Материал: 2316

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

Показатель текучести определяют по формуле [37]

 

,

( 2.9)

где

– естественная влажность грунта на момент определения его со-

стояния в естественных условиях, %;

– влажность на границе раскаты-

вания, %; – влажность на границе текучести, %.

Для несвязных грунтов приняты три степени водонасыщения: малой степени, средней и насыщенные водой. Состояние многолетнемерзлых грунтов характеризуется степенью льдистости: слабольдистые, льдистые и сильнольдистые.

Состояние грунтов и пород каждого слоя по степени увлажнения изза различных принципов расчета показателей оценивали по балльной системе в виде дискретной шкалы. При отсутствии характеристики показателя для ОТЕ его значение принималось равным нулю. В табл. 2.2 и 2.3 отражены показатели состояния грунтов и их характеристики при проведении таксономического анализа

Таблица 2.2

Дискретная шкала оценки состояния грунтов по степени увлажнения [37]

Вид грунтов

Связные

 

Несвязные

 

Дисперсные мерзлые

Показатель со-

 

Степень водона-

 

 

 

 

стояния (кон-

Балл

 

Балл

Льдистость

Балл

сыщения

 

систенции)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Малой степени

 

 

 

 

Твердые

1

водонасыщения

 

1

Нельдистый

1

 

 

(маловлажные)

 

 

 

 

Полутвердые

2

 

 

 

Слабольдистые

2

Туго-

3

Средней степени

 

 

 

 

водонасыщения

 

2

Льдистые

3

пластичные

 

 

(влажные)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мягко-

4

Водонасыщенные

 

3

Сильнольдистые

4

пластичные

 

 

 

 

 

 

 

Текуче-

5

 

Очень сильно -

5

пластичные

 

льдистые

 

 

 

 

 

Текучие

6

 

45

Таблица 2.3

Показатели по интразональным факторам (геокриологическим условиям)

Показатель

Размерность

Состояние связных грунтов, верхний слой

Балл

Состояние несвязных грунтов, верхний слой

Балл

Состояние связных грунтов, нижний слой

Балл

Состояние несвязных грунтов, нижний слой

Балл

Льдистость ММГ, нижний слой

Балл

Плотность грунта верхнего слоя

кг/м3

Модуль деформации верхнего слоя

МПа

Плотность грунта нижнего слоя

кг/м3

Модуль деформации нижнего слоя

МПа

Степень пучинистости верхнего слоя

Балл

Уровень грунтовых вод

м

Глубина сезонного промерзания грунтов верхнего

м

слоя

 

ВГММГ

м

Температура на глубине 4 м

°С

Глубина расчленения

м

Ритм рельефа, км

км

При формировании исходной информации иногда приходится считаться с ее доступностью и основываться на тех данных, которые доступны проектировщику.

В работе [132] рекомендуется использовать специальные методы предварительной обработки исходной информации в случае прерывистой шкалы показателей («низкочастотная градация»). При этом для сглаживания различий информация делится на группы (ранги).

Общее информационное обеспечение отдельных этапов концептуальной модели изображено на рис. 2.8 и связано с определенными расчетными характеристиками природных факторов, получаемых по результатам полного комплекса инженерных изысканий.

Для наглядного представления и упорядочения классификационных признаков природных условий на протяжении трассы дороги использованы ландшафтные продольные профили [29,60]. Комплексы характерных факторов располагаются один под другим, от ведущих к ведомым, образуя вертикальный профиль. Пример ландшафтного продольного профиля участка автомобильной дороги, по результатам инженерных изысканий, представлен на рис. 2.9.

46

Этап I. Общая характеристика объекта по данным инженерных изысканий

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ: среднегодовая

Этап II. Районирование трассы

 

 

 

температура

 

 

 

воздуха,

дороги по зональным природно-

 

 

 

продолжительности

 

 

периодов

 

 

 

положительных

и

отрицательных

климатическим факторам

 

 

 

 

 

 

температур,

минимальные

и

 

 

 

 

 

максимальные

 

 

температуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воздуха,

 

количество

и

сезонное

 

 

 

 

 

распределение

осадков, солнечная

 

 

 

 

 

Этап III. Обоснование

 

 

 

активность,

испарение,

высота

 

 

 

снегового

покрова,

 

степень

параметров классификации на

 

 

 

 

 

 

 

увлажненности территории и др.

 

основе инженерно-геологических

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изысканий Оценка показателей

 

 

 

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ,

 

по линейным дорожным

 

 

 

ГЕОКРИОЛОГИЧЕКИЕ ФАКТОРЫ:

 

элементам (ЛДЭ)

 

 

 

-

рельеф

и

местности,

 

 

 

 

 

деформационные

прочностные

Этап IV. Формирование

 

 

 

показатели грунтов, плотность,

 

 

 

 

 

 

состояние

по

текучести

связных

операционных территориальных

 

 

 

грунтов,

водонасыщение несвязных

единиц (ОТЕ)

 

 

 

грунтов, пучинистость; уровень и

 

 

 

 

 

характеристика грунтовых вод;

 

 

 

 

 

 

- мерзлотные условия: мощность

 

 

 

 

 

многолетнемерзлых

 

 

пород,

 

 

 

 

 

криогенная структура, льдистость,

 

 

 

 

 

 

 

Этап V. Реализация

 

 

 

температурный

режим

пород,

 

 

 

сезонное оттаивание и промерзание

агломеративного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

иерархического алгоритма,

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ :

 

формирование ЛДК

 

 

 

– топографические условия (пологий

 

 

 

 

 

или крутой склон определенной

 

 

 

 

 

 

экспозиции, долина ручья, лог и

 

 

 

 

 

 

т.д.); геоботанические факторы

 

Этап VI. Выделение

 

 

 

 

(напочвенный покров,

 

 

 

характерных участков по

 

 

 

растительность, заболоченность и

 

региональным признакам

 

 

 

т.д.);

 

 

 

 

 

 

 

(микрорайонирование)

 

 

 

– сейсмические и тектонические

 

 

 

 

явления (уровень сейсмичности)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.8. Блок-схема информационного обеспечения концептуальной модели ЛДР на ММГ

47

Номер скважины

С-25

С-26

С-27

С-28

С-29

Уровень ВГВМГ ,м

3,8

4

3,3

3,2

2,4

Температура на глубине 4 м,

-1,2

-1

-1,3

-1,3

-1,4

°С

 

 

 

 

 

Толщина растительного

0

0

0,3

0,3

0,3

слоя, м

 

 

 

 

 

ИГЭ растительного слоя

-

-

1

1

1

 

 

1-й слой грунта

 

 

Толщина слоя, м

1,4

1,3

1,2

1,6

2,1

ИГЭ

2

2

17

5

11

Состояние по влажности

1

1

4

5

1

 

Супесь

 

Суглинок

Песок мел-

Супесь

 

Супесь пес-

легкий пыле-

кий плот-

 

песча-

песчанис-

Вид грунта

чанистая

ватый теку-

ный, насы-

нистая

тая твер-

 

твердая

чеплас-

щенный во-

 

твердая

дая

 

 

тичный

дой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность грунта, г/см3

1,65

1,65

2,06

1,6

1,65

Модуль деформации, МПа

16,0

16,0

5,0

38,0

16,0

Условное сопротивление,

3,0

3,0

-

2,0

3,0

МПа

 

 

 

 

 

Коэффициент пористости

0,65

0,65

0,54

0,55

0,65

Группа грунта по степени

3

3

3

4

3

пучинистости

 

 

 

 

 

 

 

2-й слой грунта

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры нижележащих слоев

 

 

Рис. 2.9. Фрагмент ландшафтного профиля участка автомобильной дороги

48

2.4. Математическое моделирование и алгоритмы классификации линейных дорожных комплексов

Математическое моделирование классификации ЛДК направлено на разделение трассы дороги на участки с относительно однородными климатическими и геокриологическими условиями, т.е. модели классификации – это первая ступень в комплексе моделирования проектных решений земляного полотна на ММГ.

Математико-географическое моделирование (МГМ) представляет собой сложный многоэтапный исследовательский процесс, который в работе [132] представлен в виде единой системы количественных методов автоматизированного районирования и классификации (ЕСМАРК). Схема ЕСМАРК представлена на рис. 2.10. Предложенная система позволяет увязать отдельные звенья (этапы): цель – исходная информация – метод – результат. Для инженерного районирования вполне приемлем такой подход к математическому моделированию, тем более авторы отмечают, что на основе полученных результатов можно осуществлять формальный или неформальный выбор. Окончательный выбор определяется искусством, опытом специалиста, ведущего инженерное районирование. Авторы [132] в то же время отмечают, что выбор определенного типа модели путем набора отдельных модулей требует содержательного (концептуального) обоснованного подхода. Такой концептуальный принцип сформулирован нами в подразделах 2.2 и 2.3.

На втором этапе концептуальной модели (см. подраздел 2.2) на основе общей характеристики объекта и района строительства решается задача разграничения зон действия ближайших к дороге метеостанций по зональным климатическим факторам. С точки зрения системы ЕСМАРК (см. рис. 2.10) этот подход в самом общем виде можно определить набо-

ром следующих блоков модели ЕСМАРК: 1 выбор объектов и признаков районирования; 2 многомерное шкалирование, нормирование призна-

ков; 3 классификация по функционалу качества; 4 оценка результатов методом аддитивного случайного поля.

Для решения данной задачи принята методика, разработанная М.В. Бадиной, С.В. Ефименко, В.Н. Ефименко [5, 58, 59] для районирования территорий Западной Сибири. Аналогичный подход использован Ю.В. Коденцевой [73] для районирования территорий регионов по условиям зимнего содержания.

49