Материал: 2316
Т.В. Боброва, Е.А. Бедрин, А.А. Дубенков
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ
РЕШЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра «Экономика и проектное управление в транспортном строительстве»
Т.В. Боброва, Е.А. Бедрин, А.А. Дубенков
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ
Монография
Омск
СибАДИ
2016
УДК [625.731+ 625.12] : 519.24 ББК 3.38
Б72
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. В.С. Боровик (ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»); д-р техн. наук, проф. В.В. Сиротюк (ФГБОУ ВО «СибАДИ»)
Монография утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ.
Боброва, Татьяна Викторовна.
Б72 Моделирование проектных решений земляного полотна в условиях криоли-
тозоны : монография / Т.В. Боброва, Е.А. Бедрин, А.А. Дубенков. – Омск : СибАДИ, 2016. − 164 с.
ISBN 978-5-93204-886-3.
Изложены основные положения сквозного структурно-модульного проектирования земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах, связанные с комплексом моделей линейного районирования, моделированием взаимосвязанных конструктивных и организационно-технологических решений. Предложен новый подход к линейному районированию трассы дороги, основанный на последовательном поэтапном анализе зональных, интразональных и региональных факторов для формирования участков, относительно однородных по комплексу природных условий (линейных дорожных комплексов). Раскрыты особенности вариантного проектирования конструкций земляного полотна на основе аналогов и прототипов, позволяющие влиять на устойчивость основания и изменять процессы теплообмена за счет конструктивных решений. Изучены и разработаны модели формирования и закрепления конструктивных решений на линейных дорожных комплексах в зависимости от расположения карьеров, характеристики и доступности материалов конструктивных слоев по критерию минимальных приведенных затрат в жизненном цикле конструкции.
Предназначена для студентов всех форм обучения направления «Строительство», а также специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений». Может быть полезна практикам, осуществляющим проектирование транспортных магистралей в условиях криолитозоны.
УДК [625.731+ 625.12] : 519.24 ББК 3.38
ISBN 978-5-93204-886-3 |
ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016 |
2
ВВЕДЕНИЕ
Внастоящее время предусматривается реализация ряда крупных проектов транспортного строительства в северных регионах России, в т.ч. в рамках государственной программы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны РФ на период до 2020 года». Сложные природноклиматические условия северных территорий требуют разработки специальных инженерных мероприятий, тщательного анализа принимаемых решений в процессе проектирования, строительства и эксплуатации объектов.
Обследование существующих дорог в зоне многолетнемерзлых грунтов показывает, что значительная часть из них имеет многолетние затухающие, а затем вновь продолжающиеся неравномерные осадки, что приводит к ухудшению условий движения автомобильного транспорта. Одной из существенных причин снижения транспортно-эксплуатационных качеств дорог являются повреждения земляного полотна из-за недостаточного учета изменчивости геокриологических условий по длине дороги.
Врезолюции научно-практической конференции (Якутия, 2012 г.) отмечается необходимость «более глубокой аналитической проработки исходной информации по результатам инженерных изысканий для детального учета инженерно-геологических условий при проектировании дорожных объектов» на многолетнемерзлых грунтах (ММГ). Предупреждение недопустимых деформаций оснований земляного полотна должно базироваться на данных комплексного анализа изменчивости инженерногеологических и мерзлотно-грунтовых условий района строительства. Применение результатов этого анализа для проектирования устойчивых конструкций земляного полотна, разработки эффективных организацион- но-технологических решений в составе проектов организации строительства связано с новыми научными разработками, основанными на струк- турно-модульном проектировании, обеспечивающем учет взаимовлияния природных территориальных комплексов и инженерных решений в процессе проектирования, строительства и эксплуатации дорог.
Всоответствии с нормативным документом СП 34 13330-2012 земляное полотно проектируют на основе теплотехнических расчетов, исходя из направленного регулирования уровня залегания верхнего горизонта ММГ в основании насыпи в период эксплуатации дороги, руководствуясь одним из трех принципов проектирования. Проведенный анализ исследований, связанных с особенностями моделирования проектных решений земляного полотна автомобильных дорог в условиях криолитозоны, отразил необходимость комплексного подхода к отдельным этапам в системе
3
проектирования земляного полотна, позволяющего последовательно осуществлять моделирование и анализ проектных решений.
Основываясь на работах И.А. Золотаря, В.А. Семенова, Ю.М. Яковлева о влиянии статистической однородности расчетных параметров сооружения на качество проектных решений, можно сделать вывод о зависимости вероятностных характеристик земляного полотна на ММГ от однородности факторов, которые используются при расчете конструкций насыпи. Под однородностью факторов понимается степень неизменности показателей природной среды, физико-механических свойств грунтов, геометрических размеров, параметров технологических процессов, условий эксплуатации и производства работ.
Исходя из вышеназванных предпосылок, выделение участков по длине дороги с более однородными характеристиками природных факторов окажет влияние на повышение качества проектных решений земляного полотна на этих участках.
Учитывая изменчивость и определенную повторяемость природных геокомплексов по длине дороги, целесообразно использовать структурномодульный подход к проектным решениям земляного полотна автомобильной дороги, известный в теории проектирования и строительства промышленно-гражданских объектов.
Качество автомобильной дороги как системы обеспечивают в комплексе все структурные элементы дорожной конструкции, в том числе земляное полотно, дорожная одежда, водоотводные и искусственные сооружения на дороге и т.д. В данной работе земляное полотно рассматривается как отдельный базовый структурный модуль автомобильной дороги, однако, в определенных ситуациях (расчет конструкций, проектирование организации строительства) анализируются и учитываются его связи с другими элементами системы. Дальнейшая декомпозиция земляного полотна на пространственные модули связана с однотипностью конструктивных и организационно-технологических решений на отдельных участках дороги, имеющих сравнительно одинаковые характеристики природных условий. Обоснование разделения земляного полотна в условиях ММГ на проектно-технологические модули с учетом линейного дорожного районирования (ЛДР) недостаточно проработано для применения в практике проектирования автомобильных дорог.
4