АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ УПЛОТНЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ДОРОГ И ИХ ПОДБОР

ANALYSIS OF SEALING TECHNOLOGIES FIELD ROADS AND THEIR SELECTION

Kirill Smetskoy

student, Department of General Scientific and General Technical Disciplines, Military Academy of Logistics named after General of the Army A.V. Khrulev, Russia, St. Petersburg

Alexey Nikonorov

Candidate of Technical Sciences, Professor, Associate Professor of the Department of General Scientific and General Technical Disciplines, Military Academy of Logistics named after General of the Army A.V. Khrulev,

Russia, St. Petersburg

Sergey Skobeev

teacher, Candidate of Military Sciences, Department of Military Bridges and Crossings, Military Academy of Logistics named after General of the Army A.V. Khrulev,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена исследованию технологии уплотнения полевых дорог в процессе их строительства и подбор необходимой почвы для возведения полевой дороги.

ABSTRACT

This article is devoted to the study of the technology of compaction of field roads in the process of their construction and the selection of the necessary soil for the construction of a field road.

Ключевые слова: уплотнение, почво-грунты, анализ, физико-механические.

Keywords: compaction, soil-soils, analysis, physico-mechanical.

В современных реалиях, с учетом промышленных обстоятельств и экономической рациональности, одним из основных аспектов подбора технологии строительства полевых дорог является экономия ресурсов. Обоснованный метод строительства «из канав» подразумевает, во-первых, применение районных почво-грунтов в качестве дорожно-строительного использованного материала земельного полотна и, во-вторых, применение одноковшового экскаватора на земляных работах, а, кроме того, в качестве аппарата с целью уплотнения использованного материала конструкции полевой дороги.

Рассматривая осуществление этого технологического процесса строительства, поясняется последующими взаимосвязанными утверждениями:

1. Срок службы временных полевых дорог и насыщенность их пользования урезаны количеством древесины, запланированным к использованию. В этом случае применение полевых грунтов, происходит с учетом их физико-механических качеств, может обеспечить достаточную (но не избыточную) прочность и стабильность дорожной конструкции.
2. Для предоставления необходимой прочности и, как результат, необходимой плотности материала полотна полевых дорог, возможно, при соответствующем обосновании, устранить применение катков и иных специализированных средств уплотняющей техники статического и динамического действия.

Таким образом, применение технологии строительства «из канав» предлагается увеличить с использованием многофункциональных способностей одноковшового экскаватора. Вместе с учетом характера разрабатываемых методов рационально расширить их пунктом о применении экскаватора в качестве уплотняющего аппарата.

Как отмечено выше, при каждом методе уплотнения в осматриваемом технологическом объекте в ходе укладки полевых дорог, необходимо исследование системы «уплотняющее устройство – уплотняемый материал». Целью подобного анализа считается аргументация рекомендаций по совершенствованию ресурсосберегающих технологических решений при строительстве полевых дорог с применением местных почво-грунтов и более активного применения одноковшового экскаватора из-за результата расширения его функциональных возможностей.

Анализируемая нами методика уплотнения почво-грунта подразумевает повтор циклов «нагружение – разгрузка». В данной взаимосвязи важной является цель исследования методики моделирования концепции «уплотняющее устройство – уплотняемый почво-грунт» с учетом отличительных черт исследуемой в диссертации технологии строительства полевых дорог.

Для того, чтобы приобрести понимание о сложности структуры почво-грунтов, как об обстоятельстве затруднений их моделирования и приблизиться к пониманию необходимости построения эмпирической модели уплотняемых почвогрунтов, рассматривается их структуру на образцах, взятых с полевого участка.

Для определения сложности проводимых работ, должен производиться анализ двух взаимосвязанных характеристик уплотняемого почво-грунта, а именно, на основании показателей модуля деформации и осадки почво-грунта. Осадка почво-грунта может рассматриваться как видимое проявление, свойственное грунту, накапливать остаточные деформации, которые определяют свойства дорог в процессе их строительства и эксплуатации. Чтобы определить подобную характеристику, необходимы инструментальные методы прямых или косвенных измерений, например, с применением пенетрометра, который, в отличие от лабораторных испытаний образцов, позволяет определить модуль деформации почво-грунта без существенного нарушения его структуры.

Проводя анализ структуры, элементного состава и классификации почво-грунтов, мы можем сделать вывод о том, что известны рекомендации, полученные с применением аналитических методов теории упругости, часто используемые также и в других работах для решения широкого круга задач, в том числе относящихся к механике грунтов. При этом задействуется модель грунта в виде однородной сплошной среды. Однако грунты весьма вариабельны по структуре и не представляют собой однородную сплошную среду.

На практике при строительстве полевых дорог с использованием местных материалов используется смесь грунта и почвы. Почво-грунт можно классифицировать как разновидность органоминерального грунта, поскольку, согласно пункту 3.25 ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация», органоминеральный грунт есть грунт, содержащий от 3 % до 50 % (по массе) органического вещества. В данной классификации не отражена специфика органического вещества полевых почв, отличающая их, например, от агропромышленных органоминеральных грунтов.

Кроме того, если грунт содержит, например, 2 % (по массе) органического вещества, то возникает неопределенность с классификацией такого грунта, который не может быть отнесен к минеральным грунтам, поскольку согласно пункту 3.20 ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация» минеральный грунт – это грунт, состоящий из неорганических веществ.

Термин «почво-грунт», применяемый в работах по физической географии, не считается новейшим и означает совокупность почвы с подстилающей ее толщей горных пород. Однако в почво-грунтах, являющихся местными строительными материалами, с учетом ограниченной продолжительности эксплуатации временных полевых дорог, такие примеси не исключаются.

На сегодняшний день слои дорожных одежд полевых автомобильных дорог рассчитываются согласно нормативным показателям без учета отличительных средств их уплотнения. Также не предусматривается перемена физико-механических свойств почвы при уплотнении. Изменение данных свойств поясняется тем, что уплотнению грунта сопутствуют разрушения связей между его частицами, движением частиц, заклиниванием частиц с появлением сил контактного взаимодействия, которые могут вызвать их распад.

С точки зрения геометрии — уплотнение грунта означает переход к наиболее крепкой упаковке его элементов. С точки зрения механики: уплотнение грунта и его консолидация может рассматриваться как модификация материала, что выражается в повышении его крепкости, модуля упругости и модуля деформации.

В реальных грунтах проявляются как упругие, так и остаточные деформации, причем часть упругих деформаций значительно меньше по сравнению с остаточными изменениями. Остаточные деформации появляются и преобладают по следующим причинам. Чтобы получить при уплотнении грунта механическую систему контактирующих частиц, необходимо разрушение связей между частицами, их перемещение и более плотная упаковка, уменьшение пористости, вытеснение воды и воздуха из пор, консолидация грунта с образованием новых связей между его частицами за счет физико-химических взаимодействий.

Подводя итоги, мы можем сделать выводы:

1. Визуальное обследование и инструментальный анализ элементного состава образцов грунта, отобранных из шурфов на полевом участке строительства опытной дороги, показал наличие гумусовых веществ, присутствующих в полевой почве. В этой связи правомерным является обозначение данного грунта термином «полевой почво-грунт».

Инструментальные исследования элементного состава образцов выполнены с помощью электронного микроскопа SU-1510.

2. Уплотнение полевых почво-грунтов, представляющих собой механическую систему контактирующих частиц, происходит за счет уменьшения пористости, вытеснения воздуха и воды из пор. При этом процесс уплотнения сопровождается увеличением плотности материала, а также его модуля деформации и модуля упругости, что необходимо учитывать при разработке технологии уплотнения почво-грунта как материала дорожного полотна.
3. При строительстве полевых дорог по технологии «из канав» процесс уплотнения состоит из двух этапов: воздействие машины (в данном случае экскаватора) на почво-грунт и фильтрационная консолидация. На первом этапе уплотнение целесообразно рассматривать в рамках системы «уплотняющее устройство – уплотняемый материал» с применением соответствующей модели и учетом вывода по пункту.

Список литературы:

1. Болдырев Г.Г. Методы полевых испытаний грунтов. – Ч. 4. – Испытания прессиометром / Г.Г. Болдырев, О.В. Хрянина // Инженерные изыскания. – 2012.
2. Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояния вопроса. – Пенза: ПГУАС, 2008.
3. Бабков В.Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов: учебник для студентов автомобильно-дорожных вузов / В.Ф. Бабков, В.М. Безрук. – Москва: Высшая школа, 1976.
4. Баркан Д.Д. Теория поверхностного уплотнения грунта / Д.Д. Баркан, О.Я. Шехтер // Сборник НИИ подземных сооружений «Применение вибрации в строительстве». – Москва: Стройиздат, 1962.
5. Батраков О.Т. Контроль уплотнения насыпей из крупнообломочных грунтов / О.Т. Батраков, В.А. Анфимов, В.А. Любченко // Автомобильные дороги. – 1969.
6. Батраков О.Т. Недостатки стандартного метода уплотнения грунтов / О.Т. Батраков, В.А. Ставицкий // Автомобильные дороги. – 1965.
7. Горелышев Н.В. Технология и организация строительства автомобильных дорог / под ред. Н.В. Горелышева. – М.: Транспорт, 1992. – 551 с.
8. Евгеньев И. Е. О дифференцировании требований к плотности грунтов земляного полотна // Труды СоюзДорНИИ: Уплотнение земляного полотна и конструктивных слоев дорожных одежд. – Москва: СоюзДорНИИ, 1980. – С. 15-23.
9. Иванов Н.Н. Требования к уплотнению грунтов в земляных // Механизированное уплотнение грунтов в строительстве. – Москва: Госстройиздат, 1962.
10. Ильин Б.А. Обоснование выбора дорожных конструкций лесовозно-хозяйственных дорог // Сухопутный транспорт леса. – М.: Лесная промышленность, 1990.