Защита от эрозии с помощью геосинтетических матов

  Введение
   Эрозия и вызываемый ею ущерб являются глобальными проблемами. Часто для противодействия эрозионным явлениям откосы берегов и русла рек укрепляют бетоном, асфальтом, делают отсыпку из камня, а также осуществляют дорогостоящие инженерно-биологические мероприятия.
   В течение последних 30 лет в этих целях применяются гибкие антиэрозионные маты из различных строительных материалов, причем наиболее эффективны геосинтетические маты в комбинации с озеленением поверхности (для поверхностей, только временно подвергаемых гидравлической нагрузке), а также геосинтетические маты, заполненные минерально-битумной смесью (для поверхностей, часто или постоянно подвергаемых гидравлической нагрузке).
  
   Виды геосинтетических антиэрозионных матов
   Геосинтетические антиэрозионные маты (далее маты) представляют собой трехмерные изделия из полимерных волокон (рис. 1).
  
   В соответствии с предъявляемыми требованиями они могут изготовляться в следующих вариациях:
   • тип А – без наполнителей;
   • тип В – со специальной стабильно шероховатой верхней или нижней поверхностью для обеспечения зацепления;
   • тип С – усиление тканью для поглощения растягивающих усилий;
   • тип D – комбинация основы и фильтрующей ткани для обеспечения дополнительной защиты и решения проблем фильтрования.
  
   Использование матов позволяет предохранить от размывания и выветривания незащищенные растительностью склоны, обеспечивает возможность быстрого и качественного их озеленения или, при соответствующем заполнении открытой пористой структуры матов, защищает от воздействия воды (рис. 2).
  
   Гидравлическая характеристика матов
   Гидравлическая характеристика матов определяется с помощью критической скорости потока (критического скоростного напора) (рис. 3).
  
   Критическая скорость потока
   Критическая скорость потока Vkrit – это такая скорость, при которой появляется первые признаки эрозии в грунте под матом. Сравнение критической скорости для различных матов или укреплений может производиться только по отношению к унифицированному грунту под матом.
   Для антиэрозионных матов типа В (см. рис. 1) в лаборатории [1] были получены следующие критические скорости потока (табл. 1).

  
   Граничное значение касательного напряжения
   Граничное касательное напряжение – сопротивление сдвигу частиц грунта – является скоростным напором воды в водоеме, при котором сдвигаются первые частички грунта русла, вследствие чего начинается разрушение последнего.
  
   Величины граничного касательного напряжения сдвигу частиц, рассчитанные во время лабораторных опытов приведены в табл. 2.

  
   Испытание дождеванием на откосе
   Для определения защитного действия матов, уложенных на откосе, от дождевых стоков в британском Грансфильдском институте технологий из супеси был сооружен искусственный откос с уклоном 1:1,5 (34°). Орошение откоса осуществляли в течение 1 ч дождеванием за 6 циклов интенсивностью по слою воды 35 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

  
   При орошении незащищенная поверхность откоса тотчас становится нестабильной. На откосе, защищенном с помощью антиэрозионного мата, наблюдалась эрозия грунта, заполняющего мат. Почва под матом оставалась неповрежденной.
  
   Условия использования матов
   Маты имеют ширину от 0,1 до 6,0 м. Они раскатываются на откосе и прикрепляются гвоздями к подстилающей породе. Толщина мата выбирается следующая:
   • 10 мм – когда откос подвергается воздействию только дождя или кратковременного паводка;
   • 20 см – когда откос расположен у уреза с переменным уровнем воды при малой высоте волны или скорости движения воды. При увеличении высоты волны или скорости движения воды используют маты, наполненные минерально-битумной смесью (рис. 4).
   При очень высокой волне или повышенной скорости движения воды требуются дополнительное усиление матов и наполнение их мелким щебнем.
  
   Выводы
   Антиэрозионные маты обеспечивают защиту эрозии откосов как без растительности, так и поросших ею.
   Преимущества геосинтетических матов заключаются в их долговечности, прочности на разрыв и удлинение, гибкости, малом транспортировочном весе.
  
   Библиографический список
   1. Фляше П. Антиэрозионные маты в гидротехническом и сельскохозяйственном строительстве / Общество инженерной биологии. Сообщение от 9 апр. 1997 г.