СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В ЗОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ

Введение. Возросшие технические требования к автомобильным дорогам, связанные с увеличением осевых нагрузок, интенсивности и скорости движения транспортных средств с учетом фактического технического состояния ряда дорог, инженерных сооружений, в том числе водопропускных труб, активизацией федеральных и региональных служб по приведению параметров дорожных покрытий к мировым стандартам ставят задачу разработки методов математического моделирования физико-механических характеристик грунтов в зоне расположения водопропускных труб, позволяющих снизить экономические затраты и время на проведение экспериментальных исследований деформаций по результатам мониторинга грунтов земляного полотна и дорожной одежды.

Материалы и методы. Рассмотрен порядок исследования технического состояния водопропускных труб, дорожной одежды и физико-механических характеристик грунтов, методы и способы экспериментальных исследований. Обоснован подход к проведению опытных работ по проходке шурфов в местах появления деформаций и на незначительном от них удалении. Выполнена оценка состояния грунтов земляного полотна и затрубного пространства водопропускных труб в местах их устройства.

Результаты. Определены модули деформации и упругости, плотность, влажность, консистенция, число пластичности, показатель текучести, производные физических характеристик грунта. Применительно к поставленной задаче исследований определены инженерно-геологические элементы, установлены средние значения плотности, влажности и коэффициента уплотнения, а также получены расчетные значения модулей деформации на основе компрессионных и штамповых испытаний, модуль упругости.

Обсуждение и заключение. Установлена зависимость дефектности дорожного покрытия от физико-механических характеристик грунтов земляного полотна.

По результатам экспериментальных работ выполнен корреляционно-регрессионный анализ характеристик грунтов. Получены уравнения регрессии в затрубном пространстве водопропускных труб и на удалении ±30 м от них. Установлено, что наблюдаются нарушения ровности покрытия дорожных одежд, вызванные просадками в барьерных местах. С удалением от водопропускных труб улучшаются физико-механические характеристики грунта и повышаются их прочностные характеристики.

Практическое значение. Применение моделей физико-механических характеристик грунта в совокупности с экспериментальными исследованиями позволяет снизить трудозатраты, время и стоимость испытаний.

1. Лазарев Ю.Г., Симонов Д.Л., Новик А.Н. Формирование потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог // Технико-технологические проблемы сервиса. 2016. № 1(35). С. 43-47.

2. Воробьев В.С., Пингасов Д.В., Мирошниченко С.В. Управление рисками строительства автомобильных дорог // Известия вузов. Строительство. 2012. №1, Изд-во Сибстрин. С. 84-91.

3. Бендер О.А. Прогнозирование рисков в системе капитального ремонта автомобильных дорог // Вестник СибАДИ. 2012. № 6(28). С. 15-18.

4. Углова Е.В., Тиратурян А.Н., Шамраев Л.Г. Современный подход к оценке транспортноэксплуатационных показателей автомобильных дорог государственной компании «Российские автомобильные дороги». САПР и ГИС автомобильных дорог. 2016. № 1(6). С. 39-51.

5. Daniel J. Findley Part 4 Highway Geometric Design. Highway Engineering. 2016, Pages 167253. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-8012482.00004-6

6. Ефименко С.В., Ефименко В.Н., Бадина М.В. Совершенствование норм проектирования дорожных одежд в части уточнения дислокации дорожно-климатических зон для субъектов Российской Федерации // Мир дорог. 2014. № 74. С. 21–23.

7. Ефименко С.В., Ефименко В.Н., Сухоруков А.В. Совершенствование норм проектирования автомобильных дорог Российской Федерации в части методологии учёта особенностей природно-климатических условий // Вестник КГУСТА. 2016. № 1. С. 53–59.

8. Zapata C.E., Houston W.N. Calibration and validation of the enhanced integrated climatic model for pavement design. Washington, D.C.: Transportation Research Board, 2008. 62 p.

9. Крицкий М.Я., Шестаков В.Н. О классификации дефектов земляного полотна автомобильных дорог // Вестник СибАДИ. Омск, 2007. Вып 5. С. 69–76.

10. Николенко Д.А., Кмета А.Г. Прогнозирование деформаций и разрушений дорожных конструкций автомобильных дорог: научное издание // Строительство. Ростов на Дону, 2014. С. 35-36.

11. Воробьев В.С., Пак Е.Л. Влияние физико-механических характеристик грунта земляного полотна на образование деформаций дорожной одежды // Вестник ТГАСУ, Томск, 2017. № 1 (60). С. 190-199.

12. Александрова Н.П., Семенова Т.В., Стригун К.Ю. Совершенствование методов экспресс оценки качества уплотнения грунтов земляного полотна строительства автомобильных дорог // Вестник СибАДИ. 2015. № 4(44). С. 46-57.

13. GPR analysis of clayey soil behaviour in unsaturated conditions for pavement engineering and geoscience applications / F. Tosti, A. Benedetto, L.B. Ciampoli, S. Lambot, C. Patriarca, E.C. Slob // Near surface geophysics, 2016. Т.: 14, в 2. Р. 127–144.

14. Лаврентьев П.А. Отечественные и зарубежные методологии прогнозирования продольной ровности покрытия автомобильных дорог // Вестник гражданских инженеров. 2013. № 4(39). С. 168-172.

15. Шустов А.В., Ганзин С.В., Самек Е.И. Оценка применяемых методов диагностики ровности покрытия автомобильных дорог при их эксплуатации // Известия ВолгГТУ. 2013. № 21(124). С. 100-103.

16. Афиногенов О.П., Афиногенов А.О., Серякова А.А. Влияние степени уплотнения грунтов на величину их модуля упругости // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2014. № 3(103). С.110-113.

17. Ярмолинский А.И., Ярмолинский В.А., Украинский И.С. Анализ деформации и разрушений автомобильных дорог юга Дальнего Востока и предпосылки их устранения // Дальний Восток. Автомобильные дороги и безопасность движения: международный сборник научных трудов. Хабаровск: Издательство ТОГУ, 2014. № 14. С. 20-28.

18. Углова Е.В., Тиратурян А.Н., Ляпин А.А. Комплексный подход к исследованию характеристик динамического деформирования на поверхности нежестких дорожных одежд с использованием методов неразрушающего контроля // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 2. С. 111–130. DOI: 10.15593/perm.mech/2016.2.08

19. Семенова Т.В., Кузин Н.В. Влияние влажности и степени уплотнения грунта земляного полотна на параметры прочности и деформируемости // Научный альманах. 2016. № 7-1(21). С. 451-453.

20. Qiao Y. Examining Effects of Climatic Factors on Flexible Pavement Performance and Service Life / Qiao Y., Flintscli G., Dawson A., Parry T. // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2013. №. 2349. pp. 100-107.

21. Могильный К.В., Чванов В.В., Красиков О.А. Требования к ровности дорожных оснований и покрытий. Методы и средства измерений неровностей // Дороги и мосты. 2011. Т. 26. № 2. С. 151-169.