Разработка научных основ проектирования зимних лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах

• Автор: Морозов, Владимир Станиславович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 417 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общая характеристика диссертационной работы .

2. Состояние вопроса и задачи исследований

2.1. Общая характеристика объекта исследований

2.2. Дорожностроительные материалы для зимних дорог и их физикомеханические свойства

2.3. Методы расчета оснований зимних дорог

2.4. Исследование температурного режима в основании зимних автомобильных дорог на болотах

2.5. Цель и задачи исследований.

2.6. Выводы по второй главе.

3. Результаты экспериментальных исследований физикомеханнческих свойств мерзлого торфа .

3.1. Исследования реологических свойств мерзлого торфа

в лаборато рн ых уел о вия х .
3.2. Напряженнодеформированное состояние зимних
дорог на болотах
3.3. Выводы по третьей главе
4. Исследование напряженнодеформированного состоянии
зимних дорог па болотах
4.1. Применение метода конечных элементов для расчета
зимних дорог на болотах
4.2. Разработка методики расчета несущей способности
дорожных одежд зимних дорог на болотах.
4.3. Расчет зимних дорог по несущей способности для
частных случаев.
4.3.1. Однослойная дорожная одежда
4.3.2. Двухслойная дорожная одежда.
4.3.3. Влияние продольного деревянного настила на несущую способность двухслойных зимних дорог на болотах
4.3.4. Влияние поперечного деревянного настила на несущую способность двухслойных зимних дорог на болотах .
4.3.5. Трехслойная дорожная одежда .
4.3.6. Четырехслойная дорожная одежда.
4.4. Выводы по четвертой главе
5. Разработка уравнений для анализа несущей способности
зимних дорог на болотах.
5.1. Исходные данные .
5.2. Однослойная зимняя дорога
5.3. Двухслойная зимняя дорога .
5.4. Многослойная зимняя дорога.
5.5. Экономическая эффективность при применении новых конструкций зимних автомобильных дорог на болотах
5.6. Выводы по пятой главе
6. Расчет температурного режима зимних дорог на болотах
и его экспериментальная проверка .
6.1.1 ель и задачи изучения температурного режима зимних
дорог на болотах.
6.2. Влияние природных факторов на сезонное промерзание
и оттаивание грунтов.
6.3. Расчетные зависимости для определения глубины промерзания опаивания торфяных грунтов.
6.4. Результаты расчета времени промерзания зимних дорог
на болотах.
6.5. Экспериментальное изучение температурного режима торфяных грунтов.
6.6. Определение срока службы зимних дорог на болотах.
6.7. Выводы и рекомендации по шестой главе
Основные выводы и рекомендации
Литература


Прочностные свойства мерзлых грунтов в значительной степени определяются льдистостыо и количеством норовой воды, не замерзающей при данной фиксированной отрицательной температуре. К таким грунтам относят: пески, глинистые грунты, супеси, суглинки и Др. Некоторые расчетные показатели мерзлых грунтов при влажности . Таблица 2. Наиме- нование грунта Расчетное сопротивление К = т и модуль упругости на сжатие Е, при температуре грунта. Я, МПа Е. МГ1а К, МІ 1а Е. МПа Я, МПа Е. Песок 5,0 0. Супесь 2,0 0,7 7,7 2,2 ,7 2. Глина 0,9 0. Примечание. Значения модуля упругости приведены только для случая сжатия, так как в литературе практически пет сведений о поведении минеральных грунтов при растяжении. Ввиду невысокой, по сравнению с торфами, относительной влажности минеральных грунтов, можно, очевидно, считать, что в большинстве случаев различие между модулями упругости при растяжении и сжатии мало и им можно пренебречь. Дорожно - строительные свойства снега и льда. Основными материалами покрытия временных зимних дорог являются снег, лед или снеголед. Плотный снег и лед - материалы с нелинейными упруго вязкими свойствами [ ]. При воздействии кратковременных нагрузок они проявляют упругие свойства, при длительных нагрузках - наблюдается ползучесть материала. Снег представляет собой неоднородный и весьма сложный материал, состоящий из кристаллов льда, пленок воды, водяных паров и воздуха. Соотношение этих компонентов постоянно меняется с изменением температуры воздуха, силы ветра и атмосферного давления. Кроме того, в одном и том же районе свойства снега бывают различными. Завися! Поэтому покрытия зимних дорог, построенные из снега, на протяжении всей дороги будут отличаться по своей несущей способности, хотя их устройство производилось при одинаковых технологических и погодных условиях. Классификацией снега по структурным свойствам занимались многие ученые, но наиболее полно она разработана Н. К. Зеленым |]. В основу этой классификации положен возраст снега, то есть прохождение снегом последовательных структурных стадий. С течением времени однородная снежная масса разделяется на слои, отличающиеся как по структуре, так и по физико - механическим свойствам. К основным физико - механическим свойствам снега, характеризующим его как дорожно - строительный материал, относятся: плотность, твердость, температурный режим, влажность и прочность []. Плотность свежевыпавшего снега составляет около 0,1 г/см3, а в покрытиях зимних дорог - от 0,6 до 0, г/см' []. Твердость характеризует прочностные качества снега и увеличивается с повышением его плотности и понижением температуры. Целинный снег имеет твердость 0,1 . МПа []. Для уплотненного снега в дорожном покрытии плотностью 0,6 . МПа и более [5,]. Для снега плотностью 0, . С твердость увеличивается от 0, до 3,0 МПа [4], а модуль общей деформации при изменении температуры от -3 до -°С возрастает от до МПа. Резкое снижение твердости снега происходит в интервале его температур 0 . С, что объясняется появлением в снеге воды. Твердость покрытия зимних дорог, равную 1,2 МПа, считают минимально допустимой. В снежном покрове процент воды колеблется в пределах от 1 до %. Количество воды зависит, в основном, от температуры воздуха и силы ветра в период снегопада. Оно имеет важное значение в процессе кристаллизации снежного покрова и смерзания его отдельных кристаллов между собой. Вода в снежном покрове находится в виде жидких пленок и паров. Наибольшее количество влаги в снегу содержится при температуре, близкой к нулю. При понижении температуры количество влаги уменьшается, но даже при температуре - °С вода не вся превращается в лед. Снег относится к классу материалов, которые можно назвать вязко - упругими []. Он проявляет качества свойственные как вязким жидкостям, так и твердым телам. Под действием нагрузки снег может деформироваться как упругое тело, либо течь как жидкость, либо проявлять те и другие свойства одновременно. Упругие свойства снега изучали отечественные и зарубежные ученые (например, в работах японских ученых Иосида, Ямаджи и др. Лед является кристаллической породой без включения аморфных составных частей, то есть целиком состоит из кристаллов.