Безопасный температурный режим коммуникационных каналов дорожных насыпей в криолитозоне

• Автор: Новоселов, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.02, 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 175 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Проблема обеспечения функциональной пригодности

коммуникационных каналов в дорожных насыпях в криолитозоне

1.1. Термомеханические процессы в дорожной насыпи с коммуникационным каналом

1.2.Пути решения проблемы обеспечения функциональной пригодности дорожной насыпи с коммуникационным каналом в криолитозоне.

2. Прогноз температурного режима дорожной насыпи с

коммуникационным каналом в криолитозоне

2.1. Условия теплообмена в дорожной насыпи с коммуникационным каналом.

2.2. Математическая модель теплообмена.

2.3.Расчетное и природное распределение температурного поля в теле дорожной насыпи в региональных условиях
3. Управление температурным режимом дорожной насыпи с
коммуникационным каналом в криолитозоне
3.1. У правление температурным режимом путем задания теплофизических условий на границах рунтового массива
3.2.Управление внутренними условиями теплообмена в грунтовом массиве.
3.3.Обеспечение функциональной пригодности сооружения при
потеплении климата
Заключение
СПИСОК ИСЮЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Алгоритм решения краевой задаги температурного
режима
Приложение 2. Листинги исходных данных примеров расчетов
Приложение 3. Экономическая эффективность.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Необходимость ведения строительства дорог в районах характерных распространением многолетнемерзлых пород ставит перед соответствующими проектными и производственными организациями задачу решения проблемы обеспечения функциональной пригодности таких объектов[8,,,,,-,,1,2,3-7]. Многочисленные примеры разрушения дорожных сооружений, в том числе ККДН, построенных в суровых климатических условиях, свидетельствуют о том, что их проектируемая функциональная пригодность не соответствует условиям их эксплуатации. Общий объём затрат на ремонт и реконструкцию зависит, во-первых, от интенсивности термомеханического взаимодействия элемеигов сооружений между собой и воздействия объектов на грунты основания, во-вторых, от геологических и географических условий места строительства [3,,,,,3-5]. Наличие возможностей промерзания грунтов в основании дорожных одежд вызывает ряд мерзлотно-фунтовых процессов и явлений, которые следует учитывать при строительстве любых протяженных объектов в криолнгозоне, в том числе и автомобильных дорог [,,,,3-7|. Входящие в качестве основания в конструкцию дорог тонкодисперсные и пылеватые льдонасыщенные мерзлые грунты при оттаивании теряют свою прочность и несущую способность в процессе теплового воздействия на них [,,,]. Следствием такого опаивания могут быть большие деформации дорожных конструкций и сооружений за счет осадок уплотнения и термокарста, образования озер, овраг ов и оползней [,,,,,,,,,,,,]. При промерзании талого грунта в основании дорожных сооружений возможно формирование пушения, образования наледей, морозобойного растрескивания и криогенного напора [,]. Недопустимые осадки оттаивания, пучение, образование наледей, морозобойное растрескивание и криогенный напор могут быть следствием гидроизолирующего действия замерзшего грунта, приводящего к переувлажнению грунтов сезоннооттаивающего слоя и формируемых генетически различно талых зон примыкающих к дороге. Следствием такого переувлажнения является снижение несущей способности грунтового основания и дорожной насыпи, недопустимые деформации дорог, возможное разрушение дорожной конструкции и конструкций ПКНД и увеличение стоимости и сроков строительства дорог [,,,,,,-,,1,1-7]. Перечисленные МГПЯ в концентрированном виде могут проявляться в грунтах дорожной насыпи и подстилающего основания в области пересечения насыпи коммуникационными канатами с различным функциональным назначением. В сфере дорожного строительства приходится иметь дело с объектами характерными концентрацией тепловых и динамических нагрузок на малых площадках. Такими объектами являются выделенные нами в качестве объекта исследования ККДН, которыми являются любые пересекающие доро жное полотно коммуникационные каналы, а также конуса мостовых переходов мест пересечений дорог другими дорогами и реками. Трудности обеспечения функциональной пригодности указанных сооружений в таких местах связаны со следующим. Во-первых, с пространственной неоднородностью теплофизических характеристик подобных объектов и граничных условий их теплообмена с окружающей средой. Во-вторых, с нестационарностью мерзлотных условий строительства и эксплуатации объектов. Это особенно актуально для областей строительства вблизи границы территориального распространения криолитозоны, где геолого-геофафические условия характерны наличием мерзлых пород прерывистого строения, как по глубине, так и в горизонтальном плане. Известна обширная литература по различным вопросам строительства дорог и дорожных сооружений в области криолитозоны [1-8,-, ,,,-,,,,-,-,,,-,1,3,3-7]. На рис. ККДН, расположенного в условиях осфовной мерзлоты Тюменского Севера и предназначенного дтя пропуска поверхностного водотока. Отчетливо видны следующие нарушения дорог: 1) в виде деформаций дорожных насыпей и покрытия волнообразной формы с осадками вдоль трубы по её бокам и гребнем над трубой (рис. В условиях криолитозоны эти нарушения обусловлены деформациями циклического уплотнения эксплуатационными нагрузками и действием собственного веса грунта, сезонно насыщаемого водой при его сезонном замерзании и оттаивании. Рис. Разрушение дорожной насыпи и покрытия в месте пересечения с ККДН вследствие осадок. Рис. Разрушение дорожной насыпи и покрытия в месте пересечения с ККДН вследствие осадок.