Теоретические основы и практические методы сооружения насыпей с использованием мерзлых глинистых и торфяных грунтов

• Автор: Шуваев, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 05.15.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 288 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Общая характеристика работы
Введение
1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований
1.1. Грунтовые насыпи при обустройстве нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири
1.2.Транспортные насыпи с использованием мерзлых глинистых и торфяных грунтов, применяемые при освоении нефтяных и газовых месторождений
1.2.1.Состояние транспортных сооружений, построенных с использованием мерзлых глинистых и торфяных грунтов в теле насыпи земляного полотна
1.2.2.Процессы формирования во времени насыпей в районах распространения вечномерзлых грунтов
1.2.3.Анализ действующих нормативных документов, используемых при строительстве насыпей промысловых дорог на вечномерзлых грунтах и заболоченных территориях
1.3.Прогнозирование теплофизических процессов в насыпях
1.3.1.Криогенные физические процессы
1.3.2. Методы прогноза промерзания-оттаивания грунтов насыпи и ее
основания
1.3.3. Консолидация промерзающих и оттаивающих грунтов и осадка насыпей, связанная с консолидацией
2. Исследования по использованию мерзлых грунтов в теле насыпи
2.1.Общая методика исследований
2.2. Теоретические исследования

2.3.Лабораторные исследования по определению физико-механических и теплофизических характеристик талых и мерзлых грунтов нарушенной
структуры
2.4.Опыты по определению напряженно-деформированного состояния
мерзлых грунтов при оттаивании в грунтовом лотке
2.5.Изучение температурного режима и консолидации мерзлых грунтов
при оттаивании в модельной насыпи
2.5.1 .Моделирование геометрического и механического подобия насыпи из мерзлого комковатого грунта
2.5.2.Испытание мерзлого грунта в модельной насыпи
2.5.3.Полевые испытания напряженно-деформированного состояния и водно-теплового режима насыпи
3. Исследования по применению торфяных грунтов в теле насыпи
3.1.Общая методика исследований
3.2. Отработка технологии производства работ в полевых условиях
4.Теоретические предпосылки формирования насыпей из мерзлых и торфяных грунтов во времени
4.1. Математическое моделирование водно-теплового режима и напряженно-деформированного состояния мерзлых грунтов нарушенной структуры в теле насыпи
4.2. Основы комплексного (сопряженного) расчета водно-теплового режима и напряженно-деформированного состояния грунтов насыпи
4.3. Математическое моделирование температурного режима насыпи из мерзлых грунтов при решении частных задач
4.3.1. Расчет теплового режима
4.3.2,Влияние геометрических размеров насыпи и снежного покрова на температурное поле земляного полотна

4.4. Устойчивость торфяного основания при возведении земляного полотна с использованием торфа в нижней его части
4.5. Обеспечение местной устойчивости и проходимости дорожностроительных машин при возведении торфяных насыпей
4.6. Разработка технологии работ по устройству нижнего слоя насыпи из торфа
5. Результаты исследований по формированию насыпей, построенных с использованием мерзлых грунтов
5.1. Динамика стабилизации температурного режима насыпи, сооружаемой с использованием мерзлых грунтов
5.2. Консолидация мерзлых грунтов в насыпи
5.3. Стабилизация физико-механических характеристик мерзлых грунтов в насыпи
5.4. Полевые обследования насыпей, построенных с использованием мерзлых грунтов
5.5. Лабораторные исследования мерзлого грунта при оттаивании в грунтовом лотке
5.6. Рыхление мерзлых грунтов
5.7. Управление водно-тепловым режимом насыпи, отсыпанной из мерзлого грунта
5.8. Организационно-технологические методы
5.9. Инженерные методы
6. Результаты исследований формирования земляного полотна с нижним слоем из торфяных грунтов
6.1. Формирование слоя из торфяного грунта в процессе технологического цикла
7.Оценка технико-экономической эффективности применения земляного полотна с использованием “нестабильных” слоев при оптимальном процессе формирования насыпей из мерзлых и торфяных грун-

Мерзлый грунт в конструкции земляного полотна традиционно рассматривался как потенциальная потеря ее устойчивости или фактор повышенной деформативности. Мерзлые связные грунты представляют собой сложное многофазное физико-химическое образование, отличающееся гетеропористостью и полидисперсностью, и состоящее из различных по свойствам компонентов, которыми являются минеральные частицы, вязкопластичные агрегаты льда, жидкая незамерзшая прочносвязанная вода и газообразные включения - пары и газы [29, 30, 32, 47, 59, 60, 90, 91, 111, 132, 137].
В отличии от несвязных грунтов мерзлые глинистые грунты претерпевают значительные изменения в процессе технологического цикла и после него. На первом этапе, разработанный в карьере и уложенный в тело насыпи грунт, в течении морозного периода относится к дискретным (зернистым) материалам.
Наиболее общим свойством объектов материального мира следует признать диалектическое сочетание дискретности и непрерывности их структуры. Все строительные материалы по структурному строению подразделяются на дисперсные и сплошные (терминология профессора И.И.Кандаурова и др.) или на зернистые и связные (терминология профессора Н.Н.Иванова и др.).
Задача проектирования и создания объектов строительства представляется, в первую очередь, задачей формирования оптимальной структуры с учетом свойств дискретности и сплошности. Эти фундаментальные, а потому наиболее общие свойства объектов строительства, должны определять процесс формирования объектов, что , как показано ниже, позволяет теоретически предсказать количественное и качественное поведение объектов во времени и запроектировать оптимальную структуру объекта.