близко к перфорированному сверху водосборному трубопроводу 1, проложенному в скважине, образованной методом горизонтального направленного бурения с уклоном к стволовому водосбросному коллектору 3, обеспечивающему сброс перехваченных подземных вод в реку или иную безопасную в оползневом отношении территорию. В местах пересечения перфорированного водосборного трубопровода 1 и стволового водосбросного коллектора 3 размещены смотровые колодцы 7, где через Т-образный патрубок 4 собираемая вода попадает в стволовой водосбросной коллектор 3. В обе стороны от стволового водосбросного коллектора 3, по оси перфорированного сверху водосборного трубопровода 1, расположены перфорированные дренажные трубы 5 и гидронаблюдательные скважины 9 для контроля уровня воды в водоносных горизонтах 2 и оползневых массивах 8. Расстояние между перфорированными дренажными трубами 5 равно величине, определяемой с учетом коэффициента фильтрации грунта и интенсивности потока воды из водоносного горизонта 2 и оползневого массива 8. Выходящие на поверхность трубопроводы, фильтры и гидронаблюдательные скважины закрываются защитными колпаками.

Перфорированные дренажные трубы 5 готовы к работе после оснащения их фильтрующим синтетическим материалом и касания нижней кромкой верха перфорированной трубы водосборного трубопровода 1. Под действием сил гравитации вода из водоносных горизонтов 2 и разрыхленного грунта оползневого массива 8 стекает по перфорированным дренажным трубам 5 и фильтрующему материалу 6 через перфорацию в водосборный трубопровод 1 и отводится по стволовому водосбросному коллектору 3 на дневную поверхность или в реку. Контроль за уровнями воды в водоносных горизонтах 2 и оползневом массиве 8 осуществляется через гидронаблюдательные скважины 9. Таким образом, грунтовые воды из водоносных горизонтов 2 и оползневых массивов 8 перехватываются перфорированными дренажными трубами 5 и попадают в перфорированные водосборные трубопроводы 1, а затем по ним стекают в стволовой водосбросной коллектор 3, а после на дневную поверхность грунта или в реку, исключая образование оползней.

Преимущество этого способа заключается в том, что перехват потоков грунтовой воды, водопонижение и дальнейшее транспортирование воды из водоносных горизонтов и оползневых массивов осуществляется без механических и других устройств и затрат энергии, сменный фильтровальный материал исключает забивание перфорации водосборных трубопроводов.

Предложенное изобретение позволяет устраивать водосборные трубопроводы и водосбросные коллекторы с применением технологий горизонтального и наклонного направленного бурения, что исключает трудоемкую работу по устройству проходных галерей (штолен), снизит объем ручных работ и повысит безопасность устройства дренажно-транспортной гидравлической системы по предотвращению образования оползней.