1. Repository at ChSTU
  2. Випускні кваліфікаційні роботи
  3. Магістр
  4. 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6069
Назва: Аналіз досліджень напруженого стану зсувонебезпечних укосів в умовах сейсмічного навантаження
Автори: Коновал , Володимир Миколайович
Ященко, Максим Сергійович
Ключові слова: зсувонебезпечні укоси;сейсмічне навантаження;зсувні деформації;ґрунтові масиви.;динамічна дія
Дата публікації: січ-2024
Короткий огляд (реферат): Кваліфікаційна робота присвячена класифікації конструкцій інженерного захисту та розробці нових видів підпірних стін. Виконано аналіз небезпеки від зсувів по всьому світі, виконано порівнян- ня декількох видів ефективних конструкції підпірних стін та виконано до- слідження цементно-піщаних розчинів на міцність з різним видами заповнюва- ча. Для досягнення мети поставлено та вирішено такі задачі: ‒ аналіз небезпеки від зсувів під впливом сейсмічного навантаження на території України та всього Світу; ‒ аналіз залежності фізико-механічних характеристик ґрунту від ди- намічних впливів; ‒ аналіз та класифікація існуючих у Світі конструкцій інженерного захи- сту від зсувних і обвальних процесів; ‒ розробити нові види підпірних стін; ‒ провести дослідження цементно-піщаних розчинів на міцність з різними видами заповнювачів. Одним з перспективних напрямків є удосконалення конструкцій підпірної стіни, оскільки фундамент має недостатню міцність.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6069
Розташовується у зібраннях:192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
Магістерська робота Ященко М.С. МГБ-204.pdf
  Restricted Access		3.71 MBAdobe PDFПереглянути/Відкрити    Запит копії
Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text 
Міністерство освіти і науки України 
Черкаський державний технологічний університет 
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування 
Кафедра промислового і цивільного будівництва 
 
 
«ДО ЗАХИСТУ ДОПУСТИТИ» 
Завідувач кафедри ПЦБ 
к.т.н., доцент Сергій ПРЯНИК  
______________________ 
«____» ___________ 2024 р. 
 
 
Пояснювальна  записка 
до кваліфікаційної роботи магістра 
 
магістр 
(освітній рівень) 
 
на тему:  
«АНАЛІЗ ДОСЛІДЖЕНЬ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ  
ЗСУВОНЕБЕЗПЕЧНИХ УКОСІВ В УМОВАХ СЕЙСМІЧНОГО НАВАН-
ТАЖЕННЯ» 
 
 
Виконав: здобувач  вищої освіти 2 курсу групи МГБ-204 
спеціальності 192  - Будівництво 
та цивільна інженерія 
 
_______________    Максим ЯЩЕНКО  
                                                                                                              (підпис)                     (прізвище, ініціали) 
  
 
Керівник кваліфікаційної роботи магістра 
                                       к.т.н., доцент Володимир КОНОВАЛ             __________ 
                                                         (науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали)                   (підпис)         
 
Рецензент кваліфікаційної роботи магістра 
                                                     Євген Трохименко                          _____________      
              (посада, науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали)                                         (підпис)          
 
 
Черкаси 2024 
 
2 
 
 
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
Факультет   технологій, будівництва та раціонального природокористування   
Кафедра   промислового і цивільного будівництва 
Освітній рівень   магістерський 
Спеціальність   192 Будівництво та цивільна інженерія 
                                                                                     «ЗАТВЕРДЖУЮ» 
                                                      Зав. кафедри, доцент Пряник С.П.           
___________________________________ 
                                                                                        "_____"   ________________  2023 р. 
 
ЗАВДАННЯ 
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ МАГІСТРА 
Ященку Максиму Сергійовичу 
(прізвище, ім’я, по батькові ) 
 
1. Тема    «Аналіз досліджень напруженого стану зсувонебезпечних укосів в умовах сейсмічного наванта-
ження»                                                                                                                                                         (назва теми) 
керівник Коновал Володимир Миколайович, к.т.н., доцент 
    (прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) 
  затверджена наказом по університету   від  "04" 10 2023 р.  № 263/04 
  2. Строк подання студентом  роботи     " ____"   _________  20 ___  р. 
  3. Вихідні дані до роботи 
_____________________________________________________________________________ 
_____________________________________________________________________________  
  4. Зміст і календарний план 
                                        Розділи   Строк виконання 
Вступ 02.11.2023 
Розділ 1 Аналіз небезпеки від зсувів під впливом сейсмічного наван- 15.11.2023 
таження 
Розділ 2 Заходи інженерного захисту об’єктів від зсувних і обваль- 25.11.2023 
них процесів 
Розділ 3 Вдосконалення конструкції підпірної стіни з контрфорсами 10.12.2023 
Розділ 4 Дослідження міцності цементно-піщаних розчинів з різни- 18.12.2023 
ми наповнювачами для влаштування підпірних стін 
Висновки 19.12.2023 
Виготовлення ілюстративного матеріалу 19.12.2023 
Оформлення роботи 20.12.2023 
Попередній захист роботи  
Дата видачі завдання   "02" 10 2023 р. 
 
Студент                         ___________                ___Ященко М.С.___ 
                                                                    (підпис)                                   (прізвище та ініціали )  
3 
 
 
Керівник                     ___________                ___Коновал В.М.___ 
                                                                     (підпис)                                   (прізвище та ініціали ) 
Рішення комісії 
з попереднього  захисту  від  «____» ____________ 20     р. 
 
Кваліфікаційна магістерська робота студента Ященка М.С.   
                                                                                    (прізвище, ініціали ) 
__________________________  до захисту. 
       (рекомендується / не рекомендується)                                                                                                                  
                                                    
 
Голова комісії: 
________________________________________               _________________ 
       (науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали)                                                                        (підпис)                                                                                      
  
Члени комісії: 
1. __________________________________                       __________________ 
              (науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали)                                                                 (підпис)                                                                                      
                                                                                
2. ______________________________________                 __________________ 
              (науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали)                                                                  (підпис)                                                                                      
    
3. ______________________________________                 __________________ 
              (науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали)                                                                   (підпис)                                                                                      
                                                                                 
4. ______________________________________                __________________ 
          (науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали)                                                                   (підпис)                                                                                      
                                                                                                                                                                            
 
 
 
 
 
 
 
                                                                            
 Примітки:  
1.Перша сторінка індивідуального завдання на кваліфікаційну магістерську роботу заповнюється студентом під 
керівництвом наукового керівника, друга — науковим керівником                           
2. Порушення студентом термінів подання заяви на затвердження теми кваліфікаційної магістерської роботи, 
погодження з керівником індивідуального завдання, несвоєчасне завершення розділів та роботи в цілому є підста-
вою для його відрахування з університету як такого, що не виконує навчальний план. 
 
 
 
 
 
4 
 
З М І С Т 
  Стр. 
ВСТУП 3 
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ НЕБЕЗПЕКИ ВІД ЗСУВІВ ПІД ВПЛИВОМ 6 
СЕЙСМІЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ 
 1.1. Аналіз небезпеки від зсувів на території України 6 
 1.2. Небезпека від зсувів по всьому Світі 15 
 1.3. Залежність фізико-механічних характеристик ґрунту від дина-  
мічних впливів 22 
 1.4. Методи врахування сукупної складності в умовах невизначено-  
сті 26 
1.5. Висновки 34 
РОЗДІЛ 2. ЗАХОДИ ІНЖЕНЕРНОГО ЗАХИСТУ ОБ’ЄКТІВ ВІД 36 
ЗСУВНИХ І ОБВАЛЬНИХ ПРОЦЕСІВ 
 2.1. Інженерні споруди для захисту від зсувних і обвальних проце-  
сів 36 
 2.2. Класифікація, види і конструкції підпірних стін 38 
 2.3. Ефективні конструкції з підпірних стін 44 
 2.4. Висновки 56 
РОЗДІЛ 3 ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСРУКЦІЇ ПІДПІРНОЇ СТІНИ 57 
З КОНТРФОРСАМИ 
 3.1. Протизсувна підпірна  стіна з контрфорсами 57 
 3.2. Зміни в конструкції підпірної стіни з контрфорсами 62 
 3.3 Техніко-економічна ефективність запропонованих змін 67 
 3.4 Висновки 71 
РОЗДІЛ 4 ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ ЦЕМЕНТНО-ПІЩАНИХ 72 
РОЗЧИНІВ З РІЗНИМИ НАПОВНЮВАЧАМИ ДЛЯ ВЛАШТУ-
ВАННЯ ПІДІПРНИХ СТІН 
 4.1. Дослід №1 – Дослідження міцності цементно-піщаного розчи-  
ну з використанням наповнювача із крихти з піноблоків 73 
 4.2. Дослід №2 – Дослідження міцності цементно-піщаного розчи-  
ну з використанням наповнювача із тирси 82 
 4.3. Дослід №3 – Дослідження міцності цементно-піщаного розчи-  
ну з використанням наповнювача із склотканини 92 
4.4. Висновки 100 
ВИСНОВКИ 102 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 103 
5 
 
ВСТУП 
 
Актуальність дослідження. Понад 90% території України мають складні 
ґрунтові умови. Тому непередбачені зміни техногенних і природно-геологічних 
факторів, які визначають стан ґрунту, можуть спричинити небезпечні деформа-
ційні процеси, які можуть призвести до катастроф і аварій. Зсувні процеси зай-
мають перше місце в Україні за кількістю завданих збитків, а землетруси зай-
мають друге місце у світі. 
Загострення сейсмічних подій у Чорноморському регіоні та Вранча, а та-
кож у всьому світі, підвищило небезпеку сейсмічних інцидентів в Україні. У 
результаті це призвело до зростання фактора, відповідального за зсуви. 
Наслідки цих подій призвели до значного посилення зсувів і зсувної небезпеки 
в сейсмонебезпечних районах України (Чернівецька, Одеська області та Авто-
номна Республіка Крим). 
Загалом на території України було виявлено 23 000 зсувів. Найчастіше 
зсуви, які відбуваються на укосах різної крутизни, мають руйнування розміром 
від 5-100 м до 200-300 м по фронту та 15-200 м по падінню укосу, а іноді й 
більше. Великі зсуви можуть містити сотні тисяч кубічних метрів порід. 
Для забезпечення безпеки житлових і нежитлових забудов від зсувних і 
обвальних процесів використовується  конструкції інженерного захисту – палі-
шпонки, анкери, контрфорси, контрбанкетки, підпірні стіни. Найбільш популя-
рною конструкцією є підпірні стіни. . Їх зводять для утримання від обвалення 
укосів, насипок і виїмок залізниць та автомобільних доріг, як протизсувні та 
протиобвальних споруд на підходах до порталів тунелів, для захисту дорожньо-
го земляного полотна від розмивів, а також під час будівництва причальних 
споруд. 
Одна з центральних проблем будівництва підпірних стін на об'єктах 
будівництва пов'язана з необхідністю розробки та впровадження конструкцій, 
що забезпечують зниження матеріальних та трудових витрат, підвищення несу-
чої спроможності та надійності споруд на етапах зведення та експлуатації.. 
6 
 
Тому виникає необхідність у вдосконалені чи розробці підпірних стін, 
які будуть задовольняти сучасні потреби. 
Мета роботи – є вдосконалення технології влаштування протизсувних 
споруд шляхом впровадження нових типів підпірних стін або комбінації існую-
чих і нових видів конструкцій інженерного захисту. 
Задачі досліджень: 
Для досягнення даної мети було поставлено такі задачі:  
–  виконати аналіз небезпеки від зсувів під впливом сейсмічнго наванта-
ження на території України та всього Світу; 
–провести аналіз залежності фізико-механічних характеристик ґрунту від 
динамічних впливів; 
– проаналізувати існуючі у Світі заходи інженерного захисту об’єктів від 
зсувних і обвальних процесів, їх класифікація і види конструкцій;  
– розробити нові види конструкцій інженерного захисту;  
–  дослідити цементно-піщані розчині для підпірних стін із різними вида-
ми наповнювачів. 
 Об’єкт дослідження підвищення надійності підпірних стін з контрфор-
сами.   
 Предмет дослідження  є встановлення закономірностей роботи ефектив-
ності конструкцій з підпірних стінок у різних конструктивних вирішеннях.  
Наукова новизна отриманих результатів: 
 класифіковано види і конструкції підпірних стін; 
 для підвищення надійності та довговічності підпірної стіни з 
контрфорсами розроблена п’ята з дуговим фундаментом;  
 проведено аналіз міцності цементно-піщаних розчинів із різними 
видами наповнювачів. 
 
 
 
 
7 
 
 
Практичне значення отриманих результатів: 
Структура і обсяг роботи. Магістерська робота складається зі вступу, 
чотирьох розділів, загальних висновків і списку використаних джерел. Обсяг 
роботи складає 105 сторінки, 117 рисунків, 10 таблиць, список використаних 
джерел з 32 найменувань. 
8 
 
РОЗДІЛ 1  Аналіз небезпеки від зсувів під впливом сейсмічного навантаження 
 
 
1.1. Аналіз небезпеки від зсувів на території України 
 
Як відомо, Україна відноситься до країн з високою густотою населення 
та швидким розвитком промислових і сільськогосподарських галузей. З цієї 
причини геологічні навантаження та процеси, що відбуваються в Україні, пере-
вищують аналогічні показники сусідніх країн у 5-15 разів. Майже 90% терито-
рій населених пунктів піддаються впливу постійно діючих небезпечних геоло-
гічних процесів [6]. Протягом останніх трьох років РНБО України підвищила 
рівень сейсмічної загрози в південних і південно-західних областях, а також 
ймовірність відповідних зсувних явищ. 
  Сейсмічність України проявляється в західних , південно-західних та в 
південих районах, де виділяються два основні сейсмічні регіони: Карпатський і 
Кримсько-Чорноморський(рис.1.1). 
Землетруси з вогнищами у Закарпатті, Карпатах і Прикарпатті, а також на 
прилеглих територіях Польщі, Словаччини, Угорщини та Румунії, є ознаками 
сейсмічності Карпатського регіону. Закарпаття має найвищий рівень сейсмоак-
тивності. 
На території західних областей України (за період з XVII століття до на-
шого часу) землетруси характеризуються в основному глибинами вогнищ (h) 2-
10 км і манітудами (М)<5.5. Внаслідок малої глибини ці землетруси виклика-
ють локальні коливання на поверхні грунту з інтенсивністю до 7-7.5 балів. Такі 
коливання відчуваються на Закарпатті від глибших (h=35  км) і більших за ве-
личиною (М=6.8) землетрусів , вогнища яких розташовані в Румунії (Пішкольц) 
на відстані близько 60 км від кордону України. У Передкарпатті найбільший 
землетрус з достовірно описаних мав місце у 1875 році в районі м. Великі Мос-
9 
 
ти (Львівська область). Він характеризувався магнітудою М=5.3, з глибиною 
вогнища h=19 км і відчувався в епіцентріальній зоні з інтенсивністю 6 балів. 
На значну частину території України впливають підкоркові землетруси із 
зони Вранча в Румунії (район зчленування Східних і Південих Карпат). Вогни-
ща землетрусів, здатні спричинити мікросейсмічні прояви, розташовані в мантії 
на глибині від 80 до 190 км на території України.  Місцеві землетруси мали 
найвищі значення 7.6.  Землетруси зони Вранча відбуваються на великій тери-
торії, від Греції на півдні до Фінляндії на півночі, завдяки глибинам і великим 
магнітудам. 
На картах епіцентрів показано вогнища землетрусів у зоні Вранча, які по-
чинаються з XI століття та мають магніту від 3,5. Найбільш визначені ізосейсти 
найсильнішого землетрусу, який стався в районі Вранча за останні два століття. 
Для побудови ізосейст використано опубліковані матеріали, а для землетрусів 
1977-1990 років- дані авторів. 
Сейсмічність Кримсько-Чорноморського регіону визначається епіцентра-
ми землетрусів, розташованих в акваторії Чорного моря, поблизу Південного 
берега Криму, які характеризуються найвищими на території України показни-
ками - магнітудами до 6.8. На карті епіцентрів землетруси Криму представлені з 
магнітудами, вищими за 2.0, за період спостережень з I віку до н. е. до ниніш-
нього часу. У рівнинній частині Криму і Азовському морі показані вогнища зе-
млетрусів з магнітудами, вищими за 1.0. 
Дельта Дунаю є окремим сейсмічним районом.  У минулому тут відбува-
лися землетруси з максимальною магнітудою близько 7, і це разом із землетру-
сами в зоні Вранча створює серйозну загрозу для Одеської області. 
За останні сто років на центральній території України , зокрема в межах 
Українського щита , зареєстровано небагато землетрусів з невеликою глибиною 
вогнища (5-10 км ) і невеликими магнітудами (M = 3,5-4,0). Ці землетруси мали 
локальний характер сейсмічного впливу. Найсильнішим у східній частині Укра-
10 
 
їни вважається землетрус 1913 року поблизу м. Куп'янська (магнітуда 3.5, лока-
льні коливання інтенсивністю до 5-6 балів). В західних областях України , поб-
лизу смт. Микулинці в Тернопільській області 3 січня 2002 року відбувся зем-
летрус з магнітудою 4, який в епіцентрі мав інтенсивність 6 балів з 7-ми баль-
ними ефектами на ослаблених ґрунтах. До цього вказана територія  вважалася 
5-ти бальною. 
Національна мережа сейсмічних спостережень України складається з 18 
сейсмічних станцій і 14 комплексних геофізичних станцій. Найстаршою з них є 
сейсмічна станція «Львів», заснована в 1899 році. Включена до Глобальної сей-
смічної мережі сейсмічна станція «Київ» була створена в 1994 році [5].
 
Рис.1.1 Карта сейсмічності України 
За своєю геологічною структурою та топографічними умовами Україна 
стикається з постійними геологічними змінами. У цих небезпечних змінах 
11 
 
зсуви стали дуже поширеними, кількість яких перевищила за 23 тис. і продов-
жує збільшуватися. Спостереження по зсувних деформаціях набули активного 
розвитку на територіях Чернівецької, Одеської, Закарпатської, Полтавської, 
Івано-Франківської областей і на узбережжях Азовського та Чорного морів. 
До найбільш небезпечних екзогенних-геологічних процесів(ЕГП) за вели-
чиною збитків, завданими господарським об’єктам, належать: зсуви, карст, під-
топлення, абразія, селі тощо. Поширення та інтенсивність прояву ЕГП визна-
чаються особливостями геологічної та геоморфологічної будови території, її 
тектонічним, неотектонічним та сейсмічним режимом, а також гідрогеологіч-
ними, кліматичними, гідрогеологічними палео – та сучасними умовами. 
Залучення територій розвитку природних геологічних процесів у сферу го-
сподарювання, що супроводжується незбалансованою господарською діяльніс-
тю, створює передумови для активного розвитку ЕГП та призводить до неми-
нучих змін геологічного середовища. 
Активна господарська діяльність викликала поширення зсувів в понад 
200 містах і селищах міського типу. Активізація зсувів у місцях забудови нега-
тивно впливає на безпеку споруд і будівель, функціонування господарських 
об’єктів і територій в цілому(рис.1.2)[4].. 
12 
 
 
Рис.1.2 Поширення зсувів на території України 
Карст — це інженерно-геологічний процес, який відбувається, коли вода 
потрапляє в розчинні гірські породи. Він є особливо небезпечним, оскільки йо-
го раптова активізація може призвести до миттєвих провалів або осідань земної 
поверхні. На 74,2 відсотка території України є породи, які можуть карстоутво-
рюватися в певних умовах. Загальна кількість карстопроявів перевищує 27 ти-
сяч одиниць. 
Розвиток карсту на території України має регіональні відмінності, які 
пов’язані з нерівномірним розподілом площ порід, здатних до карстування, ха-
рактером прояву процесу (підземні та поверхневі прояви) та щільністю розпо-
2
ділу карстопроявів, що змінюється від 1-10 до 60 шт /км (рис.1.3) [4]. 
13 
 
 
Рис. 1.3 Розвиток карсту на території України 
Одним із найбільш поширених геологічних процесів у наш час є підтоп-
лення. Підйом рівня ґрунтових вод і постійне порушення природного режиму 
зволоження є основою цього процесу, який призводить до несприятливих змін 
геологічного середовища. 
Активізація процесу створює надзвичайні ситуації, які погіршують ви-
робничі умови. За останні три десятиліття площа сталих проявів підтоплення 
зросла майже у 8 разів і складає 13,2% території країни, включаючи 4754 насе-
лених пункти (рис.1.4). 
У залежності від основного джерела підтоплення і комплексу впливових 
чинників, підтоплені території поділяються на три типи: 
1) Підтоплення в природних умовах. Джерела підтоплення природні – 
атмосферні опади (талі, паводкові та дощові води), баланс ґрунтових вод не по-
рушений. До цього типу відноситься територія Полісся (Волинська, Житомир-
14 
 
ська, Рівненська області та північна частина Київської), а також північна части-
на Львівської та Тернопільської областей. 
2) Підтоплення природно-техногенне. Баланс ґрунтових вод слабо по-
рушений або порушений внаслідок збільшення їх живлення, що пов’язане зі 
зниженням природного дренування території. Такий тип підтоплення має місце 
в центральних та південних регіонах України: у Дніпропетровській, Запорізь-
кій, Харківській, Луганській, Донецькій та на півночі Одеської, Миколаївської 
та Херсонської областях. 
3) Підтоплення техногенне. В порушених умовах з порушенням бала-
нсу ґрунтових вод під впливом господарської діяльності, переважають техно-
генні джерела підтоплення – зрошувальні системи, канали, водосховища, став-
ки, в населених пунктах – мережі водопостачання та водовідведення. Ділянки 
техногенного підтоплення існують в межах всієї території України. До числа 
найбільш підтоплених відносяться: Херсонська, Одеська, Миколаївська, Дніп-
ропетровська, Запорізька, Полтавська, Харківська та Донецька області[4]. 
 
Рис. 1.4 Підтоплення на території України 
15 
 
Абразія — це процес механічного руйнування гірських порід хвилями та 
течіями на узбережжі та берегах лиманів. Інтенсивна абразійна діяльність акти-
візує зсуви на узбережжях морів і лиманів. Внаслідок замочування нестійких 
гірських порід узберіжжя абразія сприяє розвитку процесу зсувоутворення. 
На великій частині Азово-Чорноморського узбережжя продовжується 
руйнація узбереж, головним чином у районах Південного берегу АР Крим, До-
нецької, Запорізької, Миколаївської, Одеської та Херсонської областей, через 
поєднання абразійних і зсувних процесів. 
Довжина абразійних берегів у межах України складає 914 км на Чорному 
морі та 253 км на Азовському. Швидкість абразії вздовж рекреаційних терито-
рій коливається в інтервалі 5-20 м/рік. Значна щільність населення, тенденція 
до хаотичної забудови прилеглої території, збільшення техногенного наванта-
ження призводять до деградації Азово-Чорноморського узбережжя та його 
втрати на окремих ділянках(рис.1.5)[4]. 
 
Рис. 1.5 Карта абразійних берегів на території Україні  
Селі – це короткочасні гірські потоки, які складаються із суміші води і 
великої кількості твердого матеріалу. Поширення та інтенсивність сельського 
16 
 
процесу в гірських і передгірських районах Карпат і Криму залежать від особ-
ливостей тектонічних, неотектонічних і сейсмічних режимів гірських зон, а та-
кож від геологічної структури, геоморфологічних і гідрологічних умов, клімату, 
діяльності людини та інших факторів. 
Відповідні умови для сходження селів у межах регіонів Складчастих Ка-
рпат, Закарпатському прогині та Гірському Криму сформувалися на 70% тери-
торії гірських водозборів (переважно у низькогір’ях). В АР Крим селевими ба-
сейнами зайнято 3% площі, в Закарпатській області – 40%, Чернівецькій – 15%, 
Івано-Франківській – 33%, Львівській – 8%(рис.1.6). 
У Карпатському регіоні виявлено 219 селевих водозборів. Найбільшою 
селеактивністю характеризуються басейни р. Черемош і Прут[4]. 
 
Рис.1.6 Поширення та інтенсивність селового процесу у гірських та передгірсь-
ких Карпат і Криму 
Дослідження з питань захисту будівель та споруд від руйнівних дій проце-
сів, що виникають в складних ґрунтових умовах, виконувало багато фахівців і 
17 
 
наукових колективів. Найбільш значний внесок зробили відомі фахівці        
М.Ю. Абелєв, Е. В. Безугла, А.І. Білеуш, О.А. Бартоломій, В.В. Бойко, І.П. Бой-
ко, Ю.Л. Вініков, О.О. Вовк, М.Н. Гольдштейн, М.Г. Демчішин, 
О.М.Дранніков, М.Ф. Друкований, М. П. Дубровський, М.Л. Зоценко, В.А. Іл'ї-
чов, Б.Б. Корчевський, Ю.О. Кіричек, Е.Я. Кільвандер, С.М. Клєпіков, М.В. Ко-
рнієнко, В.Г. Кравець, І.М. Літвінов, П.З. Луговий, М.М. Маслов, Ю.І Немчи-
нов, О.В. Новський, О.О. Петраков, В.М. Пивонос, А.М. Рижов, Н.С. Ремез, 
А.М. Самедов, Ю.О. Соболєвський, В. В. Соколовський, В.Г. Таранов, О.М. 
Трофимчук, Г.І. Черній, Г.М. Шахунянц, В.Б. Швець, О.В. Школа, B.C. Шока-
рєв, Є.О. Яковлєв та ін. [7-11]. 
Наукові роботи у цьому напрямку достатньо різнопланові. Частину їх при-
свячено дослідженням у тих чи інших конкретних умовах розвитку деформа-
ційних ґрунтових процесів. У цих дослідженнях після тривалих спостережень у 
натурних умовах на емпіричній основі розроблялись розрахунки очікуваних 
осідань та деформацій земної поверхні, розмірів вирв обвалення та інших пока-
зників, що характеризують перебіг та прояви дій цих процесів на земній повер-
хні. Інші роботи присвячено дослідженням розрахунків споруд і будівельних 
конструкцій в зонах дій цих процесів. На основі цих досліджень для окремих 
деформаційних і руйнівних процесів, що виникають у складних ґрунтових умо-
вах, розроблено методи розрахунків оптимального або максимально можливого 
рівня осідань і деформацій, та методи розрахунків за цими показниками опти-
мальних конструктивних і ґрунтових захисних заходів, призначених для запобі-
гання пошкодженням та руйнаціям конструкцій будівель і споруд. Проте ці ро-
зробки охоплюють далеко не всю різноманітність геотехнічних ускладнень те-
риторії України. 
1.2. Небезпека від зсувів по всьому Світі 
 
Тектонічні процеси є основною причиною землетрусів. Тектонічні плити 
складають жорсткі блоки землі, які складаються з підстильної шару верхньої 
мантії, також відомого як літосфера. Залежно від зовнішнього руху плити або 
18 
 
піднімають одну (подібно до торосіння льодяних глиб), або розсовують край 
стикання . Коли вони з'єднуються, спостерігається землетрус. В окремій ло-
калізованій частині землі виявлена пружна енергія швидко вивільняється під 
час землетрусу. У товщі земних надр суцільність гірських порід руйнується, 
іноді до сотень кілометрів. Частина вивільненої енергії переходить у пружні 
коливання — сейсмічні хвилі, які, досягаючи земної поверхні, викликають ко-
ливання ґрунту, зокрема й руйнівні.  
Найінтенсивнішими та небезпечними для будівель є поздовж-
ні і поперечні сейсмічні хвилі. Зміщення частинок у поздовжніх хвилях відбу-
вається в напрямку їх поширення, перемінно стискуючи та розтягуючи речови-
ну гірських порід. 
За допомогою статистики можна виділити найбільші землетруси зафіксо-
вані людьми, більша їхня кількість розташована на стику літосферних 
плит(рис.1.7.)[12]. 
 
Рис.1.7 Епіцентри землетрусів (1963-1998) 
28 грудня 1908 року Мессінський землетрус магнітудою 7.5 балів виник 
між Сицилією і Апеннінським півостровом зруйнував такі міста як Мессіна і  
Реджо-Колабрія та забрав життя приблизно 200 тисяч людей. 
19 
 
1 вересня 1923 року Великий землетрус Канто магнітудою 8.3 бали ви-
ник в Японії наніс сильну шкоду таким містам як Токіо і Йокогама. Було зафік-
совано 356 земних поштовхи і за даними піднімалися хвилі висотою до 12 мет-
рів. Внаслідок землетрусу загинуло більше 100 тисяч людей. 
6 жовтня 1948 року Ашхабадський землетрус магнітудою 7.3 бали виник 
біля міста Ашхабад, який зруйнував повністю місто та вбив приблизно 35 тисяч 
людей(рис.1.8). 
 
Рис.1.8 Ашхабадський землетрус 
22 травня 1960 року Великий Чилійський землетрус магнітудую 9.5 ба-
лів виник в Чилі. Забрав життя близько 6 тисяч людей, залишки цунамі, які ви-
никли через землетрус, досягали берегів Японії(рис.1.9). 
20 
 
 
Рис.1.9 Чилійський землетрус 
17 серпня 1999 року Ізмітський землетрус магнітудою 7.6 балів виник 
біля міста Ізмит в Турції. Внаслідок землетрусу загинуло 18 тисяч людей та 44 
тисячі було поранено(рис.1.10).  
 
Рис.1.10 Наслідки землетрусу в місті Ізмит 
21 
 
12 травня 2008 року Сичуанський землетрус виник в китайській провін-
ції Сичуань, він відчувався в Пекіні і Шанхаї, відчувалися в сусідніх країнах: 
Індії, Пакистані, Тайланді, Бангладеші, Монголії, Росії. Внаслідок землетрусу 
загинуло 69197 людей, пропало безвісти 18 тисяч людей і 288 тисяч людей за-
знали ушкоджень(рис.1.11). 
 
Рис.1.11 Наслідки землетрусу в провінції Сичуань 
6 лютого 2023 року землетрус на території Туреччини та Сирії магніту-
дою 7.8 балів. Внаслідок землетрусу загинуло 41 тисяча людей(рис.1.12). 
22 
 
 
Рис.1.12 Наслідки землетрусу в Туреччині та Сирії 
Значний внесок в дослідження зсувів та зсувної небезпеки зробили інозем-
ні вчені. Чеськими вченими J. Zalesky, L. Lamboi, J. Pruska виконано два проек-
ти з довготермінового моніторингу історичних будинків та моніторингу зсувів 
[12, 13], в яких використовується комбінація різних геотехнічних та геодезич-
них методів.  
Вченими M. Avsar, A. Bouazza та A. Ozturk застосовано спектральний ана-
ліз для дослідження поверхневих хвиль, отриманих під час програми дослі-
джень зсувонебезпечного майданчика в твердих породах у Каліфорнії [14-15]. 
Інтерполяцію було виконано з використанням геотехнічних припущень до тен-
денцій просторової моделі в масі порід. Ними доведено, що інтерполяційний 
метод може бути використано для карти просторового розподілу швидкості зрі-
зу на встановленій глибині.  
S.I. Matsiy, K.Sh. Shadunts і E.V. Bezuglova надали результати досліджень, 
виконаних на п’яти насипах з висотою 12 м. Сейсмічне зондування дало мож-
ливість визначити ступінь гетерогенності ґрунтового масиву. Оцінено стабіль-
ність укосу насипу в умовах небезпеки зсуву [16]. 
23 
 
З технологічної та будівельної практики відомо, що є значне різноманіття в 
деталях різних проектних підходів щодо укріплення ґрунтів в Європі. A. Batog, 
R. Izbicki. K. Szczesniak розглянули можливість чисельного моделювання, ста-
тистичного аналізу укріплених укосів, особливість введення нових стабіліза-
ційних технологій [17]. В цих роботах показано деякі практичні застосування із 
сьогоднішньої інженерної практики в Нижній Сілезії (Польша). 
Французькими вченими A. Droniuc і J. Magnan представлено дослідження 
несучої здатності неглибоких фундаментів, розташованих біля укосу, з ураху-
ванням форми фундаменту та зміни ексцентриситета навантаження [18, 19]. Ре-
зультати, отримані з використанням нормалізованого кінематичного методу, 
розробленого в лабораторії СРС (Франція), порівнюються з аналітичними рі-
шеннями та результатами експерименту з випробування моделей. 
Спостереження за укосами P. Jennings було проведено на ірландській залі-
зниці [20]. Дані спостережень для південно-західного регіону, який має прибли-
зно 600 ґрунтових укосів, вказали на декілька проблем щодо нестабільності 
укосів. Середній нахил укосу становив 38° із середньою висотою близько 5 м. 
Було виявлено близько 6% нестабільних укосів. Найбільші проблеми нестабі-
льності спостерігались на укосах, де раніше вже були обвалення та динамічні 
коливання. 
Серія числових аналізів та випробувань на центрифуговій моделі вченими 
A.M. McNamara, S.E. Stallebrass R.N. Taylor була виконана для визначення ефе-
ктивності забурюваних паль, встановлених на рівні формування виїмки, для 
зменшення зсувів ґрунту позаду змонтованих підпірних стінок [21, 22]. Дослі-
дження показали, що такі заходи були ефективними для зменшення зміщень, 
хоч магнітуда зміщення, яку отримали з центрифугових випробувань, не повні-
стю відповідала результатам чисельного моделювання. 
Від зсувів на природних та штучних укосах хронічно страждає Данія. В бі-
льшості аварій вода є каталізатором зсувів, що також поєднується з недотри-
манням законів механіки ґрунтів. Датськими вченими J.S. Steenfelt, C.S. 
Serensen описано три випадки зсуву укосів (2 природні і 1 штучний) та відпові-
24 
 
дні судово-геотехнічні інженерні дослідження та рекомендації [23]. 
Малайзійськими вченими S. Lee, B. Pradhan представлено огляд застосу-
вання геоінформатики в управлінні ризиками з акцентом на зсуви і аналіз дос-
ліджень зсувних катастроф у Малайзії, де одним із домінуючих зсувопровоку-
ючих факторів є землетруси. Різні компоненти геоінформатики можуть викори-
стовуватися на різних стадіях дослідження цих процесів [24]. Спеціальний ак-
цент зроблено на дослідження недавнього катастрофічного зсуву “Bukit 
Antarabangsa” [24]. 
1.3. Залежність фізико-механічних характеристик ґрунту від динаміч-
них впливів 
 
Фізико-механічні властивості ґрунту та характер протікання геологічних 
процесів змінюються через динамічні навантаження, які зазнають геологічні 
тіла у хвильових полях під час природних і техногенних землетрусів, а також 
вібрації, спричинені транспортом і механізмами. Ці зміни в основному визна-
чають зміни в інженерно-геологічних умовах ділянок. Ці зміни можуть відбува-
тися відразу (під час сейсмічних хвиль) або через певний час після їх затухання. 
Сейсмічні хвилі зменшують несучу здатність ґрунту в основах будівель, іноді 
до критичного рівня. Гравітаційні деформації та дислокація ґрунту спостеріга-
ються на укосах. Землетруси, які мають інтенсивність понад 6 балів за шкалою 
МSК, нерідко спричиняють зміни подій на укосах, де для цього склалися певні 
умови, таких як наявність запасів рухомого матеріалу, достатня висота та кру-
тість укосу, перезволоження та перевантаження ґрунту, утворення ослаблених 
поверхонь і зон, розколів і тріщин. 
Постдинамічні деформації укосів виникають через зміни, які відбуваються 
в масиві гірських порід, що прилягають до укосу під час проходження сейсміч-
них хвиль. Ці зміни сприяють розвитку ослаблених зон і накопиченню маси по-
рід, які можуть бути охоплені зсувами. Найчастіше в цих випадках відбувається 
порушення гідрогеологічного режиму водоносних горизонтів, що дренуються 
на укосах; це призводить до руйнування стійких шляхів фільтрації ґрунтових 
25 
 
вод, що призводить до підвищення рівня та збільшення гідростатичного та гід-
родинамічного тисків. 
Природні укоси, а також укоси земляних споруд, що знаходяться в зонах 
впливу техногенних землетрусів або зазнають  тривалих впливів коливань від 
техногенних джерел, потребують перевірки щодо можливості проявів руйнів-
них гравітаційних процесів – зсувів, обвалів, селів, опливин.  
Під час процесу мікросейсмічного районування необхідно враховувати ба-
гато факторів, включаючи укоси, їхні морфометричні характеристики, геологі-
чну структуру та гідрогеологічні умови. Ці фактори також мають бути врахова-
ні під час визначення умов забудови, обсягів і методів проведення інженерної 
підготовки території та необхідності проведення заходів щодо інженерного за-
хисту. Слід враховувати також впливи техногенезу на сейсмічність території, 
що може відбуватися за напрямком трансформації сейсмічного ефекту, зрос-
тання сейсмічної інтенсивності, провокування, а інколи і формування нових 
сейсмогенеруючих осередків.  
Вивчення механізмів впливу землетрусів на елементи рельєфу та вивчення 
макросейсмічних явищ у масивах порід, що прилягають до укосів, дозволяє ви-
значити характерні особливості розвитку сейсмодеформацій і сейсмодислока-
цій, які проявляються на укосах.  Вихід сейсмічних хвиль з осередку землетру-
су (епіцентру) і проходження їх через різні  шари порід супроводжується яви-
щами дифракції, інтерференції, зміни швидкості проходження хвиль, зміни ам-
плітуд коливань. Відношення швидкостей  поширення подовжніх a0  і попереч-
a
них b0  хвиль у скельних ґрунтах становить 0 =1,73. Швидкість поширення по-
b0
довжніх хвиль в осадових породах змінюється від 2000 до 5000 м/с, у гранітах  
дорівнює 5000 – 6000 м/с, у базальтах - 6500 –7500 м/с і в ультраосновних по-
родах – гіпербазитах верхньої мантії вона перевищує 8000 м/с. У таблиці 1.1. 
наводяться дані про  періоди і частоти коливань, викликаних проходженням 
сейсмічних хвиль у різних породах. 
26 
 
Для споруд особливо небезпечні прискорення, що виникають в породах 
основ. Сейсмічні прискорення  залежать від амплітуди  A  і періоду T  коли-
вань [30]: 
4A 2
        .      
2 (1.1)
T
Таблиця 1.1 
Періоди і частоти сейсмічних коливань у різних  породах 
-1
Породи Періоди Т(с) Частоти  f(c ) 
Граніти, діорити, базальти  0,005 – 0,0003   200 – 3000   
Вапняки, піщаники, конгломерати  0,01 – 0,0005   100 –  2000  
Туфи вулканічні, черепашники  0,015 – 0,001    70 –  1000 
Галечники, гравій  0,03 – 0,003    30 – 300  
Піски, попели  0,04 – 0,004      25 -250  
Супіски, суглинки, глини, леси  0,05 – 0,0025        20 -400  
 Водонасичені піски, супіски, суглинки   0,1 – 0,01    10 -100  
Високі градієнти укосів, ослаблені зони та тріщини посилюють вплив зем-
леструсів на ґрунти присхилових масивів. Геометричні характеристики укосів, 
їх орієнтація відносно напрямків поширення хвиль, наявність западин, терас і 
виступів значною мірою впливають на амплітудний і спектральний склад коли-
вань. Як показали дослідження, боковий підхід імпульсів призвів до несимет-
ричного хвильового поля на протилежних укосах долин, також відомих як бор-
ти каньйонів. Верхні частини укосів за наявності заколів і делювіально-зсувні 
укосні відклади найбільш чутливі до струсів. 
У умовах вібрації глинисті ґрунти (легкі, середні та важкі суглинки з воло-
гістю від 20 до 30%) можуть втрачати міцність від 15 до 80 відсотків. Розущі-
льнення ґрунту зростає зі збільшенням амплітуди коливань, і воно наближаєть-
ся до мінімального значення вже при амплітуді від 1,5 до 2 мм. Частота коли-
вань більше впливає на міцність ґрунту. При частоті коливань до 20 с-1 розущі-
льнення збільшується, але коли частота збільшується до 30 с-1 розущільнення 
стабілізується та іноді зменшується.  
27 
 
Встановлено також, що імпульсний режим вібрації викликає більші розу-
щільнення ґрунту, оскільки максимальна потужність імпульсних впливів вища 
за гармонічні [30]. Випробування на зрушення зразків глин  при вібрації пока-
зали, що помітне зниження їх опору зрушенню  починається при амплітудах до 
-1 -1 
120 мкм і частотах 180 с , а при амплітудах 600-700 мкм – з частот 80 с і бі-
 
льше. Щільні глини  з багатьма різноорієнтованими дзеркалами ковзання мають 
більшу чутливість до струсів, ніж глини з аморфною структурою. Експеримен-
ти з динамічними навантаженнями на ґрунти в більшості випадків показують, 
що зміни структури і стану ґрунтів після припинення дії  таких навантажень 
повністю або частково відновлюються. 
У районах з сейсмічністю понад 6 балів  під час розрахунку стійкості 
укосів враховується дія сейсмічної сили, причому напрямок її дії вибирається 
найбільш несприятливим.  Рівнодійна R сили тяжіння Р і сейсмічної сили Q бу-
де дорівнювати: 
2 2
    R  Q  P .      (1.2) 
Силу Q  можна визначити 
    Q  am  P,     (1.3) 
де  т – маса, що зазнає дії прискорення сейсмічної хвилі; а – величина сейсміч-
ного прискорення, що  визначається за даними,  наведеними в таблиці 1.2; μ– 
коефіцієнт динамічної сейсмічності, що визначається як відношення приско-
рення землетрусу а до прискорення сили тяжіння g. 
Враховуючи (1.2), з (1.3) отримаємо 
2
    R  P 1  .      (1.4) 
Кут нахилу рівнодійної сили R до вертикалі   визначається за виразом 

    tg  .       (1.5) 
P
28 
 
Таблиця 1.2.  
Вплив землетрусів на укоси 
    Бал       М   а  к  симальне Характер деформацій і дис- Коефіцієнт Умовне збіль-
за МSК прискорення локацій укосів. 3міни на динамічної шення 
-2 
         мс  поверхні. сейсмічності кута нахилу 
        μ      (Δα˚) 
      5  0,1 – 0,2   Рідкі випадки зсувів 0,01 – 0,02           1,0 
      6             0  , 2 – 0,3  Окремі випадки  зсувів-  0,02 – 0,03     1,5 
спливів  
      7   0,3 – 0,6   Зсуви на крутих укосах   0,03 – 0,06     2,0 
      8  0,6 –1,0  Зсуви в пухких породах на  0,06 – 0,10     3,0 
укосах середньої крутості 
      9  1,0 – 2,0 Зсуви і обвали на гірських   0,10 – 0,20     6,0 
укосах 
    10  2,0 – 4,0 Значні зсуви на укосах річ-    0,20 –0.40     15,0 
кових долин.Течуть піщані і 
глинисті грунти. Фонтани на 
укосах долин 
    11  4,0 – 8,0    Обвали і зсуви на всіх уко-     0,40 –0,80     30,0 
сах 
    12      ≥8    Значна перебудова ландша-        ≥ 0,80           ≥30 
фту 
Відповідно до даних, наведених у таблиці 1.2 (Δα  ), враховувати вплив те-
хногенних землетрусів від промислових вибухів на укоси також можливо за 
допомогою умовного збільшення кута на-хилу укосу α  . 
Під час розрахунку штучних укосів (насипи доріг, греблі, дамби ) дію сей-
смічності враховують додаваням до розрахункових зусиль сейсмічної сили Q, 
величину якої приблизно визначають як долю ваги грунту P, що зазнає сейсмі-
чних впливів. Значення коефіцієнта динамічної сейсмічності μ можна отримати 
з табл. 1.2 для землетрусів різної бальності. 
 
1.4. Методи врахування сукупної складності в умовах невизначеності 
 
У складних інженерно-геологічних умовах аналіз роботи основ будівель і 
споруд повинен враховувати їх подвійну природу. З одного боку, основа є одні-
єю з систем, відмова від якої призводить до повного руйнування капітального 
29 
 
об’єкту. З іншого боку, основа є важливим, хоча й дещо зміненим елементом 
геологічного середовища. Таким чином, різноманітність різних геологічних 
проявів повинна мати ефективне кількісно-якісне відображення у нормативній 
базі, конкретних технологіях будівельних робіт, навіть якщо вони є нульовими 
циклами, і заходах, спрямованих на запобігання несприятливим геологічним 
процесам під час експлуатації. Крім того, ефективність цих дій залежить від 
конкретних і загальних проявів цих процесів. 
У складних ґрунтових умовах можна розрахувати показники осідань і 
деформацій земної поверхні або розміри вирв обвалення під дією різних 
процесів за допомогою відомих розроблених детерміністських форм. Ці 
показники використовуються для визначення очікуваного стану пошкоджень і 
руйнувань конструкцій будівель і споруд. А далі може бути визначена ймовір-
ність виникнення такого стану. 
Існують 3 типи ймовірних відхилень параметрів конструкцій та основ: 
- випадковий розкид властивостей фізико-механічних характеристик ґру-
нтів та будівельних матеріалів; 
- ймовірнісні помилки людей і порушення технології; 
- випадковий характер природних геологічних процесів, у тому числі те-
хногенного походження. 
Кожна з перелічених груп потребує самостійного розгляду. У відповідності 
до, на понятійному рівні неконтрольовані людиною чинники поділяються на 2 
групи: 
- випадкові фіксовані чинники та процеси із відомими законами розподі-
лу; 
- невизначені чинники, для яких відома лише область значень або об-
ласть існування закону розподілу. 
У складних інженерно-геологічних умовах екзогенні геологічні процеси 
мають пріоритет або навіть руйнівну «співпрацю», коли йдеться про причини 
негaтивних геологічних процесів. Ці процеси утворюють складну, відкриту та 
здатну до самоорганізації систему в своїй сукупності. Різні стани цієї системи 
30 
 
регулюються енергетичними джерелами внутрішньої системи та зовнішніми 
впливами. Таким чином, хоча зовнішня дія може бути незначною та непоміт-
ною, вона виконує функцію «пускового механізму» і вводить систему в крити-
чні ситуації, де її розвиток важко прогнозувати. Найчастіше техногенна (антро-
погенна) дія, яка включає різноманітні виді діяльності, такі як підрізання та ро-
зчищення укосів, випас худоби, спорудження гребель, прокладання ґрунтових 
доріг, вирублення лісонасаджень, меліоративні заходи, поливне землеробство, 
непродумане будівництво, забруднення поверхневих і підземних вод, газові ви-
киди та інші, є причиною такої енергетично слабкої дії. Відповідно, для прогно-
зування розвитку цих процесів як у просторі, так і в часі необхідно враховувати 
техногенне навантаження як у кількісному, так і в якісному відношенні. 
Екзогенні процеси відбуваються в рамках «заборон», які накладаються ен-
догенними процесами (тло), антропогенною дією (стресове навантаження), 
впливом (гальмуючим або прискорюючим) процесами, які відбуваються разом 
або паралельно. Напруження структур відповідних полів екзогенних процесів 
збільшується з негативними впливами. Існує певний критичний рівень цієї на-
пруженості: нижче цього рівня структури екзогенних систем працюють досить 
добре, а вище відбувається зміна одних екзогенних структур іншими, що вреш-
ті-решт призводить до хаосу в геологічному середовищі. Альтернативним ме-
тодом є спостереження за станом навколишнього середовища, вивчення факто-
рів, що сприяють напруженості полів екзогенних процесів, і вжиття достатніх 
заходів щодо захисту територій. Щоб знизити рівень напруженості нижче кри-
тичного, потрібен розумний динамічний компроміс. Це є єдиним варіантом по-
передження наведеного хаосу. Кожна геоструктура, навіть найкраща, має «за-
родок» катастрофи. Ріст напруженості полів геоструктур може відбуватися з 
різними темпами, але завжди протягом певного періоду часу, коли межі між 
«нормальним» і «катастрофічним» станами розмиті. Тому потрібна фіксація 
сигнального "передкритичного" рівня напруженості, після досягнення якого 
необхідно вживати запобіжних заходів. 
Не було розроблено прямих методів оцінки ймовірності тих чи інших очі-
31 
 
куваних форм і ступенів пошкоджень і руйнувань конструкцій будівель і спо-
руд у складних ґрунтових умовах. У цьому випадку найкраще використовувати 
концепцію теорії ризиків. 
Ризик - це потенційна небезпека, ймовірність того, що якась ситуація приз-
веде до соціального або матеріального збитку, або потенційний збиток або нев-
дача в якійсь справі. Непередбачуваність і несподіваність небезпеки є ознаками 
ризику. 
«Шкала», яка використовує одиниці ризику для вимірювання рівня небез-
пеки, є загальноприйнятою «шкалою». З іншого боку, «ризик» — це векторна 
величина, яка складається з багатьох компонентів і характеризується збитком 
від дії того чи іншого небезпечного чинника, ймовірністю виникнення цього 
чинника та невизначеністю як у величинах збитку, так і ймовірності. Як прави-
ло, вектори нерівномірно розташовані як у просторі, так і в часі. 
Оцінка ризику - це аналіз виникнення і масштаби ризику в конкретній си-
туації. 
Ризик включає такі кількісні показники: 
1. Величину збитку. 
2. Ймовірність виникнення небезпечного чинника. 
3. Невизначеність у  величинах як збитку, так і вірогідністі. 
Термін «збиток» стосується реальних і потенційних соціальних і економі-
чних втрат, а також погіршення екологічної ситуації. Термін «ризик» викорис-
товується для опису ризиків, пов’язаних із достовірними подіями, які відбува-
ються з ймовірністю, рівною одиниці. У цьому випадку «ризик» дорівнює збит-
ку, а величина ризику дорівнює величині збитку. 
Таким чином, кількісна оцінка ризику є процесом оцінки чисельних зна-
чень ймовірності і наслідків небажаних процесів, явищ, подій. 
Термін «небезпека» стосується ситуації в довкіллі, коли під певними об-
ставинами можуть статися небажані події, явища або процеси (небезпечні фак-
тори), вплив яких на людину та довкілля може мати кілька негативних наслід-
ків [39]. Таким чином, «небезпека» — це стан, який постійно присутній у до-
32 
 
вкіллі і здатний спричинити небажану подію — появу небезпечного чинника. 
Таким чином, реалізація небезпеки - це зазвичай випадкове явище, і вірогід-
ність виникнення небезпечного чинника визначається цим явищем. 
«Безпека» - стан захищеності окремих осіб, суспільства і природного сере-
довища від надмірної небезпеки. 
До недавнього часу глобальні концепції безпеки базувалися на ідеї абсо-
лютної безпеки. Для запобігання аваріям були введені додаткові технічні при-
строї, такі як інженерні системи безпеки, а також організаційні заходи, спрямо-
вані на високий рівень дисципліни та суворі правила роботи. Такий інженерний 
детерміністський підхід вважався здатним гарантувати нульовий ризик і уне-
можливити будь-яку небезпеку для населення та навколишнього середовища. 
До останніх десятиліть ця стратегія була виправданою. Однак сьогодні 
концепція абсолютної безпеки стала неадекватною внутрішнім законам техно-
сфери та біосфери через безпрецедентне ускладнення виробництва та появу 
принципово нових технологій, а також значне зростання мережі транспортних і 
енергетичних комунікацій. Отже, суспільство зрозуміло, що в реальному житті 
неможливо створити «абсолютну безпеку» або нульовий рівень ризику, і 
прийшло до висновку, що слід прагнути досягти такого рівня ризику від небез-
печних факторів, який можна розглядати як «прийнятний». Необхідно обґрун-
тувати його соціальні та економічні переваги. Це означає, що рівень ризику від 
факторів небезпеки, пов’язаних із господарською діяльністю, є «прийнятним», 
якщо його величина (ймовірність реалізації або потенційний збиток) настільки 
незначна, що людина або суспільство в цілому готові піти на ризик заради 
отриманої при цьому вигоди у вигляді матеріальних і соціальних благ. 
Разом з об'єктивними ризиками, які існують не по волі індивіда (ризик від 
стихійних лих, від соціальних умов життя та ін.), існує так званий добровільний 
ризик. 
Незважаючи на те, що в усіх розвинених промислово країнах існує тенден-
ція до використання концепції прийнятного ризику, політика України, швидше 
за все, базується на ідеї абсолютної безпеки.  
33 
 
Поняття "ризик" містить велике коло завдань, що належать до трьох осно-
вних груп: 
1. Ризик, викликаний  природними чинниками ризику. 
2. Ризик, пов'язаний з індивідуальністю людини. 
3. Ризик господарський. 
Ризик тісно пов’язаний з витратами на будівництво, оскільки менший ри-
зик, прийнятий при проектуванні, означає, що конструкція буде дорожча. Ста-
тистичні дані визначають допустимий рівень ризику, який залежить від призна-
чення, ступеня відповідальності конструкції, умов експлуатації та терміну її 
служби. 
Для окремих простих завдань величина ризику рідко співпадає з величи-
ною ймовірності, але має особливий сенс, оскільки ризик, виражений числом, 
дозволяє правильно вирішити технічне завдання. Інженер використовує спро-
щення під час вибору розрахункової схеми споруди. Це означає, що розподіл 
зусиль в елементах споруди не буде повністю відповідати дійсному. Пев-
на частина конструкції  може бути зруйнована через несприятливі умови. Пра-
вильне рішення, яке гарантує міцність і довговічність будівлі, можна знайти 
шляхом використання теорії ризику. 
В. В. Болотін успішно використав модель ймовірності під час обчислень 
динамічних навантажень для розрахунку сейсмічних навантажень споруд. Імо-
вірнісний метод обчислення ризику дозволяє отримати додаткову інформацію 
про те, як різні джерела невизначеності впливають на величину ризику в проце-
сі розрахунку та проектування конструкції, як це представлено на остаточному 
проекті. 
Інженерна практика зазвичай використовує детерміністичний метод для 
визначення міцності, жорсткості та стійкості конструктивних елементів буді-
вель. Цей метод забезпечує успішне використання конструкцій протягом бага-
тьох років. Однак для інженерних розрахунків завжди потрібно використовува-
ти величини, які недостатньо точно описують явище, тому в розрахунки вво-
дяться коефіцієнти запасу. Ці коефіцієнти опосередковано підтверджують те, 
34 
 
що дані, які використовуються в інженерних розрахунках, є неточними, і вони 
визначаються на основі теорії ймовірності. 
Розглянемо основні початкові дані, які використовуються в інженерних ро-
зрахунках, а також загальну схему розрахунків: 
а) Зовнішні дії. До них належать механічні навантаження, вплив темпера-
тури, хвильові ефекти, які залежні від природних чинників. Усі вони є величи-
нами, які визначаються з деякою ймовірністю. 
б) Фізичні характеристики матеріалів, з яких виготовлені конструкції; у бі-
льшості випадків ці вимірювання проводяться лабораторно і мають розкид, 
який залежить від випадкових факторів. 
в) Вибір і використання аналітичного методу розрахунку. Це особливо ак-
туально для складних систем, які вимагають визначення зусиль і реакції кожно-
го компонента. Завдання можна вирішити різними способами і отримати ре-
зультат з різним наближенням, величина якого залежить від прийнятої розра-
хункової схеми. 
г) Підбір розмірів окремих елементів і вибір конструктивних рішень зале-
жить від особливостей проектувальника. Це певним чином впливає на надій-
ність будівель. 
д) Визначення очікуваної граничної несучої спроможності споруди, що ха-
рактеризується двома граничними станами.  
Перший граничний стан відповідає виникненню в одному або декількох 
елементах споруди таких деформацій, які унеможливлюють її подальшу екс-
плуатацію.  
Другий граничний стан стан характеризується руйнуванням споруди, яке 
може статися в результаті таких явищ:  
 появи тріщин або втрати стійкості одного або декількох елементів під 
впливом одноразового додавання зовнішніх дій великої інтенсивності; 
 втомного руйнування основних конструктивних елементів або вузлів у 
результаті додавання випадкових навантажень, інтенсивність і період повторю-
ваності яких характеризуються спектром навантаження; 
35 
 
 виникнення ефекту повзучості в результаті додавання випадкових наван-
тажень. 
При першому граничному стані ще не відбувається руйнування споруди, і 
нормальна експлуатація може бути відновлена шляхом виконання певних ремо-
нтних робіт. Однак це вимагає додаткових витрат і вимагає компенсації збитків. 
Коефіцієнт запасу цієї споруди в першому граничному стані буде іншим, ніж у 
другому граничному стані. 
Підвищення коефіцієнта запасу призводить до збільшення вартості споруди. 
Однак у процесі проектування необхідні початкові дані були визначені з поми-
лками, тому прийнятий при проектуванні коефіцієнт запасу буде неправиль-
ним. Виникнення критичного стану споруди може бути визначено з деякою 
ймовірністю і визначається ступенем ризику, якому піддається споруда протя-
гом терміну служби. 
Таким чином, термін експлуатації є одним з головних показників при ви-
значенні обґрунтованої величини ризику нарівні з інтенсивністю і періодом по-
вторюваності циклічних навантажень або температур. При визначенні ризику, 
що допускається, важливо також оцінити вплив, який очікуване руйнування 
споруди матиме на інші об’єкти. Наприклад, після катастрофічного руйнування 
греблі гідротехнічної споруди великі території можуть затопити, а будівлі мо-
жуть постраждати. 
Завдання визначення прийнятої міри ризику є надзвичайно складним і ви-
магає ретельного статистичного аналізу. Нелінійний закон, показаний на рис. 
1.12, представляє функційну залежність між величиною ризику та очікуваною 
вигодою. Ця крива ділить координатну площину на дві частини. Значення, які 
можуть бути прийняті за відомих обставин, розташовані праворуч від кривої 
(ця область заштрихована). Неприйнятні значення ризику знаходяться зліва від 
кривої.  
36 
 
 
Рис. 1.12. Функціональна залежність між величиною ризику і очікуваною 
вигодою[41] 
Розглянемо детальніше фізичний зміст числового виразу ризику. Найбільш 
повні статистичні дані є для ризику, яким характеризуються нещасні випадки в 
різних галузях виробництва. Так, наприклад, ризик, що характеризується чис-
-3
лом 10  випадків на одну людину в рік, є абсолютно неприйнятним. Рівень ри-
-4
зику 10  вимагає вжиття заходів і може бути прийнятним тільки у разі відсут-
ності іншого виходу. За даними, наведеними в роботах американських учених, 
-4 -5
ризик в автомобільних аваріях досягає рівня 2,8-10 . Рівень ризику 10  відпо-
відає природним випадковим подіям, як, наприклад, нещасним випадкам при 
-5
купанні в морі, для яких ризик обчислюється 3,7-10 . Нещасні випадки, обумо-
-6
влені ризиком 10 , належать до прийнятного рівня, оскільки вважається, що 
уникнути цього ризику може кожен, дотримуючись елементарних правил обе-
режності. 
Так само можна встановити рівень ризику для кожної конструкції з певним 
терміном служби. Це залежить від загальної міцності конструкції, вартості, те-
рміну відновлення та інших факторів. 
1.5. Висновки 
 
1. По Україні та всьому Світі збільшується кількість зсувних територій. Це 
пов’язано з великою кількістю факторів, пов’язаними з збільшенням 
промислового і цивільного розвитку, зміною техногенних і кліматичних 
37 
 
умов. Тому для вирішення проблем із зсувами потрібно більше приділя-
ти уваги і займатися усуненням можливих небезпек постійно, так як на-
слідки дуже катастрофічні. 
2. Багато вітчизняних та іноземних вчених займалося дослідженням руй-
нівних процесів в складних ґрунтових умов, досліджували довготермі-
ним моніторингом зсувів  за допомогою різних комбінацій геодезичних 
та геотехнічних методів. 
3. Проведені дослідження та виявлені залежності між фізико-механічними 
властивостями ґрунту та динамічними впливами. 
4. Для розрахунку безпеки від стійкості укосів не правильно працювати за 
методом "абсолютної безпеки", так як в реальному житті не можливо 
досягти такого рівня, а необхідно працювати за методом прийняття пе-
вного рівня безпеки. 
 
38 
 
РОЗДІЛ 2. ЗАХОДИ ІНЖЕНЕРНОГО ЗАХИСТУ ОБ’ЄКТІВ ВІД 
ЗСУВНИХ І ОБВАЛЬНИХ ПРОЦЕСІВ  
 
2.1. Інженерні споруди для захисту від зсувних і обвальних процесів 
Будівельники все частіше в процесі будівництва мають проблеми  з тим 
що ґрунтовий масив не може втриматися в рівновазі сам по собі. Тому все 
частіше виникає необхідність підсилювати ґрунтові масиви. Виникають про-
блеми на ділянках з природним або штучним ухилом, із складним і різноманіт-
ним рельєфом. Для усунення наслідків слід застосовувати конструкції з контр-
банкетів, контрфорсів, підпірних стін на природній основі чи на польових фун-
даментах, палі-шпонки,  стовпи глибокого закладання, анкерні кріплення. 
Палі-шпонки використовуються, щоб запобігти зсуву блоків скельних 
слаботріщинуватих ґрунтів по поверхні, нахиленої під кутом менше ніж 
50°.[27] 
Найчастіше в ролі паль-шпонок використовуються сталеві шпунтові палі 
з водонепроникним замком. Шпонтові палі бувають трьох основних профілів: 
плоского(а), коритного(б), зетового(в)(рис.2.1).Палі плоского профілі в основ-
ному використовуються для влаштування огорож комірчастої форми, коритної 
– для влаштування протифільтраційних завіс, зетової – для влаштування підпі-
рних стін і причальних споруд. 
 
Рис.2.1. Профілі шпунтових паль 
Для з’єднання секцій паль-шпонок розроблено декілька типів замкових 
39 
 
з’єднань: кулачково-обоймове(а) – коли на одній грані палі є кулачок, а на 
іншій обойма в яку входить кулачок іншої палі, подвійне кулачково-
обоймоне(б), коли на обох гранях знаходяться кулачки, які кріпляться між 
собою, лапчасте(в), коли на кожній грані розташована лапка, яка є і обоймою, і 
кулачком(рис.2.2). 
 
Рис.2.2. Замкові з’єднання паль-шпонок  
Анкери можна використовувати самостійно для утримання ґрунту на 
сxилі (укосі). Це включає прикріплення окремих скельних блоків до міцного 
масиву на скельних схилах (укосах)(рис.2.3). 
 
Рис.2.3. Ґрунтові анкери 
40 
 
Контрфорс - це вертикальна стінова конструкція у вигляді ребра чи 
опори, яка збільшує міцність і стійкість несучої стіни за рахунок компенсації 
горизонтального зусилля розпору стіни(рис.2.4). 
 
Рис.2.4. Підпірна стіна з контрфорсами 
Контрбанкет — це інженерна споруда з каменю або ґрунту, яка приси-
пається до насипу замість підпірних стін. Споруджується на особливо крутих 
косогорах біля підошви насипів або напівнасипів-напіввиїмок, щоб зміцнити 
основи та запобігти випору(рис.2.5). 
 
Рис.2.5. Контрбанкет осідаючої насипи 
2.2. Класифікація, види і конструкції підпірних стін 
 
Підпірні стіни є найбільш застосованою конструкцією для запобігання 
зсувних і обвальних процесів. 
Проектування підпірних стін і стін підвалів повинно здійснюватися від-
повідно наступних принципів[27]: 
41 
 
1) креслень генерального плану (горизонтального і вертикального пла-
нування); 
2) звіту про інженерні, а також інженерно-геологічні вишукування; 
3) технічне завдання, яке містить інформацію про навантаження, а та-
кож, якщо потрібно, особливі вимоги до проектованої конструкції, 
такі як вимоги до обмеження деформації. 
Для кожного типу підпірної стіни необхідно розглянути наступні грани-
чні стани: 
1) втрата загальної стійкості; 
2) руйнування конструктивних елементів або з'єднань між ними; 
3) комбіноване руйнування компонентів конструкції та ґрунту; 
4) переміщення споруди, яке може призвести до руйнування, погіршен-
ня її експлуатаційних якостей, впливу на роботу споруди або сусідніх 
споруд і мереж; 
5) недопустимі витоки через стіну або під нею; 
6) недопустимі зміни стоку підземних вод. 
При розрахунках стін також слід враховувати наступні граничні стани: 
1) для стін кінцевої жорсткості: 
 — руйнування конструкції чи її компонентів в результаті кутового або 
поступального зсуву; 
 —  руйнування, пов’язане з порушенням вертикальної рівноваги; 
2) для стін з розвиненою площею обпирання: 
—  недостатня несуча здатність ґрунту під спорудою; 
— руйнування, викликане ковзанням по підошві стіни; 
— руйнування, обумовлене перекиданням; 
За конструктивним рішенням підпірні стіни можна класифікувати на: 
1. Масивні(гравітаційні) - характеризуються тим, що вплив горизонта-
льних зусиль від тиску на них грунту в основному послаблюється їх 
власною вагою; 
42 
 
2. Тонкостінні – характеризуються тим, що в процесі сприйняття го-
ризонтального тиску ґрунту та забезпечення стійкого положення 
стінки приймає участь вага утримуваного ґрунту; 
3. Стіни в ґрунті. 
Масивні підпірні стінки можна класифікувати за матеріалом, за спосо-
бом виготовлення та формою поперечного перерізу. 
 За матеріалом бувають: 
1) з кам’яної кладки; 
2) з бутобетону; 
3) з монолітного бетону; 
4) із збірних блоків. 
Не використовується залізобетон, так як економічно не доцільно. 
 За способом виготовлення: 
1) монолітні; 
2) збірні. 
 Монолітні масивні підпірні стінки за формою поперечного перерізу 
бувають(рис.2.6, а-г): 
а) з двома вертикальними сторонами; 
б) з вертикальною лицьовою і похилою тильною стороною; 
в) з похилою лицьовою і вертикальною тильною  стороною; 
г) з нахилом і тильної, і лицьової сторони у бік засипки. 
 Збірні масивні підпірні стінки за формою поперечного перерізу бува-
ють(рис.2.6, д-ж): 
д) з вертикальною лицьовою і ступінчатою тильною стороною; 
е) з вертикальною лицьовою і ламаною тильною стороною; 
ж) з ступінчатою лицьовою і тильною стороною. 
43 
 
 
Рис.2.6. Види масивних підпірних стін 
Тонкостінні підпірні стіни можна класифікувати за конструкцією, за 
способом виготовлення. 
 За конструкцією бувають(рис.2.7, а-г): 
а) консольні; 
б) з тягою; 
в) з контрфорсом; 
г) з універсальних стінових панелей. 
 
Рис.2.7. Види конструкцій  тонкостінних підпірних стін 
 За способом виготовлення: 
1) Монолітні; 
2) Збірні; 
3) Збірно-монолітні. 
Стіну в ґрунті можна класифікувати за принципом влаштування: 
1) Тимчасові – утримують стінки виїмок у ґрунті(траншеї, котловани); 
2) Постійні – відсікаючі, розділяючі стіни. 
Стіни, які використовуються як постійні бувають траншей-
ні(влаштовуються у протяжних траншеях) і пальові(виготовляються з окремих 
буроін’єкційний або бурових паль, які з’єднані ростверком). 
44 
 
 
Рис.2.8. Стіни у ґрунті: 
а,б – стіни пальові чи траншейні з анкерами(тимчасові) 
в – стіни пальові багаторядні з анкерами(тимчасові і постійні) 
г – стіни у вигляді козлових пальових систем(постійні) 
1- стіни, 2 – анкери, 3 – палі вертикальні, 4 – палі нахилені, 5 – ростверки 
Стіни в ґрунті залежно від розтошування паль в плані можуть бути: 
1) однорядними(рис.2.9); 
2) дворядними(рис.2.10); 
3) трирядні(за необхідності, після проведення розрахунку)(рис.2.11). 
 
Рис.2.9. Однорядна стіна в ґрунті з бурових паль 
1 – об’єднуючий ростверк, 2 – засипка, 3 – паля. 
45 
 
 
Рис.2.10. Двоярусна стіна в ґрунті з дворядними палями, об’єднані 
зв’язками 
1 – палі, 2 – зв’язі, 3 – об’єднуючий ростверк 
 
Рис.2.11. Підпірна стіна з палями розташованими у три ряди 
1 –  об’єднуючий ростверк, 2 – палі. 
При різних поставлених задачах і конструктивних особливостях ростверки 
можуть мати різну форму, як наприклад, у вигляді ферми(рис.2.12) або з 
квадратними пустотами.(рис.2.13).[27] 
46 
 
 
Рис.2.12. Стіна в грунті з ростверком у вигляді ферми 
1 – ростверк, 2 – палі. 
 
Рис.2.13. Стіна в ґрунті з ростверком, який містить пустоти 
1 – ростверк, 2 – палі. 
2.3. Ефективні конструкцій з підпірних стін 
За допомогою різник комбінацій або варіантів виготовлення відомих 
конструкцій можливо створювати протизсувні конструкції з більшою конструк-
тивною можливістю та меншими затратами матеріалів на їх виготовлення. 
Підпірна стінка на пальовій основі(рис.2.14)[28].  
47 
 
 
Рис.2.14. Підпірна стінка на пальовій основі 
1 – лицьове огородження, 2 – фундаментний ростверк, 3 – палі, 4 – оболон-
ки циліндричної форми, 5 – існуючий ґрунт основи чи інша засипка 
Підпірна стіна працює таким чином: під дією горизонтального тиску 
ґрунту на огородження відбувається стається зсув паль, через це у верхній об-
ласті ґрунту під ростверком перед палями утворюється пасивний опір у засипці 
та зовнішній поверхні оболонки. Через створення вузького простору між обо-
лонками і палями пасивний опір засипки у 5 разів перевищує пасивний опір ви-
значений залежністю Кулона: 
σ = ztg²(45+φ/2),                                                (2.1) 
де  - об'ємна вага матеріалу засипки, z - глибина розглянутої точки біч-
ної поверхні палі, що починає відлік від низу ростверку, φ - кут внутрішнього 
тертя засипки). 
За рахунок більшої поверхні ґрунту порівняно з лобовою поверхнею 
палі пасивного опору ґрунту по зовнішній поверхні оболонок виявляється до-
статнім для сприйняття горизонтальних сил на основі з паль. 
 Збільшення опору ґрунту перед лобовою поверхнею палі приводить до 
48 
 
збільшення їхнього опору горизонтальному навантаженню, а, отже, й до зни-
ження матеріалоємності підпірної стіни шляхом зменшення кількості паль, або 
їхнього діаметра й довжини.  
Збірна підпірна стінка балочного типу(рис.2.15)[29]. 
 
Рис.2.15. Збірна підпірна стінка балочного типу 
1 – фундаментна плита, 2 – блоки, з яких складається вертикальна частина під-
пірної стіни, 3 – тильна сторона стіни виконана у формі піраміди, 4 – утримува-
ний ґрунт, 5 – з’єднувальні шипи, 6 – з’єднувальні пази, 7 – високоміцний роз-
чин, 8,9 – два листи гнучкого пружно-деформованого матеріалу. 
Підпірна стінка працює таким чином: стійкість підпірної стінки забезпе-
чується за рахунок шипів та пазів збірних блоків, тильна сторона пірамідальної 
форми зменшує боковий тиск ґрунту перерозподіляючи його по висоті стінки, 
на тильній стороні стінки розташовано 2 листи гнучкого пружно-піддатливого 
матеріалу, які слугують для рівномірного ущільнення ґрунту засипки, до того ж 
49 
 
перший лист виконує функцію антифрикційного покриття для зменшення сил 
тертя. 
Перевагами такої стінки є можливість уніфікації блоків, швидкість зве-
дення та рівномірний розподіл горизонтального навантаження. 
Монолітна підпірна стінка кутникового типу зубчастого профі-
лю(рис.2.16)[30]. 
 
Рис.2.16. Монолітна підпірна стінка кутникового типу зубчастого профі-
лю 
1 – фундаментна плита, 2 – вертикальна стінка, 3 – порожнини, 4 – опо-
рні частини, 5 – ґрунт, 6,7 – два листи гнучкого пружно-піддатливого матеріалу 
Перевагою такої підпірної стінки є те, що вона містить вертикальний і 
фундаментний елемент, на поверхні яких з контактної сторони розміщені опор-
ні частини і порожнини у вигляді усічених пірамід однакового розміру і спря-
мованих меншою основою усередину вертикального та фундаментального еле-
50 
 
ментів.  
Запропонована підпірна стінка відрізняється високою надійністю, про-
гнозованою роботою на весь експлуатований термін в умовах непередбаченого 
аварійного зростання горизонтального і вертикального силового навантаження. 
За необхідністю дану підпірну стіну можливо посили контрфор-
сом(рис.2.17). 
 
Рис.2.17. Монолітна підпірна стінка кутникового типу зубчастого профі-
лю з контрфорсом. 
Підпірна стінка кутникового типу з  розвантажувальною площад-
кою(рис.2.18). 
51 
 
 
Рис.2.18. Підпірна стінка кутникового типу з розвантажувальною пло-
щадкою 
1 – вертикальний елемент, 2 – фундаментна плита, 3 – розвантажувальна 
площадка 
Перевагою даної стіни є наявність додаткової площадки, яка можливість 
включати в роботу масив ґрунту , що знаходиться над нею тим самим перероз-
поділити напруження, що діють в ґрунті та збільшити стійкість підпірної стіни. 
Проведемо порівняння декількох наведених типів конструкцій підпірних 
стін.[31]. 
Будемо порівнювати 3 типи підпірних стін: звичайну підпірну стінку ку-
тникового типу(рис.2.19.), підпірну стінку кутниковго типу з розвантажуваль-
ною площадкою(рис.2.20), підпірну стінку кутниковго типу зубчастого профі-
лю(рис.2.21). 
52 
 
 
Рис.2.19. Підпірна стінка кутниковго типу 
 
Рис.2.20. Підпірна стінка кутниковго типу з розвантажувальною 
площадкою 
53 
 
 
Рис.2.21. Підпірна стінка кутникого типу зубчастого профілю. 
Наступним чином будується екюра напруження ґрунту підпірної стінки 
з розвантажувальною площадкою. Через крайню точку кінця розвантажуваль-
ної площадки проводять дві прямі: одну – під кутом φ природнього укосу, дру-
гу – паралельно лінії сповзання під кутом до вертикалі (45°-φІ/2). В зоні між ро-
звантажувальною площадкою і першою прямою тиску вважають залежним 
тільки від ґрунту під площадкою. В зоні, яка знаходиться нижче другої прямої, 
приймають тиск таким, якби розвантажувальної площадки не було, між двома 
зонами епюру тиску будують по перехідній прямій(рис.2.22). 
 
Рис.2.22. Схема визначення напружень ґрунту для підпірної стіни з роз-
вантажувальною площадкою 
54 
 
Для визначення напруження ґрунту, необхідно знайти невідомі значення 
зображені на схемі: 
2 o
a=γ×(H-h)×tg  (45 -φ⁄2),                           (2.1) 
де Н – висота підпірної стіни; 
γ – питома вага ґрунту засипки; 
h – висота від верху конструкції до розвантажувальної площадки; 
о
φ – кут внутрішнього тертя, φ = 26 . 
Після обрахунків отримуємо значення епюри тиску ґрунту(рис.2.23). 
 
Рис. 2.23. Епюра тиску підпірної стінки кутниковго типу з 
розвантажувальною площадкою 
Для звичайної підпірної стінки кутниковго типу використаємо 
загальноприйнятий метод побудови епюри напружень(рис.2.24). 
55 
 
 
Рис.2.24. Епюра напружень напружень підпірної стінки кутниковго 
типу. 
 
Рис.2.25. Епюра напружень підпірної стінки кутникового зубчасатого 
профілю 
 З рис. 2.23-25 видно, що площа епюри для звичайної підпірної стінки 
2 2
рівна 39,3 м , кутникової стіни з розвантажувальною площадкою – 25,8 м , 
2
підпірної стіни кутникового типу зубчастого профілю – 18,24 м . З цих епюр 
виникає висновок, що напруження залежать від геометричних характеристик. 
Далі були провдені розрахунки даних підпірних стін у програмі Plaxis 
2D – комплекс призначений для двовимірного аналізу деформацій та 
стабільністі в геотехнічній механіки порід. Були обраховані переміщення  для 
56 
 
кожного виду підпірних стін у різних видах ґрунту та з цих показників 
вирахувані загальні переміщення. 
 
Рис.2.26. Деформація сітки скінченних елементів в пісках гравелистих та 
крупних. 
 
Рис.2.27. Деформаціяя стіки скінченних елементів в супісках 
57 
 
 
2 
Рис. 2.28. Загальні напруження, кН/м
 
Рис.2.29. Відносні зсувні переміщення 
 
Рис.2.29. Деформування сітки скінченних елементів. 
Отже, після проведених обрахунків отримано такі значення: 
-3
- загальні переміщення підпірної стіни кутниковго типу – ε=1,47х10 м; 
- загальні переміщення підпірної стіни кутникового типу  з розвантажу-
-3
вальною площадкою - ε=1,45х10 м; 
- загальні переміщення для підпірної стіни кутникового типу зубчастого 
-3
профілю - ε=1,29х10 м; 
2
- загальні напруження підпірної стіни кутниковго типу - σ=44,92 кН/м ; 
- загальні напруження підпірної стіни кутникового типу  з розвантажу-
2
вальною площадкою - σ=36,77 кН/м ; 
58 
 
- загальні напруження для підпірної стіни кутникового типу зубчастого 
2
профілю - σ=80,59 кН/м . 
З результатів видно, що серед розглянутих підпірних стін найбільш ефе-
ктивною є підпірна стіна кутникового типу з розвантажувальною площадкою, 
так як там виникають найменші напруження та невелике загальне переміщення. 
2.4. Висновки 
1. Через проблему з якою часто зустрічаються будівельники – ґрунтовий 
масив не може втриматися в стані рівноваги без сторонньої допомоги виникла 
велика кількість конструкцій інженерного захисту: палі-шпонки, анкери, 
контрфорси, контрбанкети, підпірні стіни. 
2. Основним критерієм сучасного будівництва є економічність, тому ма-
ксимально можлива економія матеріалів є доцільною. Це можливо реалізувати 
через комбінації і модифікації існуючих огороджувальних конструкцій. 
59 
 
РОЗДІЛ 3 ДОСЛІДЖЕННЯ НОВИХ ТИПІВ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ 
КОНСТРУКЦІЙ 
 
3.1. Підпірна стіна з контрфорсами 
Огорожа підпірної стіни з контрфорсами складається з збірних стінових 
панелей, які закладаються в пази контрфорсів. На збірній складовій нижньої 
плити контрфорси розташовані з кроком 2–3 м, а зварювані металеві частини 
з’єднуються зварюванням з деталі. 
Для балкових схем, проліт яких дорівнює відстані між осями контрфорсів, 
збірні стінові панелі підпірної стіни з контрфорсами можна розрахувати за до-
помогою горизонтального тиску на землю плити. 
Краї протизсувної підпірної стіни з контрфорсами опираються на вертика-
льні опори. Між ними розташовані прогонові арочні огорожі, які розширюють-
ся в підошві фундаменту. Кожна пролітна огорожа складається з двоступінчас-
тої п’яти, яка розширюється з обох боків. Двоступінчаста п’ята опирається на 
оголовки, з яких під кутом виходять вісім паль, і дев’ята, яка знаходиться в 
центрі вісі оголовки. Розширена основа паль має кулевий вигляд. 
Конструкція опукла у бік зсувного масиву. Арочна конструкція лежить на 
палі. У верхній частині палі є оголовок, з якого виходять вісім паль під кутом, а 
дев’ята паля знаходиться в центрі. Композиційні матеріали армують палі. В кі-
нці кожної з паль є розширення у вигляді кулі. 
Корисна модель належить до будівництва і, зокрема, стосується підпірних 
стін, які використовуються для стабілізації нестійких схилів[32].  
Відома з рівня техніки підпірна стіна (патент на винахід №874882 "Под-
порная стенка"), яка виконана у вигляді секцій, які змикаються, кожна із них 
має в плані криволінійні обриси і повернена своєю ввігнутою поверхнею до 
ґрунтової засипки, а анкерні елементи розміщені в ґрунтовій засипці і при-
кріплені до лицьового елемента в місці змикання його секцій. Дана конструкція 
підпірної стіни не забезпечує несучу спроможність і надійність при зсувах ве-
ликих масивів.  
60 
 
В основу корисної моделі поставлена задача створити нову конструкцію 
підпірної стіни, запобігання перекиданню конструкції, зменшення тиску з боку 
руху зсувного масиву. Для підвищення надійності та довговічності застосовано 
композитні матеріали: анкерні елементи, що виконуються у вигляді віялових 
конструкцій із буроін'єкційних паль, армованих композитним матеріалом, які 
збільшують площу опори підпірної стіни.  
Для забезпечення стійкості конструкції кожна арочна огорожа з обох боків 
підсилюється контрфорсами, розташованими через 3 м, які, в свою чергу, опи-
раються на двоступінчасту п'яту, розширену по обидва боки, опуклішою сторо-
ною конструкція напрямлена в бік зсувного масиву ґрунту, додатково кожна 
п'ята заармована та опирається на оголовки діаметром 600 мм і висотою 1000 
мм, розміщеними в два ряди, з яких виходять вісім паль під кутом 45° та 
дев'ята, яка влаштовується по центру оголовка, з розширеними основами у ви-
гляді кулі та заармованих композитними матеріалами.  
На рис.3.1 схематично показано протизсувну конструкцію підпірної стіни з 
контрфорсами. На рис.3.2 показано розріз протизсувної конструкції підпірної 
стіни з контрфорсами.  
Кожна вертикальна опора 1 виконана у плані у вигляді круглої конструкції, 
яка по обидва боки підпирається контрфорсами 6 і опирається на палі 4 з роз-
ширеною п'ятою. А конструкція підпірної стінки 2 має форму дуги, основа якої 
розширена і опирається на двоступінчасту п'яту 3, яка розміщена по обидва бо-
ки підпірної конструкції і опирається на оголовки паль 5 по всій довжині п'яти.  
Конструкція оголовка з палями показана на рис.3.3, а на рис.3.4, 
відповідно, її розріз. Конструкція підпірної стіни 2 армована сіткою 200×200 
мм із композитних матеріалів.  
Підпірна стіна з контрфорсами зводиться на підготовленому відкритому 
котловані. На дні котловану пробурюються свердловини під кутом 45° до осно-
ви для влаштування паль з першої по восьму з розширеною п'ятою, які завер-
шуються оголовком, що з'єднує кінці арматури паль. А дев'ята паля влашто-
вується по центру оголовка.  
61 
 
На оголовки паль 5 опирається опорна плита і контрфорси, які розміщені 
по обидва боки підпірної стіни.  
Насичений вологою зсувний ґрунт стримується цілим рядом підпірних стін 
з контрфорсами, які розширеними п'ятами опираються на оголовки паль, які 
розміщені під кутом 45° до осі оголовка палі, в свою чергу опираються на роз-
ширену п'яту, що дає додаткову стійкість та запобігає перекиданню кон-
струкції. А арочна конструкція з контрфорсами зменшує тиск зі сторони руху 
насиченого вологою зсувного ґрунту. 
 
Рис.3.1. Протизсувна конструкція підпірної стіни з контрфорсами 
62 
 
 
Рис.3.2. Конструкція підпірної стіни армована сіткою 200х200 із компо-
зитних матеріал 
63 
 
 
Рис.3.3. Конструкція оголовка з палями вид збоку 
 
Рис.3.4. Конструкція оголовка з палями вид зверху 
64 
 
 
Рис.3.5. Підпірна стіна з контрфорсами 
3.2. Зміни в конструкції підпірної стіни з контрфорсами 
Корисна модель належить до будівництва і, зокрема, стосується підпірних 
стін, які використовуються для стабілізації нестійких схилів.  
Відома з рівня техніки підпірна стіна (патент на винахід №151939 "Проти-
зсувна підпірна стінка з контрфорсами"), яка виконана у вигляді арочної ого-
рожі, у якої з обох боків розташовані контрфорси. Фундамент стіни являє со-
бою оголовок паль, до якого приходять 9 паль у 2 ряди з кожного боку стіни. 
Дана конструкція підпірної стіни не забезпечує несучу спроможність і надій-
65 
 
ність при зсувах великих масивів.  
В основу корисної моделі поставлена задача створити нову конструкцію 
підпірної стіни, замінивши фундамент на інший, який буде забезпечувати стій-
кість конструкції. 
Для забезпечення стійкості конструкції кожна арочна огорожа з обох боків 
підсилюється контрфорсами, розташованими через 3 м, які в свою чергу, опи-
раються на п'яту, розширену по обидва боки, опуклішою стороною конструкція 
напрямлена в бік зсувного масиву ґрунту. З п’яти опускаються глибше в ґрунт 
дугові опори, які будуть стримувати конструкцію під час навантаження. 
На рис.3.6 схематично показано протизсувну конструкцію підпірної стіни з 
контрфорсами і дуговими опорами. На рис.3.7 показано її розріз.  
Підпірна стіна 1 виконана випуклою формую в сторону  масиву ґрунту, яка 
обпирається на фундаментну п’яту 3 з дуговими опорами 4 та підсилена контр-
форсами 2 з обох боків через кожні 3 м.   
Конструкція п’яти з дуговими опорами показана на рис.3.8. На ньому зо-
бражено, що дугові опори розташовуються в шахтному порядку під всією 
п’ятою. Конструкція підпірної стіни 2 армована сіткою 200×200 мм із компози-
тних матеріалів.  
Підпірна стіна з контрфорсами і дуговими опорами зводиться на підготов-
леному відкритому котловані. На дні котловану спочатку заливають дугові 
опори, потім не менше, ніж через 7 днів, коли бетон набирає міцність, викону-
ється зворотня засипка і заливається п’ята, далі витримуючи семиденну паузу 
виконується зведення стіни з контрфорсами.  
Під час зсуву стіна втримується за допомогою опори ґрунту, який знахо-
диться в зоні дугових опор, тим самим забезпечуючи стійкість споруди. 
66 
 
 
Рис.3.6. Протизсувна конструкція підпірної стіни з контрфорсами і 
дуговим фундаментом 
1 – підпірна стіна, 2 – контрфорс, 3 – фундаментна п’ята 
67 
 
 
Рис.3.7. Конструкція підпірної стіни армована сіткою 200х200 із компо-
зитних матеріал 
1 – підпірна стіна, 2 – контрфорс, 3 – фундаментна п’ята, 4 – дугові опо-
ри 
68 
 
 
Рис.3.8. Фундаментна п’ята з дуговими упорами 
 
 
Рис.3.9. Підпірна стіна з контрфорсами і дуговими опорами 
69 
 
 
Рис.3.10. Підпірна стіна з контрфорсами і дуговим опорами 
 
3.3 Техніко-економічна ефективність запропонованих змін  
Для визначення ефективності технологічних рішень будемо порівнювати 
техніко-економічні показники двох видів підпірних стін: підпірної стіни з 
контрфорсами виконаної на двохступінчатій п’яті, яка обпирається на оголовок 
з 9 палями та підпірну стіну виконану на п’ята, яка обпирається на дугові фун-
даменти. 
Так як підпірна стіна з контрфорсами в обох випадках однакова доціль-
но порівнювати лице фундаментну частину. 
2
Для  розрахунку прийнято: площа п’яти – 100м ,  довжина палі – 6м, ва-
3 
ртість 1м  - 3500 грн, глибина залягання дугових опор від низу п’яти -  2м. 
70 
 
 
Рис.3.11. Витрати на зведення фундаменту підпірної стіни з контрфорсами 
Загальні витрати на зведення фундаменту підпірної стіни з контрфорса-
ми склали 8862,5 тис.грн, з них: 
- 3129 тис. грн матеріали; 
- 5473,5 тис. грн. вартість роботи. 
 
 
Рис.3.12. Витрати на зведення фундаменту підпірної стіни з контрфорсами і ду-
говими опорами 
Загальні витрати на зведення фундаменту підпірної стіни з контрфорса-
ми і дуговими опорами склали 5338,2 тис. грн, з них: 
- 559 тис. грн матеріали; 
- 4779,2 тис. грн. вартість роботи. 
Таблиця 3.1 Калькуляція заробітної плати при зведені фундаменту підпірної стіни з контрфорсами 
Назва процесу Обсяг робіт Норма часу на один. Розцінка на один. Труд. на весь обсяг Зарплата на Склад ланки 
весь обсяг 
один. в. К-сть чол-год маш-год чол-год маш-год Проф К-сть 
Розробка грунту в котловані 100 м3   1.01 2.3 2.3 44 2 2 176 Маш 6р 1 
Вібрування грунту 100 м3   0.2 0.09 0.09 8.2 0.02 0.02 0.4 Тр 5 р 1 
Буріння свердловин 1 м 702 0.14 0.07 11 98 49 1617 Маш 5р 2 
Влаштування опалубки 1 м2 4860 0.62  10 3013  30130 Пл 6р 2 
 
Прийом бетону з міксеру 1 м3  894 0.11  7 98  686 Бет 2р 1 
Подача бетону до місця укладання 100 м3 8.94 27 31 241 11191 Маш 4р 1 
13,5 120 
Сл 2р 1 
Демонтаж опалубки 1 м2   4860 0.15  5 729  3645 Маш 4р 2 
Сл 2р 2 
Гідроізоляція фундаменту 100 м2 48.60 10  15 486  7290 Роб 4р 2 
 
Всього 54735  
 
 
 
 
 
 
 
72 
 
Таблиця 3.2 Калькуляція заробітної плати при зведені фундаменту підпірної стіни з контрфорсами і дуговими 
опорами 
Назва процесу Обсяг робіт Норма часу на один. Розцінка на один. Труд. на весь обсяг Зарплата на Склад ланки 
весь обсяг 
один. в. К-сть чол-год маш-год чол-год маш-год Проф К-сть 
Розробка грунту в котловані 100 м3   3.03 2.3 2.3 44 7 7 616 Маш 6р 1 
Вібрування грунту 100 м3   2.2 0.09 0.09 8.2 0.2 0.2 3 Тр 5 р 1 
Влаштування опалубки 1 м2 5330 0.62  10 3304  33040 Пл 6р 2 
 
Прийом бетону з міксеру 1 м3  160 0.11  7 17.6  123 Бет 2р 1 
Подача бетону до місця укладання 100 м3 1.6 27 31 2015 Маш 4р 1 
13,5 43 22 
Сл 2р 1 
Демонтаж опалубки 1 м2   5330 0.15  5 800  4000 Маш 4р 2 
Сл 2р 2 
Гідроізоляція фундаменту 100 м2 53.30 10  15 533  7995 Роб 4р 2 
 
Всього 47792  
 
 
3.4 Висновки 
1. Були прораховані витрати матеріалів та складена калькуляція заробіт-
ної плати  для влаштування фундаменту підпірної стіни з контрфорсом. 
2. Були прораховані витрати матеріалів та складена калькуляція заробіт-
ної плати  для влаштування фундаменту підпірної стіни з контрфорсом і дуго-
вими опорами. 
3. Виходячи із отриманих даних видно, що економічно вигіднішим є           
варіант влаштування підпірної стіни з контрфорсом і дуговими опорами. 
74 
 
РОЗДІЛ 4 ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ ЦЕМЕНТНО- РОЗЧИНІВ НА МІЦНІ 
РОЗЧИНІВ З РІЗНИМИ НАПОВНЮВАЧАМИ ДЛЯ ВЛАШТУВАННЯ ПІДПІРНИХ 
СТІН 
Було проведено три досліди із різними заповнювачами: крихтою із піно-
блоків, тирсою, склотканиною, ці заповнювачі бралися у різних пропорціях з 
піском, для кожного кубика використовували щебінь фракції 5:20 в однаковій 
кількості. В кожному досліди було виготовлено по 4 кубики розмірами 
10х10х10 см з однаковими показниками та вичислено середню міцність бетону 
із різними видами заповнювача.  
Випробування кубиків виконувалися після 28 діб з моменту їх виготов-
лення. При виготовлені використовували пластифікатор Sika ViscoCrete 3025 
для швидшого набору міцності. Добавку розводили у воді, перед додаванням у 
суміш. При виготовлені кубиків використовували марку цементу М500, тому 
будемо порівнювати отримане значення з марочним – 500 кН. 
Для випробування на стискування використовували гідравлічний прес 
типу П-250. 
 
 
Рис. 4.1 Гідравлічний прес типу П-250. 
Прес складається з двох частин – робочої та блоку управління. 
Робоча частина складається з основи , двох колон  і верхньої поперечини, 
які жорстко з’єднані між собою та утворюють станину рамної конструкції. 
75 
 
У блоці управління 12 розміщені мастильний бак, гідронасос, пристрій 
управління гідравлікою та силовимірювальна голівка. 
Прес має такі технічні показники: 
- найбільше навантаження – 2500 кН; 
- діапазон виміру основний/додатковий – 250-1250 / 500-2500 кН; 
- похибка при навантаженні - ±2%; 
- ціна поділки – 2,5 кН; 
- висота робочого простору – 1000 мм. 
 
4.1. Дослід №1 – Дослідження міцності цементно-піщаного розчину з 
використанням наповнювача із крихти піноблоку. 
В першому досліді було перевірено міцність бетону, якщо пісок змішати з 
крихтою піноблоку у відношенні 2:3. Було виготовлено 4 кубика, їх склад був 
однаковий, тому визначалися середні показники міцності. 
Таблиця 4.1 Склад суміші для виготовлення кубиків 
№ Пісок, Цемент Щебінь, г Крихта Вода, Пластифікатор 
зразка г М500, г піноблоку, мл Sika ViscoCrete 
г 3025, мл 
1 215 568 1418 325 415 4.5 
2 215 568 1418 325 415 4.5 
3 215 568 1418 325 415 4.5 
4 215 568 1418 325 415 4.5 
 
Послідовність виготовлення кубиків №1, №2, №3, №4: 
1. Підготовити форму для виготовлення кубика; 
2. Змішати щебінь, пісок та цемент до однорідності; 
3. Поступово додавати крихту піноблоку і ретельно змішувати з цементно-
піщаною сумішшю; 
4. Додати воду і  змішати до однорідності; 
5. Закласти готовий розчин у форму для виготовлення кубика; 
76 
 
6. Втрамбувати суміш вручну, а потім на вібромайданчику. 
Для початку було підготовлено форми для виготовлення кубиків розміром 
10х10х10 см та змащено їх для того щоб розчин який буде закладено в них не 
приставав до стінок форми. 
Виготовлення розчину відбувалося в одній ємності одразу для 4 кубиків, 
тому відважували щебню 5670 г, піску 860 г, цементу 2270 г, змішували до ста-
ну однорідності, потім поступово додавали 1300 г крихти піноблоку та змішу-
вали з готовою сумішшю, наступним кроком відміряли 18 г пластифікатору Si-
ka ViscoCrete 3025, доливали його до 1660 г води та  додавали її до суміші ви-
конуючи замішування до стану готовності розчину. Далі розчин засипали до 
форм виконуючи періодичне трамбування, після заповнення проводили вібру-
вання на вібромайданчику(рис.4.2-11). 
  
Рис.4.2. Зваження щебня Рис.4.3. Зваження піску 
 
77 
 
  
Рис.4.4. Зваження цементу Рис.4.5. Зваження крихти піноблоку 
 
  
Рис.4.6. Перемішування суміші до Рис.4.7. Зважування пластифікатору 
стану однорідності 
78 
 
  
Рис.4.8. Зважування води Рис.4.9. Виготовлення розчину 
  
Рис.4.10. Заповнення форм розчином  Рис.4.11. Кубики після вібрування 
Після проходження 28 діб, заміряли вагу кубиків та  визначали їхню мі-
цність на пресі(рис.4.12-24). 
 
 
79 
 
Таблиця 4.2. Результати  випробувань на стиск 
№ зразка Маса кубика, г Навантаження, кН 
1 2110 155 
2 2110 175 
3 2125 139 
4 2140 153 
Сер.знач. 2121 156 
 
 
Рис.4.12. Маса досліджуваних кубиків №1, №2, №3, №4 
 
Рис.4.13. Кубик №1 перед дослідження 
80 
 
 
Рис.4.14. Кубик №1 після дослідження 
 
Рис.4.15. Показники преса для кубика №1 
 
Рис.4.16. Кубик №2 перед дослідженням 
81 
 
 
Рис.4.17. Кубик №2 після дослідження 
 
Рис.4.18. Показники преса для кубика №2 
 
Рис.4.19. Кубик №3 до дослідження 
82 
 
 
Рис.4.20. Кубик №3 після дослідження 
 
Рис. 4.21. Показники преса для кубика №3 
83 
 
 
Рис.4.22. Кубик №4 перед дослідженням 
 
Рис.4.23. Кубик №4 після дослідження 
84 
 
 
Рис.4.24. Показники преса для кубика №5 
З першого досліду можна зробити висновок, що значення міцності 
досліджуваних кубиків із запонювачем з крихтою піноблоків нижче ніж 
нормативні значення міцності звичайного бетону. Тому використання такого 
заповнювача не дає позитивного ефекту, але можливо використовувати в якості 
полегчего бетону та можливо провести дослідження для використання даного 
виду бетону в теплотехнічих цілях. 
 4.2. Дослід №2 – Дослідження міцності цементно-піщаного розчину з 
використанням наповнювача із тирси 
В другому досліді було перевірено міцність бетону, якщо пісок змішати з 
тирсою у відношенні 4:1. Було виготовлено 4 кубика, їх склад був однаковий, 
тому визначалися середні показники міцності. 
 
85 
 
Таблиця 4.3 Склад суміші для виготовлення кубиків 
№ Пісок, г Цемент Щебінь, Тирса, г Вода, мл Пластифікатор 
зразка М500, г г Sika ViscoCrete 
3025, мл 
5 433 568 1418 108 380 4.5 
6 433 568 1418 108 380 4.5 
7 433 568 1418 108 380 4.5 
8 433 568 1418 108 380 4.5 
 
Послідовність виготовлення кубиків №5, №6, №7, №8: 
1. Підготовити форму для виготовлення кубика; 
2. Змішати щебінь, пісок та цемент до однорідності; 
3. Поступово додавати тирсу і ретельно змішувати з цементно-піщаною 
сумішшю; 
4. Додати воду і  змішати до однорідності; 
5. Закласти готовий розчин у форму для виготовлення кубика; 
6. Втрамбувати суміш вручну, а потім на вібромайданчику. 
Для початку було підготовлено форми для виготовлення кубиків розміром 
10х10х10 см та змащено їх для того щоб розчин який буде закладено в них не 
приставав до стінок форми. 
Виготовлення розчину відбувалося в одній ємності одразу для 4 кубиків, 
тому відважували щебню 5670 г, піску 1730 г, цементу 2270 г, змішували до 
стану однорідності, потім поступово додавали 430 г тирси та змішували з гото-
вою сумішшю, наступним кроком відміряли 18 г пластифікатору Sika Vis-
coCrete 3025, доливали його до 1520 г води та  додавали її до суміші виконуючи 
замішування до стану готовності розчину. Далі розчин засипали до форм вико-
нуючи періодичне трамбування, після заповнення проводили вібрування на віб-
ромайданчику(рис.4.25-34). 
86 
 
  
Рис.4.25. Зваження щебня Рис.4.26. Зваження піску 
 
  
Рис.4.27. Зваження цементу Рис.4.28. Зваження тирси 
 
87 
 
  
Рис.4.29. Перемішування суміші до Рис.4.30. Зважування пластифікатору 
стану однорідності 
  
Рис.4.31. Зважування води Рис.4.32. Виготовлення розчину 
88 
 
  
Рис.4.33. Заповнення форм розчином  Рис.4.34. Кубики після вібрування 
Після проходження 28 діб, заміряли вагу кубиків та  визначали їхню мі-
цність на пресі(рис.4.35-46). 
Таблиця 4.4. Результати  випробувань на стиск 
№ зразка Маса кубика, г Навантаження, кН 
5 2185 153 
6 2330 145 
7 2250 155 
8 2375 128 
Сер.знач. 2125 145 
 
89 
 
 
Рис.4.35. Маса досліджуваних кубиків №5, №6, №7, №8 
 
Рис. 4.35. Кубик №5 перед дослідженням 
 
90 
 
Рис. 4.36. Кубик №5 після дослідженням 
 
Рис.4.37. Показники пресу для кубику №5 
 
Рис.4.38. Кубик №6 перед дослідженням 
 
Рис.4.39. Кубик №6 після дослідження 
91 
 
 
Рис.4.40. Показники пресу для кубику №6 
 
Рис.4.41. Кубик №7 перед дослідженням 
 
Рис.4.42. Кубик №7 після дослідження 
92 
 
 
Рис.4.43. Показники персу для кубика №7 
 
Рис.4.44. Кубик №8 перед дослідженням 
93 
 
 
Рис.4.45. Кубик №8 після дослідження 
 
Рис.4.46. Показники пресу для кубика №8 
94 
 
З другого досліду можна зробити висновок, що значення міцності 
досліджуваних кубиків із запонювачем з тирси нижче ніж нормативні значення 
міцності звичайного бетону. Тому використання такого заповнювача не дає 
позитивного ефекту, але можливо використовувати в якості полегчего бетону 
та можливо провести дослідження для використання даного виду бетону в 
теплотехнічих цілях. 
4.3. Дослід №3 – Дослідження міцності цементно-піщаного розчину з 
використанням наповнювача із склотканини 
В третьому досліді було перевірено міцність бетону, якщо пісок змішати з 
склотканиною. Було виготовлено 4 кубика, їх склад був однаковий, тому визна-
чалися середні показники міцності. 
Таблиця 4.5 Склад суміші для виготовлення кубиків 
№ Пісок, г Цемент Щебінь, Склотка- Вода, мл Пластифікатор 
зразка М500, г г нина, г Sika ViscoCrete 
3025, мл 
9 515 568 1418 25 340 4.5 
10 515 568 1418 25 340 4.5 
11 515 568 1418 25 340 4.5 
12 515 568 1418 25 340 4.5 
Послідовність виготовлення кубиків №9, №10, №11, №12: 
1. Підготовити форму для виготовлення кубика; 
2. Змішати щебінь, пісок та цемент до однорідності; 
3. Поступово додавати скловолокно і ретельно змішувати з цементно-
піщаною сумішшю; 
4. Додати воду і  змішати до однорідності; 
5. Закласти готовий розчин у форму для виготовлення кубика; 
6. Втрамбувати суміш вручну а потім на вібромайданчику. 
Для початку було підготовлено форми для виготовлення кубиків розміром 
10х10х10 см та змащено їх для того щоб розчин який буде закладено в них не 
приставав до стінок форми. 
95 
 
Виготовлення розчину відбувалося в одній ємності одразу для 4 кубиків, 
тому відважували щебню 5670 г, піску 2060 г, цементу 2270 г, змішували до 
стану однорідності, потім поступово додавали 100 г нарізаних по 5 см довжи-
ною смужок скловолокна та змішували з готовою сумішшю, наступним кроком 
відміряли 18 г пластифікатору Sika ViscoCrete 3025, доливали його до 1360 г 
води та  додавали її до суміші виконуючи замішування до стану готовності роз-
чину. Далі розчин засипали до форм виконуючи періодичне трамбування, після 
заповнення проводили вібрування на вібромайданчику(рис.4.47-50). 
  
Рис.4.47. Перемішування суміші до Рис.4.48. Виготовлення розчину 
 
стану однорідності 
96 
 
  
Рис.4.49. Заповнення форм розчином Рис.4.50. Кубики після вібрування 
 
Після проходження 28 діб, заміряли вагу кубиків та  визначали їхню мі-
цність на пресі(рис.4.). 
Таблиця 4.6. Результати  випробувань на стиск 
№ зразка Маса кубика, г Навантаження, кН 
9 2100 25 
10 2040 22 
11 2050 25 
12 2100 25 
Сер.знач. 2073 24 
 
97 
 
 
Рис.4.51. Маса досліджуваних кубиків №9, №10, №11, №12. 
 
Рис.4.52. Кубик №9 перед дослідженням 
98 
 
 
Рис.4.53. Кубик №9 після дослідження 
 
Рис.4.53. Показники пресу для кубика №9 
 
99 
 
Рис. 4.54. Кубик №10 перед дослідженням 
 
Рис.4.55. Кубик №10 після дослідження 
 
Рис. 4.56. Показники преса для кубика №10 
100 
 
 
Рис. 4.57. Кубик №11 перед дослідженням 
 
Рис.4.58. Кубик №11 після дослідження 
 
Рис.4.59. Показники пресу для кубика №11 
101 
 
 
Рис.4.60. Кубик №12 перед дослідженням 
 
Рис.4.61. Кубик №12 після дослідження 
 
Рис.4.62. Показники пресу для кубика №12 
З третього досліду можна зробити висновок, що значення міцності 
досліджуваних кубиків із запонювачем з скловолокна нижче ніж нормативні 
102 
 
значення міцності звичайного бетону. Була виявлена проблема, що з даних 
кубиків не вийшла волога та вони через це не набрали міцності, дослід 
необхідно повторити змінивши пропорції складників. Також замічений в 
даному досліді показник, що бетон із даним видом заповнювача не містить 
усадки конуса, тому після коригувань пропорцій компонентів даний розчин 
можливо викоритувувати для задач необхідних з нульовою осадкою конуса. 
 
4.4. Висновки 
1. Із отриманих результатів складено гістограму середнього навантаження, 
яке витримували досліджувані кубики із різними наповнювачами: крихта піно-
блока, тирса і скловолокно. За даною інфографікою видно, що значення міцно-
сті нижні, ніж у звичайного бетону, тому ці розчини не раціонально використо-
вувати. Можливе використання першого та другого розчину в якості легкого 
бетону при таких задачах.  
156 
160 145 
140
Крихта піноблоку 
120
Тирса 
100
Скловолокно 
80
60
40 24 
20
0
Крихта Тирса Скловолокно 
піноблоку 
Рис.4.63. Гістрограма міцності досліджуваних розчинів 
3 
2. Складена діаграма вартості 1м досліджуваних розчинів із різними на-
повнювачами. Із діаграми видно, що розчин із скловолокном виходить дуже 
дорогим через високу вартість скловолокна, тому його використання не раціо-
нальне. Найбільш економічно вигідним із розглянутих варіантів є розчин із ти-
рсою. 
 
Навантаження, кН 
103 
 
19918 
20000
Крихта піноблоку 
15000
Тирса 
Скловолокно 
10000
4319 
5000 2405 
0
Крихта Тирса Скловолокно 
піноблоку 
3
Рис.4.64. Гістограма вартості 1 м  досліджуваних розчинів 
 
Вартість, грн 
104 
 
ВИСНОВКИ 
 
 
Магістерська робота є завершеною науково-дослідною роботою в якій 
було проаналізовано небезпеку від зсувів на території України та в Світі, кла-
сифіковано види конструкцій інженерного захисту, розглянутий аналіз ефекти-
вних конструкцій підпірних стін, розроблений новий вид підпірної стіни та до-
сліджено цементно-піщані розчини з різними видами наповнювачів. 
Основні результати роботи полягають у наступному: 
1. Проведений аналіз та досліджено небезпеку від екзогенно-
геологічних процесів та описані сейсмічно небезпечні зони на тери-
торії України та по всьому Світі. 
2. Вивчено та описано залежність фізико-механічних характеристик 
ґрунту від динамічних впливів. 
3. Описано так класифіковано конструкції інженерного захисту від зсу-
вів і обвальних процесів. 
4. Описано дослідження випробування ефективних конструкцій інжене-
рного захисту та доведено, що напруження залежать від геометрич-
них характеристик. 
5. Розглянуто конструкцію підпірної стіни з контрфорсами та на її осно-
ві розроблений новий тип конструкції інженерного захисту. Розгля-
нуто 2 варіанти і досліджено, що підпірна стіна з контрфорсом та ду-
говими опорами є біль економічно вигідною. 
6. Досліджені на міцність цементно-піщані розчини з різними видами 
заповнювачів: крошкою піноблока, тирсою та скловолокном. 
 
 
 
 
 
105 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. ДБН В.1.1-12:2014 Будівництво в сейсмічних районах України 
2. ДБН В.1.1-24:2009 Захист від небезпечних геологічних процесів. Основні 
положення проектування 
3. ДБН В.1.1-24:2009 Інженерний захист територій від підтоплень  
4. (Електронний ресурс) https://mia852525.blogspot.com/2016/03/blog-
post.html 
5. (Електронний ресурс) http://wdc.org.ua/uk/node/192 
6. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в 
Україні в 1998 р. – К.: Мінекономбезпеки України, 1998. – 162 с. 
7. Бартоломей А. А. Причины отказов в строительном проектировании и 
практике / А. А. Бартоломей, О. А. Маковецкий // Вісник одеської дер-
жавної академії будівництва та архітектури. – Вип. 4 - Одеса: ОДАБА, 
2001.- С.66-69. 
8. Немчинов Ю. И. Сейсмостойкость зданий и сооружений / Ю. И. Немчи-
нов. - Киев: 2008. - 480 с. 
9. Рыжов A. M. Введение в нелинейную механику грунтов и физическое 
моделирование / A. M. Рыжов. -Запорожье: "Видавець", 1995. - 512 с. 
10. Яковлев Є. O. Аналіз замочування лесових ґрунтів України та ймовір-
ності оцінки параметрів плям замочування у межах видовжених капіталь-
них об'єктів. 
11. Ґрунтознавство: підручник для екологів. - Київ – Житомир, ПП «Рута», 
2013. – 456 с. 
12. Methods of monitoring of historical buildings and slopes / [J. Zalesky, L. 
Lamboj, J. Pruska, etc.] // XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 August 2003. - 
Prague, 2003. - Vol. 1. – P. 285-290. 
13. Dobes C. Saint Vitus Cathedral. Project of long-term monitoring of the struc-
ture stability / C. Dobes, J. Prochazka, J. Zalesky. 
106 
 
14. Interpolation of solid waste shear wave velocity using geostatistics / [M.S. 
Avsar, A. Bouazza, E. Kavazanjian, etc.] // XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 
August 2003. - Prague, 2003. - Vol. 1. – P. 21-26. 
15. Avsar M.S. Comparison of cringing and point cumulative semivariogram tech-
niques to make spatial description for a given deposit / M.S. Avsar, M.S., 
Ozturk C.A., Bouazza A. // 9th Congress of the International Association of 
Engineering Geology and the Environment: Int. cong. – Durban, 2002 
16. Assessment of dip stability of embankments made of coarse-fragmental soils / 
[S.l. Matsiy, K.Sh. Shadunts, E.V. Bezuglova , etc.]] // XIII ECSMGE: Int. 
conf., 25-28 August 2003. - Prague, 2003. - Vol. 1. – P. 815-820. 
17. Batog A. Statical analysis of reinforced slope / A. Batog, R.J. Izbicki, K. 
Szczesniak // XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 August 2003. - Prague, 2003. - 
Vol. 1. – P. 579-584.  
18. Droniuc N. Portance des semelles en bord de talus / N. Droniuc, J.P. Magnan // 
XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 August 2003. - Prague, 2003. - Vol. 2. – P. 
119-126. 
19. Droniuc, N. Developpements et applications geotechniques du calcul a la rup-
ture par la methode des elements finis/ N. Droniuc. - These de Doctorat de l'E-
cole Nationale des Ponts et Chaussees, 2001. - 340 pp. 
20. Jennings P. Performance of 150 year-old railway slopes in glacial till: case 
study from southwest Ireland / P. Jennings // XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 
August 2003. - Prague, 2003. - Vol. 2. – P. 631-636. 
21. McNamara A.M. Evaluation of numerical analyses used to model the influence 
of heave reducing piles on excavation induced ground movements / A.M. 
McNamara, S.E. Stallebrass, R.N. Taylor // XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 
August 2003. - Prague, 2003. - Vol. 2. – P. 717-722. 
22. Taylor R.N. ,. The development and evaluation of a constitutive model for the 
prediction of ground movements in over consolidated clay / R. N. Taylor // 
Geotechnique. – 1997. - Vol. 47. - № 2. - P. 235-253.  
107 
 
23. Steenfelt J.S. Slope stability problems in Denmark - A joke or dire reality? / 
J.S. Steenfelt, C.S. Sorensen // XIII ECSMGE: Int. conf., 25-28 August 2003. - 
Prague, 2003. - Vol. 2. – P. 893-898. 
24. Lee S. Landslide hazard mapping at Selangor, Malaysias using frequency ratio 
and logistic regression models / S. Lee, B. Pradhan // Landslides. – 2007. – 
Vol. 4. - № 1. – P.33–41. 
25. Медведев С. В. Сейсмика горных взрывов / С. В.Медведев. - М.: «Недра», 
1964. - 188 с. 
26. Черный Г. И. Деформации грунта при статическом и динамическом 
нагружении / Г. И. Черный, В. Г. Черный // Збірник наукових праць Пол-
тавського національного  техн. ун-ту ім. Ю. Кондратюка, Серія: Галузеве 
машинобудування, будівництво. –  2003 . Вип. 12. – С. 235 –240. 
27. Лекція №7. Заходи інженерного захисту об’єктів від зсувних і обвальних 
процесів. С. 2-16. Навчальний портал НУБІП 
28. Пат. 96221 Україна, МПК Е 02D 29/02, Підпірна стінка Харківський дер-
жавний технологічний університет будівництва та архітектури - № 
а201006577; заявл. 31.05.2010; опубл. 10.10.2011. 
29. Пат. 100518 Україна, МПК Е 02D 29/02, Е 04С 1/00, Збірна підпірна 
стінка балочного типу Державний вищий навчальний заклад 
,,Криворізький національний університет’’- № u201501699; заявл. 
26.02.2015; опубл. 27.07.2015. 
30. Пат. 100212 Україна, МПК Е 02D 29/02, Монолітна підпірна стінка кут-
никовго типу Державний вищий навчальний заклад ,,Криворізький націо-
нальний університет’’- № u201501700; заявл. 26.02.2015; опубл. 
10.07.2015. 
31. Гавура К.М. Магістерська кваліфікаційна робота, Віницький національ-
ний технічний університет. 
32. Пат. 151939 Україна, МПК Е 02D 29/02, Протизсувна підпірна стіна з 
контрфорсами Коновал В.М. - № u202107261; заявл. 14.12.2021; опубл. 
05.10.2022. 
108 
 
                                                Анотація 
 
Ященко Максим. «Аналіз досліджень напруженого стану зсувонебез-
печних укосів в умовах сейсмічного навантаження». – Рукопис. 
Кваліфікаційна робота здобувача вищої освіти за спеціальністю 192 – 
Будівництво та цивільна інженерія. – Черкаський державний технологічний 
університет, Черкаси, 2023. 
Кваліфікаційна робота присвячена класифікації конструкцій інженерного 
захисту та розробці нових видів підпірних стін.  
Виконано аналіз небезпеки від зсувів по всьому світі, виконано порівнян-
ня декількох видів ефективних конструкції підпірних стін та виконано до-
слідження цементно-піщаних розчинів на міцність з різним видами заповнюва-
ча.  
Для досягнення мети поставлено та вирішено такі задачі: 
‒ аналіз небезпеки від зсувів під впливом сейсмічного навантаження на 
території України та всього Світу;  
‒ аналіз залежності фізико-механічних характеристик ґрунту від ди-
намічних впливів; 
‒ аналіз та класифікація існуючих у Світі конструкцій інженерного захи-
сту від зсувних і обвальних процесів;  
‒ розробити нові види підпірних стін;  
‒ провести дослідження цементно-піщаних розчинів на міцність з різними 
видами заповнювачів. 
Одним з перспективних напрямків є удосконалення конструкцій підпірної 
стіни, оскільки фундамент  має недостатню міцність. 
Ключові слова: конструкція, аналіз, інженерний захист, сейсмічне 
навантаження, підпірна стіна, цементно-піщані розчини.