авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Учёт изменений состояния грунтов при проектировании дорожных одежд (на примере белгородской области) (

На правах рукописи

ГНЕЗДИЛОВА Светлана Александровна УЧЁТ ИЗМЕНЕНИЙ СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД (НА ПРИМЕРЕ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ) (05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)

Автореферат диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук

Москва 2010 2

Работа выполнена на кафедре «Строительство и эксплуатация дорог» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) и на кафедре «Автомобильные дороги и аэродромы» Белгородского государственного технологиче ского университета им. В.Г. Шухова.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Носов Владимир Петрович Официальные Заведующий лабораторией оппоненты: ОАО «СоюздорНИИ» доктор технических наук, профессор Казарновский Владимир Давидович Заведующий лабораторией ФГУП «РосдорНИИ» кандидат технических наук Мерзликин Александр Ефимович

Ведущая организация: Институт транспортных сооружений Казанского государственного архи тектурно-строительного университета

Защита состоится 16 декабря в 10 часов на заседании диссер тационного совета Д 212.126.02 в Московском автомобильно дорожном государственном техническом университете (МАДИ) по адресу: 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42, теле фон для справок (495) 155-93-24.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просьба высы лать в двух экземплярах, а копию отзыва просим прислать по e-mail: uchsovet@madi.ru.

Автореферат разослан « 15 » ноября 2010 г.

Учный секретарь диссертационного совета проф. канд. техн. наук Борисюк Н.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Протяжнность и состояние сети автомобильных дорог существенным образом влияют на конкурентоспособность промышленного и сельскохозяйственного производства и эффективность развития экономики страны. Именно по этой причине на развитие сети и эксплуатацию существующих автомобильных дорог ежегодно направляются значительные финансовые средства. Вследствие недостаточной наджности дорожных одежд большая часть выделяемых из бюджета средств уходит на ремонт дорожных покрытий.

Именно по этой причине одной из задач модернизации дорожного хозяйства является существенное повышение долговечности дорожных одежд и увеличение их межремонтных сроков службы.

Одним из важнейших направлений решения этой задачи является комплекс вопросов, связанных с детальным учтом водно теплового режима грунтов земляного полотна.

В практике проектирования автомобильных дорог прочност ные и деформативные характеристики грунтов земляного полотна, материалов основания и подстилающего слоя принято назначать по таблицам, являющимися обязательной составной частью мето дических указаний по расчту и конструированию дорожных одежд.

Эти, как правило, усредннные характеристики приведены для тер риторий, охватываемых той или иной дорожно-климатической зо ной, объединяющей районы с различными климатическими усло виями и имеющими значительную протяженность. Важно отметить, что объединение таких больших территорий приводит к необосно ванному назначению расчтных величин характеристик грунтов земляного полотна, завышая или занижая их в пределах конкретно го района строительства, что в конечном итоге снижает качество проектных решений и может приводить к сокращению срока служ бы. По этой причине в нашей стране, как и во всм мире, наблюда ется тенденция к уточнению расчтных параметров земляного по лотна, как одно из важнейших направлений совершенствования процесса проектирования дорожных одежд.

Действующие методические указания по проектированию до рожных одежд ОДН 218.046-01 дают возможность учитывать дан ные регионального научно-практического опыта. Именно, такой опыт должен способствовать существенному повышению надежности по крытий, повышению сроков службы, снижению затрат на их ремонт и содержание и др., что подтверждает актуальность исследования.

Цель диссертации. Повышение качества проектирования до рожных одежд за счт учта региональных особенностей и сезон ных изменений состояния земляного полотна автомобильных дорог.

Научная новизна.

Установлены расчтные параметры грунтов, широко рас пространнных на территории Белгородской области.

Показана необходимость учта региональных климатиче ских и геологических особенностей территории при прогнозировании процессов развития повреждений дорожных покрытий.

Предложена эмпирическая зависимость для прогнозиро вания изменений влажности на основе изменений температуры воздуха.

Уточнена схема дорожно-климатического районирования территории Белгородской области.

Практическая ценность состоит:

в уточнении дислокации границ III и IV дорожно климатических зон, детализировано районирование территории Белгородской области для целей проектирования автомобильных дорог.

в территориальном нормировании расчтных значений характеристик глинистых грунтов, учитывающем природно климатические условия Белгородской области для организаций, проектирующих автомобильные дороги.

Реализация работы. Результаты проведнных исследований и предложенная методика нашли практическое применение:

- в ГУ «Управление автомобильных дорог общего пользования и транспорта Белгородской области» при проектировании ряда объ ектов;



- в учебном процессе при обучении студентов по специально сти 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова.

Апробация работы. Основные положения диссертационной рабо ты доложены и обсуждены на конференциях и семинарах: Между народная научно-практическая конференция «Научные исследова ния, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройинду стрии» (г. Белгород 2007 г.);

Всероссийская научно-практическая конференция «Повышение долговечности транспортных сооруже ний и безопасности дорожного движения» (г. Казань 2008 г.);

Меж дународная научно-техническая конференция молодых ученых и аспирантов «Современные технологии строительства и эксплуата ции автомобильных дорог» (г. Харьков 2008 г.);

Международная на учно-практическая конференция «Эффективные материалы, техно логии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений» (г. Белгород 2009 г.);

68ая научно-методическая и научно-исследовательская конференция МАДИ (г.Москва 2009 г.);

Международная научно-практическая кон ференция «Научные исследования, наносистемы и ресурсосбере гающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX научные чтения)» (г. Белгород 2010 г.);

Международная науч но-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород 2010 г.), а также на заседаниях кафедры «Строительст во и эксплуатация дорог» МАДИ (2006-2010 г.).

На защиту выносятся:

Результаты полевых и лабораторных исследований свойств глинистых грунтов автомобильных дорог Белгородской об ласти.

Зависимость для прогнозирования изменений влажности, в зависимости от температуры воздуха.

Уточннная схема дорожно-климатического районирова ния территории Белгородской области.

Зависимости характеристик прочности и деформируемо сти глинистых грунтов земляного полотна для проектирования до рожных одежд по условию прочности Территориально нормированные расчтные значения влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов зем ляного полотна для проектирования дорожных одежд по условию прочности, для дорожных районов, выделенных на территории Бел городской области.

Публикации. По результатам исследования опубликовано во семь печатных работ в профильных изданиях, в том числе, находя щихся в списке ВАК России, в которых отражены все основные по ложения диссертационной работы.





Объм работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Объм работы 170 стр., в том числе 23 таблицы, 42 рисунка и 3 приложения. Спи сок использованной литературы насчитывает 158наименования ра бот отечественных и зарубежных авторов.

Содержание работы Во введении обоснована актуальность выбранной темы иссле дований, сформулирована цель и основные направления работы.

Первая глава содержит аналитический обзор результатов ис следований, характеризующих изменения состояния грунтов в усло виях сезонных колебаний температуры и влажности.

Анализ отечественных и зарубежных исследований водно теплового режима дает возможность выявить принципиальные под ходы к описанию процессов миграции влаги в грунтах. Прогнозиро вание влажности грунта осуществлялось как теоретическими мето дами, так и экспериментальными. Теоретические методы прогнози рования влажности отражены в работах А.Я. Тулаева, Н.А. Пузако ва, И.А. Золотаря, В.И. Рувинского, М.Б. Корсунского, В.Н. Ефимен ко, Е.И. Шелопаева, А.И. Ярмолинского. Эмпирические методы на шли свое отражение в работах А.К. Бируля, В.М. Сиденко, Н.А. Пу закова. Эти методы получили широкое распространение при проек тировании автомобильных дорог в соответствующих регионах Рос сии.

Теоретический подход осложняется большим разнообразием ти пов и разновидностей грунтов, зависимостью их свойств от темпе ратуры, влажности, плотности и т.д. С развитием компьютерных технологий распространение получили модели, в которых процесс миграции влаги записывается на основе решений уравнений А.В.

Лыкова. Наиболее заметной работой в этом направлении является решение В.П. Носова на основе математического моделирования.

За рубежом, представления о движении влаги в грунтах основаны на потенциальной теории миграции влаги в почве.

На прочность дорожных конструкций значительно влияют де формативные и прочностные свойства подстилающих грунтов. Ис следованию вопроса изменения деформируемости грунтовых осно ваний в годовом цикле посвящены работы: В.Ф. Бабкова, А.К. Биру ля, Н.В. Орнатского, С.А. Голованенко, А.Я. Тулаева, В.П. Носова, Н. Н. Иванова, В. К. Некрасова, В.П. Попова, Н.А. Пузакова, А.С.

Смирнова, Н.Ф. Федорова, Н.А. Цытовича, А.А. Чуткова, И.И. Чер касова и других ученых (рис.1).

Рис. 1. Изменение модуля упругости грунта Еу во II дорожно-климатической зоне в течение трех лет (по данным проф. В.Ф.Бабкова) 1,2,3-годы наблюдений Следует отметить, что в настоящее время значительно меньше внимания уделяется вопросам, связанным с оценкой влияния кли матических условий на работу покрытия, как на стадии строитель ства, так и в период эксплуатации. Это объясняется тем, что тепло физические и влажностные характеристики материалов и грунтов на широком интервале изменения тепловлажностного состояния окру жающей среды изучены недостаточно: отсутствуют точные матема тические зависимости или табличные значения для установления их величин для конкретных территорий.

Поэтому учт региональных особенностей отдельных территорий позволит учесть разнообразие конструкций и условий их эксплуата ции, а также даст возможность дифференцировано подходить к на значению расчетных параметров материалов и грунтов.

Вопросами учта региональных природно-климатических условий занимались Ю.М. Васильев, В.Н. Ефименко, Н.А. Пузаков, С.В.

Ефименко, О.П. Афиногенов, А.И. Полищук, М.В. Бадина, В.П. Ко рюков, Е.И. Шелопаев, В. А. Ярмолинский и мн. др. Исследования этих и других учных были направлены, с одной стороны, на более дифференцированный учет влияния погодно-климатических осо бенностей регионов на прочность и устойчивость дорожных конст рукций (зональные, интразональные и региональные факторы), а с другой - на установление корреляционных зависимостей между ос новными свойствами грунтов.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие основные задачи:

1. Разработать модель изменения модуля упругости земляного полотна под влиянием климатических факторов.

2. Повести комплекс натурных и лабораторных экспериментов по изучению свойств наиболее распространенных глинистых грун тов на на территории Белгородской области.

3. Установить закономерности изменения характеристик прочно сти и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна в за висимости от их влажности.

4. Уточнить дислокацию границ III - IV дорожно-климатических зон, детализировать районирование региона исследования и вы полнить территориальное нормирование расчтных значений влаж ности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для выделенных дорожных районов.

Во второй главе приведены результаты теоретических иссле дований, цель которых заключалась в обосновании параметров ма тематической модели учта влияния фактических метеоусловий на состояние грунта для прогнозирования состояния дорожных покры тий.

Зарубежный и отечественный опыт показывает, что наиболее перспективными являются интервальные модели, в которых период прогнозирования разбивается на интервалы времени, достаточно короткие, чтобы считать, что в их пределах основные воздействия, влияющие на напряжнно-деформированное состояние, изменяются незначительно. На рисунке 2 представлена блок-схема такой модели из европейского проекта «AMADEUS».

Начало 1.Параметры конструкции дорожной одежды и земляного полотна i=0 t= 2. Геометрические 3.Параметры 5.Климатические транспортного потока условия параметры 6.Модель напряжнно i=i+ деформированного Ti+1=ti+t состояния 4.Свойства материалов и подстилающего грунта 7.Расчт напряжений и деформаций 8.Модель прогнозирования повреждений 9.Расчт повреждений D 10.Суммирование повреждений D 11.Результаты прогнозирования повреждений D Рис. 2. Структурная блок-схема прогнозирования повреждений (AMADEUS) С использованием метода статистического моделирования были получены ряды значений влажности и температуры воздуха. На основе этих значений с использованием существующей методики прогнозирования колееобразования (МАДИ) была рассчитана величина колеи, как сумма остаточных деформаций, вызываемых совместным действием транспортных нагрузок, изменений температуры воздуха и влажности грунта при постоянных (I модель) и случайных (II модель) значениях влияющих факторов. Результаты расчта позволили оценить вклад случайных или в дальнейшем фактических параметров температуры и влажности в процесс накопления повреждений, обусловленных состоянием грунта (рис.3).

Рис. 3. Изменение величины колеи в течение срока службы В настоящее время при проектировании покрытий влияние пере менного тепловлажностного состояния грунтовых оснований на их прочность учитывается лишь косвенно. Рассмотрены 3 модели, по лучившие практическое применение при проектировании дорожных одежд, в разной степени учитывающие изменение состояния грунта в годовом цикле. Проблема существует не только при проектирова нии дорожных одежд, но и при оценке их состояния, так как боль шинство имеющихся инструкций базируются на предположении о том, что большинство влияющих параметров сохраняют свои посто янные значения в течение всего периода эксплуатации. В качестве таких значений принимают средние многолетние параметры, полу чаемые в результате обработки данных наблюдений местных ме теостанций.

Сложные процессы перемещения влаги и промерзания земляно го полотна в процессе эксплуатации автомобильных дорог приводят к постоянному изменению состояния грунта, что в свою очередь вы зывает изменение его основных прочностных и деформативных характеристик.

В результате жесткость и, соответственно, прочность дорожных одежд существенно изменяются в течение года. Это должно быть принято во внимание при прогнозировании долговременной прочно сти дорожной конструкции и усталости материалов покрытия.

Таким образом, два важнейших физических явления, сущест венно изменяющих физико-механические свойства грунтов земля ного полотна: промерзание - оттаивание и изменение влажности грунта - с необходимой точностью позволяют судить о динамике изменений модуля упругости.

Годовой цикл изменения модуля упругости грунта включает 3 ха рактерных периода: мрзлое состояние, состояние оттаивания и та лое состояние.

В составе задачи по учту изменений состояния грунта в течение года было выделено 2 этапа: первый состоит в том, чтобы устано вить зависимости, позволяющие связать изменение влажности грун та земляного полотна и модуля упругости, второй – связать изме нение температуры мрзлого грунта и модуля упругости грунтового основания.

Содержание влаги в грунте – это один из наиболее важных па раметров, определяющих величины таких расчтных показателей, как модуль упругости, угол внутреннего трения, удельное сцепле ние. Поэтому при вычислении деформаций, накапливаемых в зем ляном полотне, а также для учта влияния модуля упругости грунта на общий модуль дорожной конструкции особенно важно правильно рассчитать влажность грунта. Многие из существующих методов прогнозирования влажности грунтов земляного полотна позволяют прогнозировать осеннюю или весеннюю влажность грунта, тогда как важнейшие характеристики земляного полотна: модуль упругости, угол внутреннего трения и удельное сцепление - существенно изме няются в течение одного года в зависимости от природно климатических условий, что определяет необходимость разработки метода для прогнозирования влажности грунта.

Значение модулей упругости мрзлого грунта определили по уравнению Н.А. Цытовича.

Изменение толщины слоя мрзлого грунта позволило установить количественную зависимость изменения эквивалентного модуля уп ругости поверхности грунтового основания. Для этой цели исполь зовали уравнение Барбера.

В третьей главе представлены объекты и методика проведения экспериментальных исследований. Для исследования на террито рии Белгородской области было выбрано 20 участков автомобиль ных дорог III-IV технической категории. Выбранные участки дорог удовлетворяли требованиям действующих строительных норм и правил на проектирование и строительство автомобильных дорог;

конструктивные решения земляного полотна и дорожной одежды были характерными для района исследования;

грунтовые, климати ческие и гидрологические условия на выбранных участках дорог, были типичными для исследуемой территории.

Полевым работам предшествовал анализ проектной доку ментации. В составе полевых работ выполняли визуальное изуче ние состояния автомобильных дорог;

оценивали соответствие фак тических конструктивно-технологических решений содержанию про ектов;

проводили отбор проб грунтов для лабораторных исследова ний их гранулометрического состава и физико-механических свойств.

С целью изучения особенностей процесса изменения влажности был проведен комплекс экспериментальных работ по исследова нию процесса влагонакопления в грунте земляного полотна. Экспе риментальный участок расположен на полигоне БГТУ им.В.Г. Шухо ва (г. Белгород). Грунт земляного полотна – глина. Участок проходит в насыпи. Грунтовые воды залегают глубоко.

Измерения проведены двумя способами: термостатно-весовым в соответствии с ГОСТ 5180-84, т.е. высушиванием образцов до по стоянной массы, отобранных под дорожной одеждой в количестве достаточном для обеспечения необходимого уровня надежности, и по средством установки датчиков влажности грунта и измерителя влажности МГ-44 (рис.4), принцип действия которых основан на за висимости сопротивления грунта от его влажности. Датчики были откалиброваны в лаборатории и проверены на образцах в полевых условиях.

Рис. 4. Измерение влажности грунта земляного полотна Результаты экспериментального исследования процесса влаго накопления грунта земляного полотна показаны на рис.5.

Рис. 5. Изменение влажности грунта во времени Для обеспечения достоверности все испытательное и лабора торное оборудование предварительно было поверено в центрах стандартизации и метрологии.

При отборе проб грунтов земляного полотна для лабораторных исследований гранулометрического состава, естественной, относи тельной, оптимальной влажностей и теплопроводности на обсле дуемых участках пробуривали скважины, располагая их на покры тии в пределах полосы наката. Образцы проб грунта из скважин от бирали из земляного полотна с глубины 0,1...0,2 м от низа дорож ной одежды. Лабораторные исследования свойств грунтов выпол нены с соблюдением действующих стандартов.

Экспериментальные исследования по определению сопротивле ния грунта срезу, угла внутреннего трения и удельного сцепления грунтов выполнены в соответствии с требованием ГОСТ 12248-96.

Сопротивление грунта срезу, угол внутреннего трения, удельное сцепление определены по методу одноплоскостного среза. Опреде ление значений коэффициента теплопроводности грунтов произво дили прибором МГ-100.

В четвертой главе представлен анализ результатов полевых и лабораторных исследований грунтов земляного полотна в при родно-климатических условиях региона исследований.

Для возможности объединения результатов испытаний од нотипных видов грунтов, получивших распространение на террито рии Белгородской области выполняли проверку возможности объе динения серий испытаний в статистические ряды, соответствующие глинистым грунтам.

Анализ результатов лабораторных испытаний проб грунтов, по казал, что значения прочностных и деформативных характеристик (модуля упругости Егр, угла внутреннего трения гр, удельного сцеп ления Сгр), экспоненциально зависят от величины относительной влажности WOT. На основе статистического анализа получена эм пирическая зависимость угла внутреннего трения от относительной влажности следующего вида (рис.6):

гр=32,15·е-0,91·Wот, (1) где гр - угол внутреннего трения грунта, град.;

WOT - относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна в долях от WT.

Рис.6. График зависимости угла внутреннего трения глинистого грунта от относительной влажности Также аналогичная зависимость установлена для удельного сце пления глинистых грунтов от относительной влажности в виде сле дующего уравнения (рис.7):

Сгр=0,27·е-3,47·Wот, (2) где Сгр - удельное сцепление грунта, МПа;

WOT - относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна в долях от WT.

Общий анализ результатов проведенных штамповых испытаний грунтов земляного полотна показал, что модуль упругости глинистых грунтов земляного полотна с учтом местных условий изменяется в пределах Егр = 11...46 МПа.

Установлена эмпирическая зависимость модуля упругости грун та от относительной влажности в виде уравнения:

Егр= 159,83-3,09Wот, (3) где Егр - модуль упругости грунта, МПа;

WOT - относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна в долях от WT.

Рис.7. График зависимости сцепления в глинистом грунте от относительной влажности Формирование водно-теплового режима дороги происходит под воздействием погодно-климатических факторов и наибольший вклад в изменение влажности вносит температура воздуха. Многие исследователи отмечают, что именно градиенты температуры оп ределяют направление и интенсивность миграции влаги. Анализ данных непосредственных наблюдений за влажностью грунта и температурой воздуха показал, что влажность грунта и температура воздуха связаны регрессионным уравнением, представленным на (рис.8).

Рис.8. График зависимости влажности грунта земляного полотна от температуры Проверка адекватности уравнения регрессии статистическим данным была выполнена с использованием критерия Фишера.

На основе анализа результатов испытаний получены поправоч ные коэффициенты для типов местности по условиям увлажнения и учта особенностей материалов в основании. Окончательно выра жение для вычисления влажности грунта земляного полотна с уч том поправочных коэффициентов было принято в следующем виде:

WP= (0,748-0,007·Т) (4) где – коэффициент, учитывающий условия увлажнения полотна поверхностной водой, равный 1 для I типа местности по условиям увлажнения, 1,01- 1,03 – для II типа, 1,04 - 1, – для III типа;

– коэффициент, принимаемый равным 1 для пористых, тра диционных граничных слоев, непосредственно уклады ваемых на полотно (песок, щебень, гравий, каменный от сев и др.), и 0,85 - 0,95 для плотных материалов (укреп ленные вяжущими грунты, грунтощебень).

Процесс сезонного промерзания и оттаивания грунта земляного полотна рассчитывался по методике В.М. Сиденко с учтом пред ложений И.А. Золотаря и И.А. Ярмолинского. При этом средние зна чения температур были заменены их фактическими значениями, имевшими место в 2006-2010 гг в Белгороде. Коэффициенты тепло проводности, необходимые для расчта глубины промерзания полу чали по результатам лабораторных испытаний. Результаты расчета показали, что максимальная глубина промерзания грунта в 2006 2007 году составила 0,30 м, в 2007-2008 году – 0,32 м, в 2008- году – грунт не промерз, в 2009-2010 году – глубина промерзания составила 1,16 м. Данное обстоятельство иллюстрирует необходи мость учта региональных отличий в промерзании грунта при дол говременном прогнозировании повреждений дорожных покрытий.

Образец зависимости эквивалентного модуля упругости грунто вого основания, рассчитанный с использованием учта переменного тепловлажностного состояния грунтового основания для условий, имевших место в 2007-2010 гг. в Белгородской области приведн на рис.9.

Рис.9. Изменение эквивалентного модуля упругости в течение времени В пятой главе приведена характеристика дорожных районов, выделенных на территории Белгородской области. Рекомендованы значения расчтных характеристик состояния глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежстких дорожных одежд.

За основу разделения территории Белгородской области при дорожном районировании принята таксономическая система: зона подзона — район. При этом дорожный район - это генетически од нородная территория, характеризующаяся типичным, свойственным только ей климатом, геологией, рельефом местности и другими геофизическими элементами, внутри которой однотипные дорожные конструкции характеризуются однородной прочностью и устойчиво стью. Уточннная схема дорожно-климатического районирования территории Белгородской области представлена рис. 10.

Географическое положение границы III и IV дорожно климатических зон зафиксировано восточнее рекомендуемой СНиП 2.05.02-85 на 110-140 км.

Показатели, характеризующие особенности климатических усло вий отдельных районов на территории исследования, установлены с учтом многолетних наблюдений (не менее 20 лет) гидрометеоро логических станций Белгородской области.

Рис. 10. Карта дорожно-климатического районирования территории Белгородской области: III, IV - дорожно-климатические зоны;

Р - подзона по типу рельефа;

1 - 3 - номера дорожных районов Для выделенных на территории исследования дорожных районов рекомендованы значения расчетных характеристик влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов, представленые в таблице (табл. 1).

Таблица Индекс Администра- Влажность Модуль Угол внут- Удельное дорожного тивный Wp, в долях упругости реннего сцепление района пункт от WT Егр, МПа трения Сгр, МПа гр, град.

Готня 0,76 15,0 0, III.Р. Красная Яруга 0,79 14,0 0, Белгород 0,78 14,0 0, III.Р.2 Новотаволжанка 0,74 16,0 16 0, Старый Оскол 0,77 15,0 0, Алексеевка 0,68 20,0 0, III.Р.3 Бирюч 0,73 17,0 0, Ровеньки 0,59 26,0 19 0, IV.Р. Валуйки 0,67 20,0 17 0, На основе полученных эмпирических зависимостей сцепления и угла внутреннего трения были уточнены значения этих параметров, необходимые для проверки сдвигоустойчивости грунтового основа ния, приведнные в табл. 2.

Таблица Угол внутреннего тре Расчетная от- Сцепление, МПа при сум ния, град. при суммар носительная марном числе приложений ном числе приложений влажность нагрузки ( Np) нагрузки ( Np) 103 104 105 106 1 103 104 105 Суглинки и глины 0,60 0.034 0.034 0.018 0.016 0.014 18.6 15.5 11.2 8.5 7. 0,65 0.029 0.023 0.016 0.013 0.011 17.8 12.7 9.3 6.8 5. 0,70 0.024 0.016 0.011 0.009 0.008 17.0 10.9 8.0 6.1 5. 0,75 0.020 0.012 0.008 0.007 0.005 16.2 10.8 8.1 5.4 4. 0,80 0.017 0.011 0.008 0.005 0.003 15.5 9.5 6.0 3.6 3. 0,90 0.012 0.006 0.006 0.003 0.002 11,5 6,5 3,5 2,2 2, ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Предложена математическая модель прогнозирования модуля упругости земляного полотна с учтом влияния климатических усло вий.

2. На основе экспериментальных исследований установлены за висимости прочности и деформируемости глинистых грунтов в зави симости от относительной влажности.

3. Уточнены расчтные характеристики состояния глинистых грунтов для проектирования дорожных одежд применительно к вы деленным в работе дорожным районам.

4. Экономический эффект от внедрения рекомендуемых значе ний характеристик влажности, прочности и деформируемости гли нистых грунтов для расчта нежстких дорожных одежд по условию прочности Белгородской области, подсчитанный по дисконтируемым строительным и эксплуатационным затратам в уровне цен 2010 г., составляет около 750 тыс. руб. на 1 км автомобильной дороги.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Носов, В.П. Моделирование деформативных свойств земляного полотна при прогнозировании повреждений дорожных покрытий / В.П. Носов, С.А. Гнездилова // Научные исследования, наноси стемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: сб.

докл. Междунар. науч.-практич. конф., Белгород, 18 – 19 сент.

2007 г./ Белгор. гос. технол. ун-т. – Белгород, 2007. – Ч.4.– С.235 245.

2. Носов, В.П. Зарубежный опыт прогнозирования состояния дорож ных одежд / В.П. Носов, С.А. Гнездилова // Повышение долго вечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения: сб. науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф., Казань, 15– мая 2008 г./ КазГАСУ. – Казань, 2008. – С. 13–16.

3. Гнездилова, С.А. К учту региональных особенностей при назна чении деформативных характеристик земляного полотна / С.А.

Гнездилова // Современные технологии строительства и эксплуа тации автомобильных дорог: Сб. докл. Междунар. науч.-технич.

конф. молодых ученых и аспирантов, Харьков, 24–28 апр. 2008 г./ ХНАДУ. – Харьков, 2008. – С.18-23.

4. Гнездилова, С.А. Учт влияния сезонного изменения параметров водно-теплового режима на состояние дорожных одежд / С.А.

Гнездилова // Эффективные материалы, технологии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений: сб. докл. Междунар. науч.-практич.

конф., Белгород, 3-4 дек., 2009 г. / Белгор. гос. технол. ун-т. – Белгород, 2009. – С.104-107.

5. Носов, В.П. Влияние природно-климатических факторов на ко лееобразование / В.П. Носов, С.А. Гнездилова // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2009. – №4. – С.18–24.

6. Носов, В.П. Учт влияния региональных природных особенностей на расчтные характеристики грунтов при проектировании до рожных одежд / В.П. Носов, С.А. Гнездилова // Вестник БГТУ им.

В.Г.Шухова. – 2010. – №1. – С. 18–22.

7. Гнездилова, С.А. Исследование процесса влагонакопления в грунте земляного полотна / С.А. Гнездилова // Научные исследо вания, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в про мышленности строительных материалов (XIX научные чтения):

сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф., Белгород, 5–8 окт. г. / Белгор.гос. технол. ун-т. – Белгород, 2010. – Ч.3. – С.74-77.

8. Гнездилова, С.А. Дорожно-климатическое районирование терри тории Белгородской области по условиям строительства и экс плуатации [Электронный ресурс] / С.А. Гнездилова // эл. сб. докл.

Междунар. науч.-технич. конф. молодых ученых БГТУ им. В.Г.

Шухова / Белгор.гос. технол. ун-т. – Белгород, 2010.

Подписано в печать Формат 60 84 1/ 15.11. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз Заказ Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им В. Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.