Развитие методов прогнозирования и регулирования водно-теплового режима земляного полотна эксплуатируемых автомобильных дорог : На примере Алтайского края

• Автор: Толстенёв, Сергей Вениаминович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 146 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ ИЗУЧЕНИЯ ВОДНОТЕПЛОВОГО И ДЕФОРМАТИВНОГО РЕЖИМОВ ПРОМЕРЗАЮЩЕГО ГРУНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
1.1 Механизмы тепло и массопереноса в глинистых грунтах земляного полотна автомобильных дорог

1.2 Термодеформативные состояния и механизмы пучения промерзающих грунтов

1.3 Краткий обзор исследований по воднотепловому режиму и назначению расчтных характеристик грунтов земляного полотна

1.4 Методы прогнозирования и диагностики влагонакоплсния в промерзающем грунте

2.0СОБЕННОСТИ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

2.1 Природноклиматические условия

2.2 Влияние физических свойств грунтов на воднотепловой режим земляного полотна

2.3 Влияние аномальных свойств воды на пронесе промерзания фунта

ВЫВОДЫ
3 .ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНОТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
3.1 Математическая модельпромерзаниягрунта
3.2 Пародиффузионный механизм миграции влаги.
3.3 Перенос влаги в жидкой форме
ВЫВОДЫ
4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ
ДИАГНОСТИКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНОТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРОМЕРЗАЮЩИХ ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
4.1 Предварительные полевые опыты
4.2 Методы и лабораторнополевое оборудование для изучения давления и диффузии воздуха в подмерзлотной зоне грунта
4.3 Воднотепловой режим грунтов при глубоком залегании фунтовых вод
4.4 Воднотенловой и термодеформативный режимы в переувлажненном земляном полотне
4.5 Метод определения давления пучения замерзающего фунта
ВЫВОДЫ
5.МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНОТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
5.1 Разработка и совершенствование конструкций тепловых труб
5.2 Методы регулирования воднотеплового и деформативного режимов
5.3 Техиикоэкономичсская оценка научных разработок
ВЫВОДЫ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


На наш взгляд, этот подход к изучению механизма влагопереноса заслуживает большого внимания и может быть положен в основу разработки теоретических зависимостей и взаимосвязей между количественным значением отведенной теплоты и величиной массопереноса влаги в фунтах с выраженной зоной аэрации. Выявление закономерности влагопереноса по этому механизму могло быть положено в основу разработки методики инженерного расчета водного режима земляного полотна автомобильных дорог для условий глубокого залегания фунтовых вод, когда глубина промерзания фунта не достигает их уровня. Продолжая анализ современных представлений о влагопереносе в фунтах, следует отметить, что А. М. Глобус в совместной работе с С. В. Нерпиным [] касается еще одного важного вопроса - передвижения влаги к промерзающему слою грунта. При этом он указывает, что суммарный поток влаги к промерзающему слою должен состоять из трех слагаемых: 1 ) пародиффузионного потока; 2) термокапиллярного потока; 3) потока, обусловленного резким уменьшением потенциала влаги при образовании льда. Авторы считают, что пародиффузионный поток не может обеспечить перемещение большого количества влаги в силу того, что абсолютные упругости водяного пара при этих температурах малы, а также в силу того, что наибольшее накопление влаги, по данным Л. Л.А. Быстрое протекание под действием градиента температур внутри самой манжеты в жидкой форме. Обобщая теоретические изыскания, расчетные и экспериментальные данные анализируемых исследований по изучению закономерностей тепло- и мас-сопсреиоса в грунтах с учетом их физических свойств, необходимо отметить, что влагоперенос в промерзающих воздухонасыщенных грунтах следует рассматривать как совместное движение пара, пленок и конденсата. В.Е. Горяев в работах [,,] отмечает, что адсорбированная прочносвязанная влага практически не подвержена миграции в период промерзания грунта, так как она характеризуется высоким отрицательным значением водного потенциала. Пленочная рыхлосвязанная влага подвержена миграции преимущественно в парообразной форме. Пленочно-капиллярная влага мигрирует по закономерностям комбинированного механизма влагопереноса, а капиллярная и капиллярно-гравитационная вода передвигается преимущественно в жидком виде. Следует заметить, что в обводненных грунтах поровое пространство заполнено преимущественно жидкой фазой, и в передвижении влаги практически не участвует ее парообразная форма. В связи с этим нами рассматривается два крайних случая восходящего движения влаги в промерзающем земляном полотне. Для зимнего периода термовлагоперенос характеризуется восходящим движением влаги талых грунтов к фронту промерзания. В процессе дальнейшего профева оттаивающего фунта его поверхностный слой, подверженный суточным колебаниям температуры до глубины 0,4 м, достигает температуры, равной температуре фунтовых вод. Дальнейший прогрев фунта приводит к изменению направления температурного фадиента. В соответствии с закономерностями термодиффузионного влагопереноса в летний период движение влаги направлено в зону фунтовых вод, то есть становится нисходящим. Тге - температура фунтовых вод. В отличие от изотермических условий, передвижения влаги в фунтах за счет гидродинамических или капиллярных сил в условиях сезонного промерзания фунта возникает термофадиентная диффузия влаги, обусловленная неравновесным термодинамическим состоянием всех фаз фунта. Целый ряд исследователей - Н. А. Цитович [8], И. А. Золотарь [], Е. Ф. Втюрина и Б. И. Втюрин [] - отмечали, что капилляры являются лишь путями мифации влаги, и поэтому неправильно выделять капиллярный механизм движения влаги к фронту промерзания. Сравнительно недавно В. Е. Борозинец [], Г. М. Фельдман [5], П. И. Мельников [] предложили новый механизм миграции влаги и накопления льда в промерзающих фунтах, связанный с многократными колебаниями границы многолетнего промерзания пород при наличии источника воды (водоносный горизонт, верховодка, мелководный водоем). Под такими колебаниями подразумевается протаивание небольшого слоя мерзлого фунта (или льда) и образование вакуума вследствие уменьшения объема льда при его таянии.