Разработка комплексной защиты земляного полотна автодорог от переувлажнения атмосферными сточными водами

• Автор: Глагольев, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 226 с. : ил.

Введение.
I ИЗУЧЕНИЕ ОПЫТА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АВТОРОВ ПО ЗАЩИТЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ОТ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ И ОЧИСТКЕ СТОКОВ

1.1. Источники увлажнения земляного полотна автомобильных дорог.

1.2. Типы местности по условиям увлажнения и грунты для возведения

земляного полотна

1.3. Обеспечение поверхностного дорожного водоотвода с защитой

земляного полотна от водной эрозии.

1.4.Гидроэкологическис проблемы дорожнотранспортного комплекса

1.5. Существующие методы сбора и очистки сточных вод с поверхности дорог и мостов.

1.6. Цель и задачи исследования.

1.7. Выводы.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ТРАНСПОРТНЫХ СТОКОВ
2.1. Разработка методики отбора проб для проведения лабораторных
исследований качества воды
2.2. Определение расхода сточных вод с поверхности дорог и искусственных сооружений.
2.3. Количественный и качественный состав загрязняющих веществ
в стоках от снеготаяния.
2.4. Общие закономерности разбавления сточных вод.
2.5. Организации и методы контроля состава сточных вод
2.6. Нормативные требования к качеству поверхностных вод
2.7. Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И ПРОСАЧИВАНИЯ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
3.1. Инвентаризация загрязняющих веществ, поступающих в сточные
. воды.
3.2. Влияние интенсивности и состава транспортного потока на состав
атмосферных сточных вод
3.3. Определение количества воды, поступающей под основание до
рожной одежды
3.4. Моделирование процессов просачивания стоков через грунтовую
толщу.
3.5. Основные закономерности формирования состава подземных вод.
3.6. Абсорбционные процессы в сточных водах
3.7. Математическая модель фильтрации стоков через слои дискретного материала и геотекстиля
3.8. Выводы
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ОТ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 1 I
4.1. Системный подход к обеспечению прочности и устойчивости зем
ляного полотна 1
4.2. Технология и организация работ по устройству термоизолирующих
прослоек в теле земляного полотна 4, .
4.3. Повышение прочности и устойчивости земляного полотна с ис
пользованием геотекстильных материалов
4.4. Применение габионов и матрасов Рено для укрепительных работ.
4.5. Выбор высокоэффективных технологий для очистки транспортных
стоков
4.6. Рекомендации по строительству сооружения для очистки стоков на примере автодороги ВоронежНововоронеж Воронеж
Луганск.
4.7. Расчет степени очистки сточных вод и периодичности замены
фильтров
4.8. Применение биопрепаратов и микроорганизмов для регенерации
адсорбентов и утилизации нефтесодержащего шлама.
4.9. Организация мониторинга за состоянием открытых водоемов,
грунтовых вод и плата за выбросы
4 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ.Акты о внедрении.
Введение
Среди наиболее важных в стратегическом отношении задач, стоящих перед Россией, особо следует выделить развитие дорожнотранспортной инфраструктуры. С учетом территориальной удаленности значительной части ее регионов от центра решение этой задачи прямо влияет не только на состояние экономики, но и на обеспечение единства и монолитности страны. Недостаточная плотность имеющейся дорожной сети и высокая степень ее изношенности уже стали серьезным препятствием для развития экспортноимпортных отношений с другими странами, поскольку уже не в состоянии справиться с возросшим объемом перемещаемых грузов.
Вместе с тем, хорошо развитая дорожнотранспортная инфраструктура способна превратить географические особенности России в ее конкурентные преимущества .
Состояние дорог напрямую зависит от прочности и устойчивости земляного полотна, которому в течение всего периода эксплуатации приходится работать в сложных природноклиматических условиях.
Поэтому технология строительства земляного полотна в значительной мере зависит от климата, рельефа местности, растительности, геологических, гидрологических и гидрогеологических условий.
На земляное полотно и дорожную одежду воздействуют атмосферные осадки, выпадающие на поверхность дороги и просачивающиеся через обочины, а также через трещины и проломы в коре дорожной одежды.
При затрудненном поверхностном стоке вода может увлажнять земляное полотно за счет подтопления и капиллярного перемещения сбоку или снизу при близком расположении грунтовых вод. Частично влага испаряется или просачивается в более глубокие грунтовые горизонты, а основная часть стоков по откосам и системе продольного водоотвода сбрасывается в пониженные места рельефа, лога, овраги, водотоки, входные и выходные русла водопропускных сооружений. При неорганизованном сбросе атмосферных сточных вод с поверхности автодороги могут
размываться откосы, русла водоотводных сооружений и происходить потеря устойчивости земляного полотна. Кроме того, в стоках содержатся различные загрязняющие вещества и соли, которые отрицательно влияют на свойства грунтов земполотна в процессе эксплуатации.
Актуальность


В переувлажненном состоянии они переходят в мягкопластичное и текучее состояние, становятся липкими и не поддаются уплотнению. Глинистые грунты супеси, суглинки, глины можно применять для возведения насыпей при влажности, не превышающей оптимальную для этих грунтов более чем на . Для отсыпки насыпей без ограничения допускаются скальные, щебенистые и гравелистые грунты, непылеватые пески, водоустойчивые местные материалы и отходы промышленности. Пылеватые суглинки и пылеватые грунты могут быть использованы на дорогах с капитальным типом покрытий только в нижней части насыпи, верхнюю часть насыпи на 0,6 0,8 м рекомендуется отсыпать из непылеватых, преимущественно песчаных и супесчаных грунтов. В любом грунтовом объеме содержатся минеральные частицы, защемленный воздух и вода в различных пропорциях рис 1. Прочносвязанная вода обладает прочностью при сдвиге и более низкой температурой замерзания, чем обычная вода. Толщина пленки этой воды около 0,2 мкм. Рыхлосвязанная вода может переходить в свободную, подверженную гравитационным воздействиям, влагу. Качество уплотнения зависит от типа и физических свойств грунта, технологии уплотнения и количества прикладываемой энергии. Значительное влияние на уплотняемость и несущую способность оказывают гранулометрический состав грунтов и форма минеральных частиц. Рисунок 1. Уплотнение грунтов часто связано с приложением к ним быстродействующей повторяющейся нагрузки. Способность рыхлосвязанной воды под действием внешних воздействий вибраций, ударов переходить в свободное состояние приводит к резкому снижению структурных сопротивлений в фунтах, что облегчает их уплотнение. Такие изменения в грунтах называют тиксотропными. Это обратимый процесс, т. Влажность относится к факторам, влияние которых на физикомеханические свойства фунта особенно велико. По мере повышения влажности связный фунт из монолитного, сравнительно прочного, но вместе с тем и хрупкого состояния постепенно приобретает пластичность, превращается в пасту, а затем переходит в текучее состояние. Влага обусловливает силы связи между частицами, главным образом глинистыми. Оказываемая на фунт нафузка воспринимается не только минеральными частицами, водой, но и воздушными пузырьками. При деформировании фунта находящийся в нем воздух в основном удаляется, но часть его остается в закрытых порах. Этот воздух носит название защемленного. По мере развития деформации защемленный воздух сжимается, что повышает давление в порах фунта и напряжение в водноколлоидных пленках. При сближении частицы или их агрегаты вначале соприкасаются окружающими их водными пленками, которые в местах контактов начинают испытывать возрастающие местные давления. В результате происходит утоньшение этих пленок на контактах за счет утолщения их в других, менее напряженных местах. Происходит миграция пленочной влаги иод нагрузкой, и скорость развития деформации становится зависимой от скорости этой миграции 8. Вязкость водноколлоидных пленок вокруг частиц грунта превышает вязкость свободной воды, потому что они состоят из структурированной жидкости рыхлосвязанной и прочносвязанной воды, объединенной силами физикохимического взаимодействия, которые развиваются между твердой и жидкой фазами грунта. Поэтому миграция пленочной влаги происходит с гораздо меньшими скоростями, чем миграция свободной воды, что в значительной мере снижает скорость развития деформации грунта. После прекращения действия нагрузки перемещения частиц и их агрегатов, а также миграция влаги происходят в обратном направлении. При этом водноколлоидные плнки стремятся восстановить свою первоначальную толщину. В связи с ростом интенсивности транспортных потоков, увеличением грузонапряженности и скоростей движения повышаются требования к прочности земляного полотна. Тепловой режим грунтов, нарушаемый дорожной одеждой с большей теплопроводностью и отсутствием снежного покрова на поверхности дороги, способствует увеличению зимнего влагонакопления под проезжей частью. Водный режим верхних слоев земляного полотна также ухудшается вследствие затруднения просыхания 1рунтов под водонепроницаемым покрытием.