Совершенствование методов определения характеристик морозного пучения дорожной конструкции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Вельсовский, Анатолий Юрьевич

• Вельсовский, Анатолий Юрьевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Вельсовский, Анатолий Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ВЛИЯНИЯ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Общие принципы и задачи решения вопросов устойчивости к процессам морозного пучения при обеспечении надежности различных конструкций и сооружений

1.2 Особенности водно-теплового режима работы дорожной конструкции с теоретическим исследованием процессов морозного пучения

1.3 Пути повышения надежности работы дорожных конструкций

от среднестатистических табличных данных к натурным

1.4 Анализ методов и установок для оценки надежности дорожных конструкций от воздействия сил морозного пучения

1.5 Выводы по главе 1

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЛЯ ОБЪЕКТИВНОЙ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ К МОРОЗНОМУ ПУЧЕНИЮ

2.1 Развитие системы характеристик морозного пучения дорожных конструкций и точности их определения

2.2 Прогноз величин пучения и оценка методов расчета дорожных конструкций на устойчивость к морозному пучению

2.3 Новый метод расчета «Обеспечение защиты земляного полотна автомобильной дороги от действия сил морозного пучения»

2.4 Разработка расчетной модели дорожной одежды с учетом морозного пучения на основе комплексного подхода

2.5 Теоретические основы к разработке установки для испытания

на морозное пучение для автомобильных дорог

2.6 Выводы по главе 2

3 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, С РАЗРАБОТКОЙ И СОЗДАНИЕМ НОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА НА МОРОЗНОЕ ПУЧЕНИЕ

3.1 Требования к разрабатываемой установке

3.2 Выбор необходимого холодильного оборудования

3.3 Разработка рабочих чертежей для изготовления установки

3.4 Изготовление установки для испытания грунта на морозное пучение

3.5 Методика проведения экспериментальных исследований

3.6 Экспериментальные исследования температурного режима над образцами в новой установке

3.7 Экспериментальные исследования скорости промерзания образцов в новой установке

3.8 Обеспечение соответствия горизонта воды в установке границе промерзания в новой установке

3.9 Контрольные испытания на эталонном грунте

3.10 Усовершенствование методики проведения испытаний ГОСТ 28622-2012 применительно к новой установке

3.11 Рекомендуемая методика проведения испытаний на морозное пучение на новой установке

3.12 Выводы по главе 3

4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И ДОПОЛНЕНИЕ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ К МОРОЗНОМУ ПУЧЕНИЮ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

4.1 Совершенствование рекомендуемого ОДН 218.046-01 метода расчета «Проверка на морозоустойчивость»

4.2 Разработка алгоритма программы, позволяющей использовать при обеспечении устойчивости к морозному пучению реальные характеристики морозного пучения

4.3 Повышение экономичности принимаемых проектных решений

при использовании реальных характеристик морозного пучения

4.4 Выводы по главе 4

5 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОТ ВНЕДРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Применение установки при проектировании и строительстве объектов

5.2 Применение установки при реконструкции автомобильных дорог

5.3 Возможность обоснования применения ионных стабилизаторов

для уменьшения пучинистых свойств грунтов

5.4 Применение для исследования гранулированных шлаков

ОАО «Северсталь»

5.5 Применение при проверке качества грунтов

5.6 Выводы по главе 5

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Рабочие чертежи новой установки

Приложение Б. Готовые элементы новой установки

Приложение В. Результаты измерений температурного режима

(Случай 1)

Приложение Г. Результаты измерения температурного режима

(Случай 2)

Приложение Д. Прибор для изготовления образцов

Приложение Е. Образцы грунта испытанью на морозное пучение

Приложение Ж. Акты внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов определения характеристик морозного пучения дорожной конструкции»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В современных условиях, с многократно возросшей интенсивностью дорожного движения скоростью и повышенной осевой нагрузкой автотранспортных средств при сезонных изменениях влияния природных факторов чрезвычайно важно обеспечить высокую надежность и долговечность конструкции автомобильной дороги, эффективно используя строительные ресурсы. Решение этих задач требует точного учета характера реальных природных условий уже на стадии проектирования с требованием снижения коэффициента вариации расчетных критериев при разработке конструкции автомобильной дороги. Одним из аспектов принятия эффективного проектного решения является, выполненная с высокой точностью, оценка фактического влияния морозного пучения на дорожную конструкцию. Объективность принятого решения связана с неоднородностью грунтово-гидрологических условий, при использовании грунтов разной степени пучинистости, обуславливающих неравномерное деформирование и оказывающих негативное влияние на долговечность конструкции в ходе эксплуатации автомобильной дороги.

Действующие нормативные документы разрешают определять степень влияния на дорожную конструкцию морозного пучения осредненно по специальным таблицам, что считаем недопустимым решением при наличии пучинистых грунтов, особенно при проектировании дорог высоких технических категорий. На эти недостатки нормативных требований и отсутствие соответствующих серийно выпускаемых и высокопроизводительных приборов для испытания на морозное пучение, указывал один из ведущих разработчиков ОДН 218.046-01 В.И. Рувинский [75]. Технический комитет по мерзлым грунтам 188МОЕ также считает, что использование приближенных методов приводит к большим погрешностям, позволяя определить лишь диапазон возможных характеристик морозного пучения, что снижает надежность дорожной конструкции [56].

В связи с этим оценка и обоснование фактических сроков службы дорожной конструкции на основе моделирования реальных процессов морозного пучения используемых грунтов при ее разработке является достаточно актуальной.

Целью диссертационного исследования является совершенствование методов определения характеристик морозного пучения на основе учета влияния на сроки службы дорожных конструкций его силового и кинематического воздействий.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

- исследовать влияние нормативной величины силового, а также кинематического воздействия морозного пучения обуславливающего неравномерные деформации, определяющие напряженно-деформированное состояние дорожной конструкции.

- обеспечить при проектировании конструкций дорожных одежд использование системы реальных характеристик пучения разных грунтов и оценить типовые конструкции, разработанные, чаще без учета неравномерности морозного пучения.

- усовершенствовать методику проведения лабораторных испытаний определения степени морозного пучения грунта по ГОСТ 28622-2012, с созданием нового и на его основе дополнением рекомендуемого ОДН 218.046-01 метода расчета «Проверка на морозоустойчивость», с разработкой предложений по совершенствованию используемого программного обеспечения для расчета дорожных одежд.

- разработать высокопроизводительную лабораторную установку, реально моделирующую процессы морозного пучения грунта, и внедрить для обеспечения устойчивости к морозному пучению при проектировании и строительстве автомобильных дорог и защитить ее патентами.

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследования выступают дорожные конструкции в условиях неравномерного морозного пучения. Предметом исследования являются методы определения влияния характеристик неравномерного морозного пучения на дорожные конструкции.

Методы исследования. Диссертационная работа базируется на обработке обширного экспериментального материала, данных эксплуатационных наблюдений и теоретических разработках, связанных с неравномерностью морозного пучения дорожной конструкции. Обработка результатов проведена методами математической статистики. Теоретические расчеты выполнены с использованием апробированных формул существующих и вновь представленных.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые обосновано влияние кинематической составляющей неравномерного морозного пучения на напряженно-деформированное состояние дорожной конструкции, обусловленное неоднородностью грунтово-геологических, водно-тепловых и конструктивно-технологических условий и не нашедшее отражения в настоящее время в нормативной и специальной литературе по рассматриваемой дорожной тематике;

- разработана новая установка для определения характеристик морозного пучения грунтов для дорожного строительства, более адекватно моделирующая процесс промерзания, новизна которой защищена патентами Российской Федерации на изобретение №2313788 [12] и № 2319145 [13];

- предложены рекомендации к методике проведения лабораторных испытаний на морозное пучение грунтов по ГОСТ 28622-2012 [5] применительно к разработанной установке, включающие новый способ изготовления образцов и обосновывающие уменьшение срока проведения испытаний на новой установке;

- разработан новый метод расчета для обеспечения морозоустойчивости дорожных конструкций, основанный на учете изменения интенсивности пучения во времени, использующий характеристики морозного пучения грунта, полученные при проведении лабораторных испытаний на новой установке и позволяющий проектировать конструкции с использованием слоев из слабопучинистых материалов;

- предложены рекомендации в метод «Проверка на морозоустойчивость» (ОДН 218.046-01 [6]), предусматривающие совершенствование механизма расчета и позволяющие применять точные характеристики морозного пучения грунта.

Достоверность результатов, приведенных в диссертации подтверждена результатами экспериментальных исследований проведенных в лаборатории и моделирующих реальные условия морозного пучения, подтвержденных теоретически и проверенных при практической реализации на сети дорог.

Теоретическая значимость работы:

- обоснованный с позиции теории надежности методический подход к учету воздействий неравномерного морозного пучения, в дополнение к воздействию

транспортных нагрузок, позволяет определить влияние качества проектных и строительных работ на сроки службы дорожных объектов;

- в развитие ОДН 218.046-01 [6] разработан новый метод расчета для обеспечения морозоустойчивости дорожных конструкций, позволивший использовать реальную величину морозного пучения и обосновать параметры дорожной конструкции.

Практическая значимость работы:

- совершенствование механизма расчета существующего метода «Проверка на морозоустойчивость» позволили обеспечить проектирование экономичных и надежных конструкций;

- разработана новая высокопроизводительная установка для определения степени морозного пучения грунта в соответствии с требованиями ГОСТ 286222012 [5], позволяющая моделировать натурные условия проведения испытаний;

- усовершенствована методика проведения испытаний на морозное пучение, позволяющая уменьшить время проведения опыта в три раза (с 30 до 10 дней), что дает возможность эффективно использовать новую установку;

- предложены конструктивные решения с использованием многослойных морозозащитных слоев из слабопучинистых материалов.

Личный вклад автора заключается:

- в обосновании актуальности темы диссертационной работы, определении основной ее цели и формулировке задач;

- в оценке влияния кинематической составляющей неравномерного морозного пучения на напряженно-деформированное состояние и сроки службы дорожной конструкции;

- в статистической обработке значительных объемов материалов исследований для оптимизации параметров конструкции дорожной одежды в условиях реального морозного пучения;

- в разработке нового метода расчета «Проверка на морозоустойчивость», создании и испытании опытного образца установки и алгоритма программы.

- в усовершенствовании методики проведения испытаний;

- в обосновании эффективности новой установки и методики испытаний.

Личный вклад автора подтверждается большим числом публикаций по теме

диссертационного исследования, полученными патентами на изобретение, а также результатами выступлений на конференциях.

На защиту выносятся:

- обоснование необходимости использования реальных характеристик морозного пучения для обеспечения оптимальных параметров дорожных конструкций.

- оценка устойчивости дорожной одежды от воздействия неравномерного морозного пучения.

- конструктивные решения дорожной одежды и новый метод «Проверка на морозоустойчивость» обосновывающий возможность ее применения.

- характеристики разработанной установки для проведения лабораторных испытаний на морозное пучение грунтов применительно к дорожному строительству.

- усовершенствованная методика ГОСТ 28622-2012 [5] для проведения испытаний на морозное пучение применительно к разработанной установке.

- алгоритм программы для использования реальных характеристик морозного пучения при выполнении расчета по обеспечению морозоустойчивости дорожных конструкций.

- обоснование возможности получения более экономичных проектных решений по обеспечению морозоустойчивости при использовании реальных величин морозного пучения грунта.

- внедрение разработанной установки для обеспечения устойчивости к морозному пучению автодорог при реальном проектировании и строительстве.

Реализация результатов работы. Новый и уточненный метод проверки на морозоустойчивость дорожных конструкций, а так же усовершенствованная методика ГОСТ 28622-2012 и новая установка для испытания на морозное пучение внедрены при строительстве и реконструкции объектов: участка вдоль трассы дороги магистрального газопровода СРТО - Торжок в Тотемском районе Вологодской области (2126,5 - 2169,5 км); участка автодороги Чекшино - Тотьма - Ни-кольск в Тотемском районе Вологодской области (99 - 113,5 км); участка автодорога Урень - Шарья - Никольск - Котлас, Обход г. Красавино в Великоустюг-

У

ском районе Вологодской области; участка автодороги Тотьма - Нюксеница — Великий Устюг в Тотемском районе Вологодской области (4-13 км); Обхода г. Вологды (II пусковой комплекс); участка автомобильной дороги Вологда - Мед-

вежьегорск (380 км - гр. Республики Карелия); при выполнении госзаказа по НИР «Исследовании влияния солевых противогололедных добавок на степень морозного пучения грунтов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования регионального значения»; при проектировании участков (448 - 456 км; 417,5 - 437,5 км; 273,8 - 278 км) автомобильной магистрали М8 «Москва - Архангельск».

Апробация результатов исследования. Основные научные и практические результаты настоящей диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных Всероссийских научно-технических конференциях "Вузовская наука - региону" в ВоГТУ г. Вологда в 2005 - 2010 гг., на Всероссийской научно-технической конференции "Современные научно-технические проблемы транспортного строительства" в КГ АСУ г. Казань в 2007-2008 гг., на Первом Всероссийском Дорожном Конгрессе в МАДИ (ГТУ) г. Москва в 2009 г., на «68-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета» в СПбГАСУ г. Санкт-Петербург в 2011 г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 30 научных работ, включая 2 патента, общим объемом 118 с. Личный вклад автора составляет 46 с.

Восемь статей опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК: в научно-техническом журнале «Вестник гражданских инженеров»; в издании ФГБУ РОСДОРНИИ «Дороги и мосты»; в научно-техническом и производственном журнале «Транспортное строительство»; в журнале «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»; по две статьи журналах «Наука и техника в дорожной отрасли» и «Основания, фундаменты и механика грунтов». В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 90 рисунков и 29 таблиц. Список использованных источников включает 119 наименований. Приложения представлены на 33 страницах.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ВЛИЯНИЯ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В материалах главы рассматриваются нерешенные вопросы обеспечения устойчивости дорожных конструкций от воздействия процессов морозного пучения грунтов рабочего слоя земляного полотна, требующие дополнительных экспериментальных и расчетных исследований, посвященных изучению значимости этих процессов. Воздействие сложных процессов морозного пучения представляет как научный, так и практический интерес, поскольку, рассматривая его величину как принятое в настоящее время нормативное ограничение, не в полной мере обеспечивается надежность, безопасность, экономическая эффективность конструкции и автомобильной дороги в целом.

1.1 Общие принципы и задачи решения вопросов устойчивости к процессам морозного пучения при обеспечении надежности различных конструкций и сооружений

Одной из конструктивных особенностей автомобильных дорог является протяженность и, как следствие, изменчивость их грунтовых условий в продольном и в поперечном направлении. Места перехода от одного типа дорожной конструкции к другому являются зонами неоднородности. Неоднородность грунтов по длине и ширине дорожной конструкции определяет их неравномерные деформации при морозном пучении, что приводит к увеличению коэффициентов вариации общего модуля упругости на покрытии автомобильных дорог и может быть причиной снижения надежности на этих участках.

В отличие от оснований зданий и сооружений, в дорожных конструкциях постоянная или статическая нагрузка от веса конструкций мала и почти не изменяет стабильное состояние земляного полотна. Однако, циклично изменяющиеся внешнее и внутреннее воздействие не всегда характерные для фундаментов зда-

ний и сооружений, в дорожных конструкциях играют определяющую роль. Несущая способность при увеличении неоднородности и росте коэффициентов вариации расчетных показателей постепенно уменьшается. Динамическая составляющая нагрузки приводит к росту усталостных напряжений в асфальтобетонном покрытии, что скажется, как на ее надежности, так и уменьшении общего срока службы дорожной конструкции.

Процессы морозного пучения грунта в земляном полотне являются одной из основных причин быстрого разрушения покрытия автомобильных дорог. Поэтому рассмотрение факторов влияющих на морозное пучение является необходимым условием для решения вопроса обеспечения надежности и долговечности дорожной конструкции.

Явление морозного пучения тесно связано с перераспределением влаги в грунте, основными условиями его вызывающими являются:

- наличие устойчивых отрицательных температур воздуха, при которых имеет место промерзание грунта с поверхности;

- содержание в грунте пылеватых и глинистых частиц;

- свободный доступ воды к границе промерзания.

Применительно к дорожным условиям конструкции исследуются как открытые системы, в которых грунт промерзает с поверхности, при этом процесс промерзания сопровождается подтягиванием влаги к буферной зоне (рисунок 1.1). Движение влаги к буферной зоне называют миграцией, которая в зависимости от вида движения подразделяется на капиллярную и пленочную.

1. Грунт в мерзлом состоянии; 2. Буферная зона; 3. Движение влаги к буферной зоне

Рисунок 1.1 - Схема миграции влаги

Грунты, которые в условиях естественного промерзания способны увеличиваться в объеме, являются пучинистыми, а само явление - морозным пучением грунта. К пучинистым грунтам относят все виды глинистых грунтов, пески пыле-ватые, мелкие, а также крупнообломочные грунты с содержанием пылевато-глинистых фракций более 2%.

Морозное пучение грунта сопровождается неравномерным поднятием поверхности слоя промерзающего грунта, осадкой при оттаивании, разуплотнением и потерей прочности дорожной конструкции. Так, уменьшение прочности после оттаивания составляет 30 - 60 % для супесчаных и суглинистых грунтов и 70 — 80% для пылеватых грунтов.

Чем выше склонность грунта к морозному пучению, тем меньше величина его сопротивления внешним нагрузкам. Потеря прочности зависит от скорости оттаивания, для Северо-Западной зоны средние значения этой скорости составляют 3-4 см/сут. Оттаивание грунта на 3/4 глубины промерзания идет сверху. Во второй дорожно-климатической зоне влажность грунта после завершения оттаивания равна влажности на границе текучести или даже превосходит ее. После оттаивания период восстановления прочности для автомобильных дорог составляет 1-2 месяца. Наименьшая сопротивляемость наблюдается при неполном оттаивании грунта до 40 - 60 см, при этом прочность земляного полотна дороги в сравнении с летней составит 10-15%.

Следствием процессов морозного пучения является образование пучин и значительная потеря прочности земляного полотна в весенний период, что может привести к уменьшению расчетных сроков службы дорожных конструкций в два и более раза.

Как показано в работе [59], к важнейшим факторам, влияющим на проявление грунтами дорожных конструкций пучинистых свойств в первую очередь относятся: размеры частиц, влажность, плотность, степень охлаждения, минералогический состав и нагрузка.

Влияние размеров частиц (дисперсность) на величину показателей морозного пучения характеризуется графиком в соответствии с рисунком 1.2.

Рисунок 1.2 — График зависимости миграционного влагонакопления от размера

минеральных частиц

При размере частиц больше 0,1 мм миграция воды к границе промерзания отсутствует. Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие частицы пылеватой фракции (0,05 — 0,005 мм) в количестве от 30 до 80% [89]. Увеличение глинистых фракций (меньше 0,005 мм) приводит к уменьшению миграционной влаги в грунте. Переход крупноскелетных грунтов в категорию морозоопасных определяется содержанием в них тонких частиц. Некоторые исследователи считают, что эти грунты становятся морозоопасными при размерах частиц мельче 0,02 мм в количестве более 1 ...3% [44,46,48].

Для определения морозоопасных свойств песчаного грунта В.О. Орловым и др., предложен критерий D (дисперсность). При величине критерия меньше 1 — грунт характеризуется как непучинистый, при величине от 1 до 5 - слабопучини-стый, при величине больше 5 - пучинистый [59].

Влияние влажности на морозное пучение грунта определяют двумя независимыми друг от друга условиями: W<Wnn и W<Wcr. Где W - влажность предзимняя, Wnn - влажность предела пучения, Wcr - критическая влажность. Влажности Wnn и Wcr представляют граничные условия, при превышении которых начинается пучение грунта. Первая (Wnn) из них соответствует такому состоянию грунта, когда все поры заполнены льдом и незамерзшей водой, а вторая (WCT) - влажность, при которой отсутствует еще подвижность воды у границы промерзания [29,46, 58].

Приток воды к границе промерзания происходит за счет капиллярной воды, гидравлически связанной с грунтовыми водами. Этот приток отсутствует, если перед началом промерзания расстояние от горизонта грунтовых вод до границы промерзания превышает некоторое предельное значение, зависящее от вида грунта. По данным Союздорнии [23] для второй дорожно-климатической зоны это расстояние составляет: для глины, суглинка тяжелого и суглинка пылеватого - 2,5 м; суглинка легкого пылеватого, супеси пылеватой и тяжелой пылеватой - 1,5 м; супеси легкой, песка пылеватого - 1,0 м.

Наибольшая интенсивность пучения имеет место, если горизонт грунтовых вод расположен в пределах слоя сезонного промерзания и особенно вблизи границы промерзания.

Влияние плотности грунта на пучение зависит от того, к какой среде можно отнести грунт. Если грунт относится к трехфазной системе, то с повышением плотности интенсивность пучения возрастает, достигая максимума при наименьшей пористости. При дальнейшем возрастании плотности грунта все поры заполняются водой и его можно отнести к двухфазной системе, при которой интенсивность пучения понижается [90]. Подобная графическая зависимость приведена на рисунке 1.3.

1. Область трехфазного грунта; 2. Область двухфазного грунта Рисунок 1.3 - График зависимости относительного пучения от плотности грунта

Плотность, соответствующую максимальному пучению грунта, называют условной плотностью (р$), она составляет 0,8-0,9 от максимальной плотности

(Лпах)- Таким образом, коэффициент стандартного уплотнения (Ку=р%/ртах) составляет 0,8-0,9. При увеличении коэффициента стандартного уплотнения до 1,0 морозное пучение практически отсутствует.

Независимо от начальной плотности при пучении грунта происходит его разуплотнение. При сезонном разуплотнении грунта в конструкции автомобильной дороги его восстановление вызвано воздействием нагрузки от подвижного транспорта. При интенсивности движения на дорогах 3000 - 5000 автомобилей в сутки восстановление происходит через два-три месяца [90].

Влияние степени охлаждения проявляется в зависимости величины пучения от градиента температуры (Grad t) в период промерзания. Выделяют критическое значение градиента, при котором приток воды к границе промерзания будет максимальным. Его значения находятся в пределах 0,1-0,2 град/см. При отклонении градиента от критического значения интенсивность пучения понижается [98].

Влияние минералогического состава на пучинистые свойства грунта характеризуется данными, приведенными в работе [90]. Наиболее опасными в отношении морозного пучения являются каолинитовые грунты, величина деформации морозного пучения их в 4 - 8 раз превышает соответствующие значения для гидрослюдистых и монтмориллонитовых грунтов. Малая химическая активность поверхности каолинитовых минералов при высоком свободном поверхностном заряде способствует протеканию процесса миграции воды и проявлению высоких пучинистых свойств грунта.

Влияние внешней нагрузки на величину пучения. С ростом давления на грунт уменьшается приток воды к границе промерзания, а значит, уменьшается и величина пучения. Это явление вызвано влиянием двух факторов: изменением фазовых переходов воды в лед и уплотнением грунта, подстилающего мерзлые слои. Первый фактор связан с понижением температуры замерзания воды при возрастании давления. Его можно учитывать, вводя поправки к температурным характеристикам. Второй фактор вызывает снижение начального содержания, а значит и удельного миграционного влагонакопления промерзающего грунта.

В работе В.И. Орлова [59] отмечается, что морозное пучение подавляется давлением для суглинка (1,2 - 1,5)-105 Па, для глин (1,8 - 2,2)-105 Па, а монтмо-риллонитовых глин до (2,8 - 3,2)-105 Па. Эти давления соответствуют нагрузкам от насыпи высотой 5 - 7 м. Авторы работы [23] полагают, что при расчете морозоустойчивости дорожной конструкции давление от веса промерзающих слоев земляного полотна необходимо учитывать при меньших высотах. Так, неравномерный изгиб покрытий должен прекращаться, если глубина промерзания превысит значения: для супесчаных и мелкопесчаных грунтов 80 - 90 см, пылевато-суглинистых и пылевато-песчаных 110-130 см, для суглинистых - 140 см, глин -160 см.

Эти и другие факторы могут существенно влиять на величину морозного пучения. В таблице 1.1 приводятся сведения заимствованные из работы [59] о влиянии различных факторов на величину морозного пучения.

Таблица 1.1 - Влияние различных факторов на величину морозного пучения

Вид' факторов Факторы Коэффициент влияния на морозное пучение

Природа грунтов Минералогический состав глинистых фракций от 4 до 8

Гранулометрический состав грунта от 1,5 до 2,0

Состав обменных катионов до 4,5

Характер сложившейся структуры от 1,4 до 2

Состояние грунтов Плотность от 2,5 до 5

Влажность от 3 до 6

Скорость замерзания от 2 до 6

Условия замерзания Возможность водонасыщения с напором воды от 3 до 4

В настоящее время нормативные документы используют для определения характеристик пучения лишь отдельные факторы, так, например, для песчаного грунта - данные гранулометрического состава, для глинистого — влажности предельных состояний, что приводит к снижению точности принимаемых решений. Невозможно получить косвенным (табличным) методом средние величины мо-

розного пучения, учитывающие большую часть приведенных в таблице 1.1 факторов и их сочетаний. Одним из путей решения этой проблемы является проведение лабораторных испытаний, которые позволяют учесть большую часть факторов, поэтому является наиболее предпочтительным, как на стадии строительства, так и ремонта автомобильных дорог.

1.2 Особенности водно-теплового режима работы дорожной конструкции с теоретическим исследованием процессов морозного пучения

На территории Российской Федерации земляное полотно автомобильных дорог большей частью возводится в насыпи. Известно, что грунт нарушенного природного строения имеет большую водоудерживающую способность, в отличие от грунта естественного природного строения. Подобное явление рассмотрено в работе В.И. Федорова [85], где обращено внимание на то, что данный фактор является определяющим для развития морозного пучения грунта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вельсовский, Анатолий Юрьевич, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1 Ведомственные строительные нормы: ВСН 46-83. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. - Взамен ВСН 46-72; введ. 1984.01.01.-М.: Транспорт, 1985.- 157 с.

2 ГОСТ 12071-2000. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов. - Взамен ГОСТ 12071-84; введ. 2001.07.01. - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2001. - 26 с.

3 ГОСТ 22733-2002. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности. - Взамен ГОСТ 22733-77; введ. 2003.07.01. - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003. - 22 с.

4 ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. - Взамен ГОСТ 25100-95; введ. 2013.01.01. -М.: ФГУП «Стандартинформ», 2013.-38 с.

5 ГОСТ 28622-2012. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2013. - 12 с.

6 Отраслевые дорожные нормы: ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. - Взамен ВСН 46-83; введ. 2001.01.01. - М.: Инфор-мавтодор, 2001. — 93 с.

7 Строительные нормы и правила: СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. - Введ. 1990.01.01. - М.: АПП ЦИПТ, 1990. — 62 с.

8 Свод правил: СП 34.13330.2012. Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85* (утв. Приказом Минрегиона России от 30.06.2012 N266). -Введ. 2013.07.01. -М.: Госстрой России, 2013. -91с.

9 Строительные нормы и правила: СНиП 23-01-99*. Строительная климатология (с Изменением N 1). - Введ. 2000.01.01. - М.: Госстрой России, ГУП ЦППсизм., 2003.-77 с.

10 А. с. 25518, МПК7 RU 7E02D 1/00. Устройство для определения величины морозного пучения грунтов от давления / Р. Ш. Абжалимов. - № 2001134102/20; заявл. 13.12.01; опубл. 10.10.02, Бюл. № 28.-3 с.

11 Пат. 2021600 Российская Федерация, МПК5 С01 N33/38. Устройство для испытания материалов на морозоустойчивость / П. В. Малышев, Г. Л. Каган, В. А. Шорин; заявитель и патентообладатель Вологодский политехнический ин-т. — № 4953981/33; заявл. 03.06.91; опубл. 15.10.94, Бюл. № 27. - 1 с.

12 Пат. 2313788 Российская Федерация, МПК в01 N33/38. Автономное устройство для испытания грунта на морозоустойчивость / В. А. Шорин, Г. Л. Каган, А. 10. Вельсовский; заявитель и патентообладатель ООО Научно - производственный центр «Хайтек». - № 2006114095/03; заявл. 27.04.06; опубл. 27.12.07, Бюл. № 36.-3 с.

13 Пат. 2319145 Российская Федерация, МПК в01 N33/38. Автономное устройство для испытания грунта на морозоустойчивость / В. А. Шорин, Г. Л. Каган, А. Ю. Вельсовский; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Вологодский государственный технический университет. - № 2006111331/28; заявл. 06.04.06; опубл. 10.03.08, Бюл. №7.-3 с.

14 Адрианов, П. И. Температура замерзания грунтов / П. И. Адрианов. -М.: Изд-во АН СССР, 1936. - 17 с.

15 Ананян, А. А. О понижении температуры замерзания тонкодисперсных горных пород и почв / А. А. Ананян // Мерзлотные исследования. - 1982. - Вып. 20.-С. 152-156.

16 Бабкоп, В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В. Ф. Баб-ков, В. М. Безрук. - М.: Высшая школа, 1976. - 328 с.

17 Баженова, А. П. Значения осмотических сил в процессе миграции влаги / А. П. Баженова // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. -1957. - С. 129-141.

18 Бакулин, Ф. Г. Деформация мерзлых дисперсных грунтов при оттаивании / Ф. Г. Бакулин, В. Ф. Жуков // Изв. АН СССР. - 1955. - Вып. 7. - С. 86 - 117.

19 Бирюков, Н. С. Методическое пособие по определению физико-механических характеристик грунтов / Н. С. Бирюков, В. Д. Казарновский, Ю. Л. Мотылев. -М.: Недра, 1975. - 176 с.

>

20 Блох, A. M. Структура воды и геологические процессы / А. М. Блох. -М.: Недра, 1969.-216 с.

21 Бровка, Г. П. Тепло- и массоперепос в природных дисперсных системах при промерзании / Г. П. Бровка. - Минск: Наука и техника, 1991. - 192 с.

22 Васильев, Б. Д. Основания и фундаменты / Б. Д. Васильев. - М.: ОНТИ. Главная редакция строительной литературы, 1937. - 596 с.

23 Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд / Под ред. И. А. Золотаря, Н. А. Пузакова, В.М. Сиденко. - М.: Транспорт, 1971. — 328 с.

24 Вялов, С. С. Реологические свойства и несущая способность мерзлых грунтов / С. С. Вялов. - М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 188 с.

25 Вялов, С. С. Реология мерзлых грунтов / С. С. Вялов. - М.: Стройиздат, 2000.-463 с.

26 Герсеванов, H. М. Собрание сочинений: в 2 т. / H. М. Герсеванов. - М.: Стройиздат, 1948. - 2 т. - 375 с.

27 Глобус, А. М. Физика неизотермического внутрипочвенного влагообме-на / А. М. Глобус. - Д.: Гидрометеоиздат, 1983. - 279 с.

28 Голубев, А. В. Измерение и регистрация температуры в грунтах с помощью термоэлементов / А. В. Голубев. - М.: Наука, 1964. - 147 с.

29 Гольдштейи, M. Н. Деформация земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании / M. Н. Гольдштейн. — М.: Трансжелдо-риздат, 1948.-212 с.

30 Гречищев, С. Е. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз / С. Е. Гречищев, JI. В. Чистинов, 10. JI. Шур. - М.: Недра, 1980. - 382 с.

31 Дал ¡матов, Б. И. Исследование касательных сил пучения и влияние их на фундаменты сооружений / Б. И. Далматов. - М.: АН СССР, 1954. - 60 с.

32 Далматов, Б. И. Воздействие морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений / Б. И. Далматов. - JL: Госстройиздат, 1957. - 60 с.

33 Далматов, Б. И. Искусственное засоление грунтов в строительстве / Б. И. Далматов, В. С. Ласточкин. - JI. : Лен. Отделение Госстройиздата, 1966. - 132 с.

34 Далматов Б. И. Устройство газопроводов в пучинистых грунтах / Б. И. Далматов, В. С. Ласточкин. - Л.: Недра, 1978. - 67 с.

35 Доставалов, Б. Н. Общее мерзлотоведенье / Б. Н. Доставалов, В. А. Кудрявцев. - М.: Изд-во МГУ, 1967. - 403 с.

36 Ершов, Э. Д. Фазовый состав влаги в мерзлых породах / Э. Д. Ершов [и др.]. -М.: Из-во МГУ, 1979. - 190 с.

37 Бршов, Э. Д. Влагоперенос и криогенные структуры в дисперсных породах / Э. Д. Ершов. - М.: Из-во МГУ, 1979. - 214 с.

38 Бршов, Э. Д. Общая геокриология / Э. Д. Ершов. - М.: Недра, 1990. —

559 с.

39 Ершов, Э. Д. Физико-химия и механика мерзлых пород / Э. Д. Ершов. — М.: Из-во МГУ, 1986. - 332 с.

40 Ершов, Э. Д. Экспериментальное исследование теплофизических свойств и фазового состава влаги засоленных мерзлых грунтов / Э. Д. Ершов, Р. Г.

Мотенко, И. А. Комаров // Геоэкология, геокриология. -1999. -№3. - С. 232 - 242.

1

41 Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механике грунтов / Ю. К. За-рецкий. - Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1989. - 607 с.

42 Злочевская Р. И. Связанная вода в глинистых грунтах / Р. И. Злочев-ская. - М.: Изд-во МГУ, 1969. - 176 с.

43 Золотарь И. А. Расчет промерзания и величины пучения с учетом миграции / И. А. Золотарь // Процессы тепло-массопереноса в горных породах. -1965.-С. 19-25.

44 Карлов, Д. В. К вопросу о пучинистости крупнообломочных грунтов при промерзании / Д. В. Карлов // Основания и фундаменты: Теория и практика. Межвузовский тематический сборник трудов. - Санкт-Петербург: СПбГАСУ. -2004.-С. 140-143.

45 Карлов, Д. В. Исследование морозного пучения грунтов при их неполном водонасыщении / Д. В. Карлов // Научные труды ЛИСИ. - 1962. - Вып. 37. -С. 42-55.

46 Киселев, M. Ф. Морозное пучение и мероприятия по уменьшению деформаций фундаментов в пучинистых грунтах / М. Ф. Киселев // Мероприятия против морозного пучения грунтов и его вредного влияния на фундаменты. -1963. - Вып. 52.-С.5-41.

47 Кнатько, В.М. Теория синтеза неорганических вяжущих веществ в дисперсных грунтах: Учебное пособие / В. М. Кнатько. - JL: ЛГУ, 1989. - 91 с.

48 Комаров, И. А. Термодинамика и теплообмен в дисперсных мерзлых породах / И. А. Комаров. - М.: Научный мир, 2003. - 608 с.

49 Кудрявцев, С. А. Влияние миграционной влаги на процесс морозного пучения сезоннопромерзающих грунтов [Электронный ресурс] / С. А. Кудрявцев // Реконструкция городов и геотехническое строительство. — 2004. — № 7. — С. 233 — 240. - Режим доступа к журн. : http://georec.spb.ru, свободный.

50 Кудрявцев, С. А. Теория и практика проектирования фундаментов зданий и сооружений в пучиноопасных грунтах дальнего Востока: Учебное пособие / С. А. Кудрявцев, И. М. Тюрин. - Хабаровск: ДВГУПС, 1999. - 83 с.

51 Ливеровский, Л. В. Земляное полотно / Л. В. Ливеровский. — Л.: Трансжелдориздат, 1951.-257 с.

52 Лукьянов, В. С. Расчет глубины промерзания грунтов / В. С. Лукьянов, М. Д. Головко. - М.: Трансжелдориздат, 1957. - 165 с.

53 Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. - М.: Высшая школа, 1968.-599 с.

54 Любимов, Л. Н. Пучины на железных дорогах и меры к их устранению / Л. Н. Любимов // Сборник Института инженеров путей сообщения. - 1897. - Вып. 41.-С. 1-36.

55 Мазуров, Г. П. Физико-механические свойства мерзлых грунтов / Г. П. Мазуров. - Л.: Стройиздат, - 1975. - 215 с.

56 Невзоров, А. Л. Фундаменты на сезоннопромерзающих грунтах / А. Л. Невзоров. - М.: Изд-во АСВ, 2000. - 152 с.

57 Нерсесова, 3. А. Фазовый состав воды при замерзании и оттаивании грунтов / 3. А. Нерсесова // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых

грунтов. - 1953. - Вып. 1. - С. 37 - 51.

58 Орлов, В. О. Криогенное пучение тонкодисперсных грунтов / В. О. Орлов. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 188 с.

59 Орлов, В. О. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений / В. И. Орлов, Ю. Д. Дубнов, Н. Д. Меренков. - JI.: Стройиздат, 1977.-184 с.

60 Орлов, В. О. Морозное пучение грунтов в расчетах оснований сооружений / В. О. Орлов, Б. Б. Ёлгин, И. И. Железняк. - Новосибирск: Изд-во Наука, Сибирское отделение, 1987. - 136 с.

61 Орлов, В. О. Морозоопасные грунты как оснований сооружений / В. О. Орлов, И. И. Железняк, В. Д. Филиппов, В. В. Фурсов. -Новосибирск: Изд-во Наука, Сибирское отделение, 1992. - 168 с.

62 Павлов, А. В. Теплообмен промерзающих и протаивающих грунтов с атмосферой / А. В. Павлов. - М. : Изд-во АН СССР, 1965. - 256 с.

63 Паталеев, А. В. Фундаменты в пучинистых грунтах / А. В. Паталеев. -Хабаровск: Хабаровское книжное изд-во, 1955. - 86 с.

64 Пономарев, В. П. Пучины на железных дорогах методы борьбы с ними / В.П. Пономарев. -М.: Транссибирское железнодорожное изд-во, 1952. - 256 с.

65 Порхаев, Г. В. Теплофизика промерзающих и протаивающих грунтов / Г. В. Порхаев, Г. М. Фельдман Д. И. Федорович. - М.: Наука, 1964. - 197с.

66 Порхаев, Г. В. Тепловое взаимодействие зданий и сооружений с вечно-мерзлыми грунтами / Г. В. Порхаев. - М.: Наука, 1970. - 208 с.

67 Пособие по проектированию методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна (к СНиП 2.05.02-85) / СоюздорНИИ. -М.: Стройиздат, 1989. - 97 с.

68 Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП. - М.: Стройиздат, 1986. - 415 с.

69 Примак, В. А. Исследование характера промерзания земляного полотна при наличии шлакового покрытия. Вопросы пути и устойчивости транспортных сооружений / В. А. Примак, А. Г. Полевиченко // Труды ХабИИЖТ. Выпуск 28. -

М.: Транспорт, - 1967. С. 20 - 25.

70 Пузаков, Н. А. Теоретические основы накопления влаги в дорожном полотне и их практическое применение / Н. А. Пузаков // Проектирование и возведение земляного полотна железных и автомобильных дорог. - 1950. - 232 с.

71 Пузаков, Н. А. Вводно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог / Н. А. Пузаков. - М.: Автотрансиздат, 1960. - 168 с.

72 Пчелинцев, А. М. Строение и физико-механические свойства мерзлых грунтов / А. М. Пчелинцев. - М.: Наука, 1964. — 158 с.

73 Рекомендации по проектированию и расчету малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах / НИИОСП. - М.: Стройиздат, 1985. - 60 с.

74 Роман, JI. Т. Механика мерзлых грунтов / JI. Т. Роман. - М.: МАИК, Наука - Интерпериодика, 2002. - 426 с.

75 Рувииский, В. И. Нужны приборы для определения пучинистости грунта / В. И. Рувинский // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2003. - №4. - С. 24 - 27.

76 Рувинский, В. И. Оптимальные конструкции земляного полотна (на основе регулирования водно-теплового режима) / В. И. Рувинский. - М.: Транспорт, 1982.-166 с.

77 Рувинский В. И. Оптимальные конструкции земляного полотна. / В.И. Рувинский. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1992. - 240 с.

78 Сажнн, В. С. Экспериментальные исследования сил пучения, действующих на забивные блоки / В. С. Сажин, JI. М. Зарубаев // Труды IV Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения. - Пермь: Ш ТУ, 1994.-С. 79-81.

79 Сумгин, М. И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР / М. И. Сум-гин. - Владивосток. 1927. - 379 с.

80 Сумгин, М. И. Физико-механические процессы во влажных и мерзлых грунтах в связи с образованием пучин на дорогах / М. И. Сумгин. - М.: Транспечать, 1929.-278 с.

81 Титов, В. П. Усиление земляного полотна длительно эксплуатируемых железных дорог / В. П. Титов. - М.: Стройиздат, 1980. - 272 с.

82 Тютюнов, И. А. Взаимодействие минеральной части почвы с водой / И. А. Тютюнов // Почвоведение. - 1959. - №2. - С. 7 - 14.

83 Тютюнов, И. А. Природа миграции воды в грунтах при промерзании и основы физико-механических приемов борьбы с пучением / И. А. Тютюнов, 3. А. Нерсесова. - М.: Изд-во АН СССР, 1963.-160 с.

84 Фадеев, А. Б. Численное моделирование процессов промерзания и пучения в системе «фундамент-основание» / А. Б. Фадеев, И. И. Сахаров, П. И. Репина // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1994. — №5. - С. 6 - 9.

85 Федоров, В. И. Активная защита сооружений и фундаментов в обводняющихся пучиноопасных грунтах / В. И. Федоров. - Владивосток.: Изд-во Даль-пресс, 1995.- 156 с.

86 Федоров, В. И. Процессы влагонакопления и морозоопасность грунтов в строительстве / В. И. Федоров. - Владивосток: ДальНИИС, 1992. - 180 с.

87 Фельдман, Г. М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах / Г. М. Фельдман. - Новосибирск: Наука, 1988. - 258 с.

88 Флорин, В. А. Основы механики грунтов / В. А. Флорин. - М.: Гос-стройиздат, 1961. - 544 с.

89 Хархута, Н. Я. Деформации грунтов дорожных насыпей / Н. Я. Хархута, Ю. М. Васильев. -М.: Автотрансиздат, 1957. - 191 с.

90 Хархута, Н. Я. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог / Н. Я. Хархута, Ю. М. Васильев. - М.: Транспорт, 1975. - 288 с.

91 Цытович, Н. А. Основания механики мерзлых грунтов / Н. А. Цытович, М. И. Сумгин. - М.: Изд-во АН СССР, 1937. - 432 с.

92 Цытович, Н. А. Принципы механики мерзлых грунтов / Н. А. Цытович. -М.: Изд-во АН СССР, 1952. - 168 с.

93 Цытович, Н. А. Основания и фундаменты на мерзлых грунтах / Н. А. Цытович. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 168 с.

94 Цытович, Н. А. Механика мерзлых грунтов / Н. А. Цытович. - М.: Высшая школа, 1973. - 448 с.

95 Чсвсрев, В. Г. Природа криогенных свойств грунтов / В. Г. Чеверев. — М.: Научный мир, 2004. - 234 с.

96 Чистотинов, JI. В. Миграция влаги в промерзающих неводонасьпцен-ных грунтах / JI. В. Чистотинов. - М.: Наука, 973. - 144 с.

97 Шахунянц, Г. М. Ликвидация пучин на железнодорожном пути (конструкция и расчет) / Г. М. Шахунянц. - М.: Трансжелдор, 1938. - 126 с.

98 Шорин, В. А. Обеспечение морозоустойчивости дорожных конструкций: Уч. пособие / В. А. Шорин, Г. Л. Каган. - Вологда: ВоГТУ, 2001. - 64 с.

99 Шорин, В. А. Эффективные шлаки / В. А. Шорин, Ю. Б. Рогов, С. Ю. Серков // Автомобильные дороги. - 2000. - №1. - С. 31 - 36.

100 Штукенберг, В. И. О борьбе с пучинами на железных дорогах / В. И. Штукенберг // Журнал Министерства путей сообщения. - 1984. - Т. 2. - С. 5 - 15.

101 Юмашев, В. М. Возможность применения стабилизаторов, предлагаемых зарубежными фирмами / В. М. Юмашев, С. Т. Фурсов, В. С. Исаев // Автомобильные дороги. - 1995. - №3. - С. 4 - 8.

102 Mendel, К. I. Frost und Baugrund / K.I. Klendel. - Berlin, 1968. - 234 c.

103 Кудрявцев, С. А. Расчетно-теоретическое обоснование проектирования и строительства сооружений в условиях промерзающих пучинистых грунтов: дис.... докт. техн. наук: 05.23.02 : защищена 28.12.04 / Кудрявцев Сергей Анатольевич. - СПб., 2004. - 344 с.

104 Тютрнн, В. А. Применение мелких и пылеватых песков в противопу-чинных и защитных слоях земляного полотна: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.06 / Тютрин Владимир Анатольевич. - Новосибирск, 1994. - 19 с.

105 Голли, О.Р. Интегральные закономерности морозного пучения грунтов и их использование при решении инженерных задач в строительстве : автореф. дис.... д-ра тех. наук: 05.23.02 / Голли Ольга Ростиславовна. - СПб., 2000. - 45 с.

106 Грицык, В. И. Основы оптимального регулирования стабильности железнодорожного земляного полотна с учетом влияния природно - климатической среды функционирования: автореф. дис. ... д-ра тех. наук: 05.22.06 / Грицык Валерий Иванович. - М., 1992. — 48 с.

107 Дыдышко, П. И. Криогенные деформации земляного полотна и его стабизизация на основе управления тепломассопереносом: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.06 / Дыдышко Петр Иванович. - М., 1995. - 51 с.

108 Лавров, С. А. Процессы тепло-влагопереноса в почвенно-грунтовой толще и снежном покрове: автореф. дис. ... д-ра тех. наук: 11.00.07 / Лавров Сергей Алексеевич. - СПб. - 2000. - 40 с.

109 Невзоров, А. Л. Обеспечение устойчивого функционирования системы «основание-техногенная среда» в сложных инженерно-геологических условиях: автореф. дис. ... д-ра тех. наук: 05.23.02 / Невзоров Александр Леонидович. — СПб.-2004.-41 с.

110 Пусков, В. И. Силовые воздействии морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений и методы их расчета: автореф. дис. ... д-ра тех. наук: 05.23.02 / Пусков Виктор Исакович. - М. -1993. - 40 с.

111 Сажин, В. С. Взаимодействие пучинистого грунта с фундаментами, работающими совместно с конструциями сооружений: автореф. дис. ... д-ра тех. наук: 05.23.02 / Сажин Владимир Степанович. - М. - 1989. - 47 с.

112 Строки», А. А. Предупреждение деформаций при промерзании дорожной конструкции с позиции теории риска: автореф. дис. ...канд. техн. наук: 05.23.11 / Строкин Александр Анатольевич. - Саратов, 2006. - 20 с.

113 Цернант, А. А. Сооружение земляного полотна в криолитозоне: автореф. дис. ... д-ра тех. наук: 05.23.13 / Цернант Александр Альфредович. — М. — 1998.-97 с.

114 Цигипов, А. Д. Эффективность применения теплоизоляции земляного полотна на пучинистых участках железнодорожного пути: автореф. дис. ...канд. техн. наук: 05.22.06 / Цигипов Александр Дмитриевич. — Новосибирск, 2005. - 23 с.

115 Чеверев, В.Г. Физико-химическая теория массообменных и тепловых свойств криогенных грунтов: автореф. дис. ... д-ра геол.-мин. наук: 04.00.07 / Чеверев Виктор Григорьевич. - М. - 1999. - 40 с.

116 Кокодеева, Н.Е. Методологические основы комплексной оценки надежности автомобильных дорог в системе технического регулирования дорож-

ного хозяйства: дис. ... д-ра техн. наук : 05.23.11 / Кокодеева Наталия Евсегнеев-на. - Саратов., - 2011. - 350 с.

117 Chamberlain, ЕЛ. A freeze thaw test to determine the frost susceptibility of soils. USA Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Special Report 87-1.

118 ASTM D5918-13. Standard Test Methods for Frost Heave and Thaw Weakening Susceptibility of Soils, 2013. - 13 p.

119 ASTM D4083 - 89(2007). Standard Practice for Description of Frozen Soils (Visual-Manual Procedure), 2007. - 6 p.

Приложение А Рабочие чертежи новой установки

OI Z <ь X 3 Г CJ р> m

а Е а ю ZJ А и э с 1Э О С

2008

Разработка ноВой установки Зля испытания грунта на морозное пучение

Инженер Вельсовский А.Ю. Разработка конструкции новой установки Стадия Лист Листов

ГО О С S СО X s П 1 9

Установка Зля испытаний 3-х образцов. План ВоГТУ, кафедра "Автомобильные Эороги"

Рисунок А. 1 - Рабочий чертеж новой установки. План

676

1 <о X X а п СО

а Е а ТЭ и л и э с <тэ о г:

2008

Разработка нобой установки Зля испытания грунта на морозное пучение

Инженер Зельсовский А.Ю. Разработка конструкции ноЬои установки Стабия Лист Листов

га о а О! СО X з: П 2 9

Установка Зля испытаний 3-х образцов. Поперечный разрез ВоГТУ, кафебра " А&томобильные Зороги"

Рисунок А.2 - Рабочий чертеж новой установки. Поперечный разрез

О! «э X Г а п со

а Е а пэ э л о э с: ГО О

2008

Разработка нобой установки для испытания грунта на морозное пучение

Инженер Зельсовский А.Ю. Разработка конструкции нобой установки Стабия Лист Листов

с: 1ТЭ о с 1 «о X X П 3 9

Установка Зля испытаний 3-х образцов. Сборный чертеж ВоГТУ, кафебра "Автомобильные бороги"

3 X

Примечание:

Для устройсба откибной стены б качестбе шарнира использобать петли.

а £ а

го

3

с: го

2008

Разработка нобой установки Зля испытания грунта на морозное пучение

Инженер

Зельсобский

А.Ю.

о с

Разработка конструкции ноВой установки

СтаЗия

П

Лист

Листов

Деталь Д-1 (Корпус)

ВоГТУ, кафеЗра "Автомобильные Зороги"

Ь

§

17'

118 160 1 мм 1. 118

396

01 2

«о х о т. а

а В а то

э

л

ка Э С то о

58

1-1

ж

58

21

352

ж.

21

58

1

Условные обозначения:

т Деребо 1=20 И пенопласт I-1 Покрытие эпоксидным клеем

2008

Разработка нобой установки для испытания грунта на морозное пучение

Инженер

Зельсовский

А.Ю.

с: то о с

2

Разработка конструкции ноВой установки

Стадия

П

Лист

Листов

Деталь Д-2 (Крышка)

ВоГТУ, кафеЗра "Автомобильные Зороги"

440

ч

г^/

............ .......................^

•о

400

=== <о

<о

I Г

а

а

Е □

то э л

и 3

с ю о

Примечание:

Бак изгошоблен из стеклопластика для убеличение жесткости 6 углах, Внутри стенок бака б Верхней его части устаноблены алюминиевые уголки 30x30

2008

Разработка нобои установки для испытания грунта на морозное пучение

Инженер

Зельсобский

А.Ю.

го о с

сО

X

Разработка конструкции нобой установки

Стабия

П

Лист

Листов

Деталь Д-3(Бак)

ВоГТУ, кафедра "Автомобильные вороги"

£

Д-4-1

J 4

100 Ж_

-М-

4 3

-4

Д-4-2

Z

Д-4-2

<£> X 3

X а

а Е О го

3

с пэ

2008

Разработка нобой устанобки Зля испытания грунта на морозное пучение

Инженер

Зельсобский

А.Ю.

лэ о с

2

Разработка конструкции нобой устанобки

Стадия

П

Лист

Листов

Детали стакан и донышко

ВоГТУ, кафедра "Автомобильные дороги"

к

Деталь Д-5-1 (Держатель)

ма

06

173

-

О

. 22

Ж

013

±-£-*-&-\

|-Ш-\-Ш-\

ц. 25 ^_173_\. 25 ].

О

.22

Деталь Д-5-2 (Закрепляющий бинт)

5?

47

2 «з

а

о Е а то

э

л

о

С то о Ш

Деталь Д-5-3 (Регулирующий бинт)

¡.'в п 5

2008

Разработка нобой установки для испытания грунта на норозное пучение

Инженер

Зельсовский

А.Ю.

«ч

то о с

О!

г

«Э X

Разработка конструкции ноВой установки

Стадия

П

Лист

8

Листов

Детали крепления индикатора

ВоГТУ, кафедра "Автомобильные дороги"

107 47

<о

X

з Г О т СО

в 6 а то

то о

Примечание:

Вкладыш изготовлен из теплоизоляционного материала (пенопласт) с поберхностнып покрытием толщиной 1мм пластиком

2008

Разработка новой установки для испытания грунта на морозное пучение

Инженер

Зельсобский

А.Ю.

«г то

0 с

1 Ю

х X

Разработка конструкции нобой установки

Стадия

П

Лист

Листов

Деталь Д-6 (Вкладыш)

ВоГТУ, кафедра "Автомобильные дороги"

Приложение Б Готовые элементы новой установки

I

Рисунок Б.З - Фотография детали Д-2 (Крышка)

Рисунок Б.4 - Фотография детали Д-3 (Бак)

1. Крепление индикатора; 2. Индикатор часового типа; 3. Донышко; 5. Стакан Рисунок Б.5 - Фотография формы для испытаний в разборе

Рисунок Б.7 - Фотография детали Д-6 (Вкладыш)

Приложение В Результаты измерений температурного режима (Случай 1)

Образец №1

о

5* -2

я -4

а

ф

| -6 О)

Н -8

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Время, мин

-Температура над образцом —■—Температура в шкафу

Образец №3

о

о

я -2 а

¡Г -4

а

№

с с 5 -6 Ф