Материал: 2316

распространения многолетнемерзлых грунтов и их температур; мощности, вида грунтов и влажности сезоннооттаивающего слоя; особенностей рельефа местности и гидрологии. Именно эти факторы влияют на устойчивость земляного полотна в криолитозоне.

В соответствии с нормативными документами [65] выделены

следующие подзоны: северная подзона I1 − низкотемпературных многолетнемерзлых грунтов сплошного распространения; центральная

подзона I2 − низкотемпературных многолетнемерзлых грунтов

преимущественно сплошного распространения, южная подзона I3 − высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов (ВТММГ) преимущественно островного распространения.

В 1974 г. А.А. Малышев в соавторстве с научными сотрудниками СоюздорНИИ на основе продолжительных исследований опубликовал схему районирования 1ДКЗ [62]. В ее пределах выделено 4 дорожных района. Относительная однородность выделенных районов установлена по четырем факторам: вид грунта сезоннооттаивающего слоя; его влажность, характер распределения вечномерзлых грунтов и их температур; мощность деятельного слоя.

Существенный вклад в разработку научных основ районирования территории I ДКЗ для целей дорожного строительства в этом регионе внесли работы, выполненные В.А. Давыдовым, научными сотрудниками СоюздорНИИ, МАДИ [42,43,45]. Полученное ими районирование северных

территорий соответствует таксономической системе: зона − подзона − район. По мнению О.Н. Гулько [42], разработанное ими районирование территории Крайнего Севера Европейской части России с наличием многолетнемерзлых грунтов, увеличивает эффективность капиталовложений, поэтому оно может быть использовано в развитие или дополнение нормативных документов при проектировании дорог.

В диссертационной работе Н.Ф. Вербуха [28] применительно к региону Центральной Якутии были разработаны рекомендации по проектированию конструкций земляного полотна и искусственных сооружений, обеспечивающие повышение их надежности и снижение стоимости на основе учета и использования климатических и мерзлотно-грунтовых особенностей региона. В этой работе проектирование рациональных конструкций рассматривалось с привязкой к зонам с различными условиями теплообмена, расположенными в пределах самого инженерного сооружения и на прилегающей территории, которая имеет тепловое влияние на это сооружение. Предлагаемые решения в большей степени учитывают региональные факторы в пределах зоны действия искусственных сооружений или участков земляного полотна с особыми конструктивными особенностями и действием внешних факторов на ограниченном пространстве, т.е.

30

частные случаи, которые, несомненно, играют важную роль при строительстве автомобильных дорог. В работе не рассматриваются вопросы определения границ действия внешней среды в целом на линейное сооружение (т.е. вопросы линейного дорожного районирования).

В работе [59] дан глубокий анализ геокриологических особенностей северной части Западно-Сибирской равнины, который имеет важное значение для развития инфраструктуры, в т.ч. строительства автомобильных дорог на данной территории. В то же время авторы отмечают, что границы I – II дорожно-климатических зон на территории Западной Сибири обозначены ими «в первом приближении», т.е. необходимы дальнейшие научные исследования для уточнения этих границ и более детального районирования этой территории.

Примеры дорожного районирования в условиях криолитозоны представлены и проанализированы в работе [74] для трассы автомобильной

дороги «Амур» Чита−Хабаровск. Геоморфологическое районирование дороги выполнено с учетом инженерных геокриологических условий для разделения изучаемой территории на типы ландшафтов, каждый из которых характеризуется определенной однородностью исследуемых факторов. При районировании ключевых участков авторами [74] применен метод картографических наложений (рис. 2.1, 2.2). Однако комплексной оценки совокупности инженерно-геологических факторов в рамках микрорайонов не выполнялось.

Опираясь на фундаментальные положения теории географического районирования [2,35,69,81] и в соответствии с поставленными целями, задача линейного дорожного районирования (ЛДР) решается нами на основе принципа интеграции отдельных природных участков территории на протяжении трассы дороги. Интеграция линейных геокомплексов в условиях многолетнемерзлых грунтов является в определенной степени новой научной задачей, которая развивается в нашей работе в теоретическом плане. Линейное районирование рассматривается нами с одной стороны как задача классификации, направленная на выделение по длине трассы автомобильной дороги участков с однородными условиями природной среды, с другой стороны как задача использования интегрального подхода к районированию. Классификация и районирование являются разными формами отражения естественной дифференциации окружающей среды. При классификации исследуемые элементы распределяются по классам согласно сходству и различию между ними так, что каждый класс относительно других классов занимает четкое фиксированное место.

31

Рис. 2.1. Инженерно геокриологические условия участка трасссы федеральной автомобильной дороги «Амур» Чита – Хабаровск, км км 72-75 [74]

Рис. 2.2. Инженерно геокриологические условия участка трассы федеральной автомобильной дороги «Амур» Чита – Хабаровск, км км 112-115 [74]

32

2.2. Концептуальная модель и параметры многоуровневого инженерного районирования трассы дороги

Решающую роль при назначении конструктивных параметров земляного полотна автомобильной дороги играет полнота и достоверность информации, полученной в процессе инженерных изысканий автомобильной дороги в соответствии с нормативными документами [91,116,119], определяющими состав и порядок проведения изысканий для выполнения проектных работ.

Для изучения закономерностей взаимодействия различных сооружений с многолетнемерзлыми грунтами (ММГ) существует несколько направлений, основанных на традиционных инженерно-геологических, рас- четно-теоретических и инженерно-физических методах исследования [102]. Инженерно-геологическое направление предоставляет информацию, отражающую текущее состояние геокриологических процессов на трассе дороги, и с этой точки зрения в большей степени отвечает потребностям районирования для разработки проектных решений. На основе этих исследований возможно с достаточной степенью достоверности выделить однородные участки с характерными природными условиями, что чрезвычайно важно при проектировании конструкций, организации строительства, а в дальнейшем при мониторинге состояния и эксплуатации дорог на многолетнемерзлых грунтах.

По аналогии со схемой, приведенной в работе [4], представим геотехническую систему автомобильной дороги (ГТС-АД) как совокупность укрупненных элементов (рис. 2.3):

, ( 2.1)

где ОЗП, ОДО, ОВ – соответственно объекты земляного полотна, дорожной одежды, водоотвода и т.д.

Каждый из этих элементов представлен в системе ГТС разными конструктивными решениями в зависимости от действия факторов внешней среды: окружающей среды (ОС), геологической среды (ГС), природной среды (ПС), ландшафтной среды (ЛС), динамической автомобильной нагрузки (ДАН). В свою очередь, принятые конструктивные решения элементов автомобильной дороги как технической системы, включая технические подсистемы дорожной одежды (ТПС-ДО) и земляного полотна (ТПС-ЗП), будут воздействовать, прежде всего, на элементы геологической и природной среды.

33

ММГ

Рис. 2.3. Схема взаимодействия внешней среды (ВС)

и геотехнической системы автомобильной дороги (ГТС-АД)

Земляное полотно в обобщенном виде может быть представлено в виде совокупности инженерных решений по продольному профилю доро-

ги [41]:

где комплексный показатель {ТПС−ЗП} включает элементы Н − насыпи, НМ − нулевые места, В − выемки, ПВ − полувыемки, ПН-ПВ − полувыем- ки-полунасыпи, ПН − полунасыпи.

Детальные конструктивные решения по земляному полотну и дорожной одежде могут быть приняты только на основе изучения условий местности с привязкой к определенному линейно-дорожному комплексу (ЛДК), сформированному на основе ЛДР. К числу основных природных факторов, оказывающих непосредственное влияние на развитие инженер- но-геокриологических процессов, В.Г. Кондратьев [74] относит метеорологические, геоботанические, гидрологические, гидрогеологические и геокриологические группы факторов. В зависимости от целей районирования в ряде работ группировка исходных факторов отличается от приведенной выше. С.М. Жданова [60], характеризуя пассивные комплексы факторов, влияющих на состояние земляного полотна, делит их на три группы: генетические, природно-климатические и физико-климатические.

34