Елементи дорожньої кліматології. Основні поняття та визначення презентация

Содержание

Мета дисципліни – вивчити методи врахування особливостей фізико-географічних комплексів та регіональних умов при вирішенні практичних задач будівництва доріг, засвоїти основи проведення агротехнічних робіт при будівництві і експлуатації доріг, виконання агротехнічних прийомів

Слайд 1Кафедра будівництва та експлуатації доріг
Кафедра – аудиторія 218, тел. 2803942
Лабораторія –

аудиторія 136, тел. 2807338

Дисципліна «Прикладні задачі та агротехнічні роботи на дорогах»

Викладач - професор Петрович Володимир Васильович

Слайд 2Мета дисципліни – вивчити методи врахування особливостей фізико-географічних комплексів та регіональних

умов при вирішенні практичних задач будівництва доріг, засвоїти основи проведення агротехнічних робіт при будівництві і експлуатації доріг, виконання агротехнічних прийомів та методології створення придорожніх насаджень і догляду за ними.
Завдання курсу:
вивчення основ дорожньої кліматології і її основних показників;
вивчення впливу і методів врахування кліматичних умов при будівництві автомобільних доріг;
освоєння теоретичних основ та практичних прийомів виконання агротехнічних робіт на дорогах;
вивчення принципів формування різних видів придорожніх насаджень;
вивчення методів та прийомів догляду за придорожніми насадженнями.

Слайд 31 Елементи дорожньої кліматології
Основні поняття та визначення.

Слайд 4Автомобільні (позаміські) дороги загального користування України – автомобільні дороги, які забезпечують

безперервний та безпечний рух автомобілів з встановленими швидкостями, габаритами, навантаженням, враховують адміністративно-територіальний поділ країни, з’єднують населені пункти і є складовою частиною єдиної транспортної системи держави. Автомобільні дороги включають в себе земляне полотно, дорожній одяг, штучні споруди, елементи облаштування та сервісу.

Слайд 5МЕТЕОРОЛОГІЯ (від метеоро... и...логія) - наука про атмосферу, її будівлю, властивості

і протікаючих у ній фізичних процесах, що створюють на Землі погоду та клімат. Найважливішими задачами метеорології є:
1) Вивчення обороту тепла в атмосфері і наземній поверхні. Складові частини цього складного процесу: поглинання, розсіювання і відбиток сонячного випромінювання, обмін власним інфрачервоним випромінюванням між атмосферою і земною поверхнею, теплообмін між земною поверхнею й атмосферою шляхом теплопровідності, передача тепла усередині атмосфери за допомогою турбулентності, передача тепла від земної поверхні в атмосферу при випарі води і при наступній конденсації водяного пари в атмосфері.
2) Вивчення тієї частини вологообороту на Землі, що відбувається в атмосфері: випар води з земної поверхні, перенесення водяного пари в атмосфері, його конденсація у виді хмар і туманів і ін., випадання осадків.

Слайд 63) Вивчення атмосферних рухів: загальних законів прямування атм. повітря, системи загальної

циркуляції атмосфери над усією земною протокою, різного роду місцевих циркуляції і місцевих впливів на повітряні рухи.
4) Вивчення клімату, тобто багаторічного режиму погоди, утворюваного перерахованими атмосферними процесами; це власне задача кліматології.
5) Вивчення електричного поля атмосфери і пов'язаних із ним явищ - гроз, полярних сяйв і ін.
6) Вивчення оптичних і акустичних явищ в атмосфері.

Слайд 7Основним методом одержання фактичного матеріалу в М. є спостереження, які проведені

обсерваторіями і величезною мережею метеорологічних станцій, що покривають усю земну кулю. Спостереження, які відносяться до верхньої частини атмосфери (за допомогою проток-пілотів, радіозондів, ракет і ін.), називаються аерологічними. У метеорологічних спостереженнях застосовується і радіолокація. Дуже важлива система одночасних (синоптичних) спостережень, що дозволяє складати синоптичні карти погоди для пророкування (прогнозу) погоди. Для з'ясовування закономірностей в атм. процесах найважливішу роль у М. грає статистичний аналіз спостережень. Зростає також і значення фізико-математичного аналізу.

Слайд 8МЕТЕОРОЛОГІЧНА СТАНЦІЯ - установа, що веде регулярні метеорологічні спостереження, потрібні для

служби погоди, для вивчення клімату й ін. Метеорологічні станції мають метеорологічну площадку, де розташовані їх установки і прилади, і помешкання для роботи співробітників, збереження барометра, переносних приладів і ін. На М. с. ведуться постійні спостереження над температурою, тиском і вологістю повітря, вітром, осадками, хмарністю, видимістю і т.д. Спостереження проводяться у певні, установлені для країни терміни. За результатами спостережень складаються місячні таблиці, що пересилаються в центр, метеорологічні інститути; по таблицях складаються кліматичне описи й ін. Багато яких М. с., які входять у т.зв. синоптичну мережу, відправляють у ті ж заснування декілька разів у добу телеграми про погоду.

Слайд 9МЕТЕОРОЛОГІЧНІ ПРИЛАДИ - прилади для виміру метеорологічних елементів, тобто характеристик стану

атмосфери, напр. температури, тиску, вологості й ін. До М. п. відносяться: барометри, термометри, гігрометри,, дощоміри, плювіографи, випарники, флюгери, прилади, призначені для визначення розміру прямої і розсіяної сонячної радіації (актинометри, гелиографи, пиранометри, пиргелиометри), теплового випромінювання ґрунту (пиргеометры) і ін. М. п. для вимірів у вільній атмосфері носять назв. аерологічних приладів.

Слайд 10МЕТЕОРОЛОГІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ - загальна назва для ряду характеристик станів повітря і

деяких атмосферних процесів. Найголовнішими з них є: температура, тиск і вологість повітря, швидкість і напрямок вітру, хмарність, осадки, видимість (прозорість атмосфери), а також випар із поверхні ґрунту і води, сонячна радіація, теплове випромінювання Землі й атмосфери. До М. е. відносяться також різноманітні явища погоди: грози, заметілі і т.п. По стану метеорологічних елементів можна судити про процеси, що відбуваються в атмосфері. Тому зведення про неї знаходять широке застосування при упорядкуванні прогнозів погоди, в описі клімату й ін. науково-дослідних роботах.

Слайд 11КЛІМАТОЛОГІЯ (від клімат і ...логия) - наука про клімат, його формуванні

і географічному розподілі. Користуючись висновками метеорології, кліматологія розглядає безупинне проходження через дане місце мас повітря, що заміняються постійно, вивчає кліматоутворюючі процеси і явища в конкретних географічних умовах. Основним методом , кліматології є метод географічного порівняння, для користування яким , кліматології необхідні порівнянні дані спостережень. Ці дані кліматологія одержує, базуючись на однотипному вихідному матеріалі (одночасні ряди спостережень на подібно розташованих станціях). При узагальненні матеріалів спостережень широко застосовуються статистичні методи опрацювання.

Слайд 12Основним методом кліматологічного опрацювання спостережень є метод середніх розмірів. Відповідно до

цього методу, клімат тієї або іншій місцевості характеризується річним ходом (від місяця до місяця) Середніх і крайніх значень атмосферного тиску, температури і вологості повітря, осадків, повторювальністю різноманітних напрямків вітру, хмарності і різноманітних явищ погоди (снігу, дощу, туманів, гроз і ін.). За матеріалами спостережень метеорологічних станцій обчислюються середні багаторічні розміри і їхня повторювальність по місяцях для зазначених елементів. Дані, систематизовані за допомогою цього методу, заносяться на карти і служать для кліматологічних узагальнень. Пояснення закономірностей клімату, крім статистичних висновків, ґрунтується на даних синоптичної метеорології.

Слайд 13Основні поділи кліматології:
1) Навчання про кліматоутворення, у якому з'ясовується роль

метеорологічних процесів і географічних умов у формуванні К., проводиться класифікація кліматів.
2) Навчання про кліматологію приземного прошарку повітря і мікроклімат.
3) Навчання про кліматологію вільної атмосфери.
4) Опис кліматів Землі - кліматографія.
5) Спеціальні галузі кліматології (медична, сільськогосподарська, дорожня й ін.) - дослідження впливу кліматології на людину й об'єкти його господарської діяльності.
6) Палеокліматологія - навчання про клімати Землі в минулі геологічні епохи.

Слайд 14Практичне застосування кліматології Україні широке і різноманітне. Винятково важливе значення має

К. у сільському господарстві при розробці заходів щодо підвищення врожайності, при розміщенні сільськогосподарських культур і просуванні їх у нові райони (агрокліматичне районування), при сільськогосподарському освоєнні нових земель і ін.

Слайд 15КЛІМАТ [від греч. нахил (древні греки зв'язували кліматичні розходження безпосередньо з

нахилом сонячних променів до земної поверхні)] - багаторічний режим погоди, характерний для даної місцевості. Під режимом погоди розуміється сукупність і послідовність станів погоди. Клімат обумовлюється, насамперед, поруч так названих кліматоутворюють процесів:
1) приходом і витратою сонячного тепла;
2) циркуляцією атмосфери, тобто системою повітряних рухів, які переносять тепло і вологу;
3) обміном тепла і вологи в атмосфері по вертикалі.

Слайд 16З цих процесів основний є прихід і витрата сонячної енергії. Тому

що розподіл приходу і витрати сонячної енергії на земній поверхні зонально, та й у розподілі кліматів на Землі виявляється та ж закономірність (див. Зони географічні). Характер перерахованих процесів у будь-якому місці залежить від географічних особливостей цього місця географічної широти, висоти над рівнем моря, різноманітних форм рельєфу, а також властивостей так званої підстильної поверхні, під якою розуміється поверхня суші і моря в усіх її різновидах (грунт, рослинний покрив, водяна поверхня, сніжний покрив, крижаний покрив і т.д.).
Неоднорідність будівлі підстильної поверхні веде до розходжень клімату, що можуть бути значними навіть між пунктами, близько розташовані один від іншого.

Слайд 17
Такі місцеві особливості клімату, обумовлені неоднорідністю будівлі підстильної

поверхні, називають мікрокліматом, на відміну від макроклімату - особливостей клімату, загальних для значних просторів земної поверхні.
Внаслідок великої розмаїтості географічних умов, що впливають на клімат у різноманітних місцях земної кулі, кількість конкретних кліматів нескінченно багато. Знаходячись у залежності від географічних особливостей місцевості, клімат, у свою чергу, впливає на всі елементи місцевої природи, знаходячись одним із компонентів географічної оболонки. Наукові зведення про клімат даного місця утворюються на основі аналізу результатів спостережень на метеорологічних станціях.
Вся розмаїтість кліматів, що спостерігаються на земній поверхні, може бути зведена до порівняно невеличкого числа основних типів.
Вивченням клімату, його формування і географічного розподілу займається кліматологія.
 

Слайд 18УРАХУВАННЯ ПРИРОДНИХ УМОВ ПРИ ПРОЕКТУВАННІ ТЕХНОЛОГІЇ ВЛАШТУВАННЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Від природних умов

залежать терміни початку і закінчення робіт, тривалість будівництва, продуктивність землерийно-транспортних машин, дальність переміщення ґрунту, схеми виконання робіт і ін.

Слайд 19Клімат. Клімат на території України різноманітний і, тому умови виконання земляних

робіт у різних районах відрізняються друг від друга. У посушливих районах атмосферні осадки практично мало впливають на ведення робіт.
Перезволоження глинистих ґрунтів атмосферними осадками призводить до погіршення умов різання, заповнення ковша ґрунтом і знижує прохідність гусеничних і колісних машин. Це призводить до зниження продуктивності машин, а в окремих випадках, при значному зволоженні, роботи приходиться припиняти.
Промерзання ґрунту затрудняє виконання лінійних земляних робіт і робить економічно недоцільним виконання їх при знижених температурах. Інтенсивність наростання температури і зміни відносної вологості повітря визначають швидкість просихання ґрунту. Зимою при дуже низьких температурах роботи ті не проводяться.

Слайд 20Сезонна зміна ґрунту - промерзання впливає на способи виконання робіт у

зимовий період і обумовлює засоби підготування ґрунту до екскавації, схеми розробки ґрунту, умови відсипання, розрівнювання й ущільнення ґрунту в насипі.
Снігопади, заметілі і слизота значно впливають на умови руху землерийно-транспортних машин.
Тривалість світлового дня впливає на час роботи машин, їхній виробіток, вартість виконання робіт і продуктивність.
Всі ці чинники, що викликаються кліматичними умовами, враховуються при проектуванні технології будівництва земляного полотна. Оцінювати мікрокліматичні умови можна по карті дорожньо-кліматичного зонування.

Слайд 21Першу зону (надлишкового зволоження) відрізняє велика кількість осадків, що випадають, мала

випаровуваність, близьке від поверхні залягання ґрунтових вод, велика глибина промерзання, ґрунти переважно підзолистого типу.

Для другої зони (перемінного зволоження) характерно надлишкове зволоження лише навесні і восени, середня глибина промерзання, підзолисті ґрунти і вилужені чорноземи.

Особливостями третьої зони (недостатнього зволоження) є: помірне зволоження ґрунтів восени і навесні і незначне зволоження влітку, великі випари, мала глибина промерзання, переваження суглинних чорноземів.

Слайд 22Дорожньо-кліматичне районування

За погодно-кліматичними факторами,
грунтово-гідрологічними умовами зволожен­ня, а також досвідом експлуатації

доріг територія України поділяється на чотири дорож­ньо-кліматичні зони.

Слайд 23Табл. 1- Географічні границі дорожньо-кліматичних зон України

Слайд 25При детальному техніко-економічному проектуванні виникає необхідність в оцінці мікрокліматичних умов.

У цьому випадку враховують:
розподіл осадків по сезонах року; тривалість і інтенсивність дощів, заметілей, туманів, відлиг, слизот;
товщину снігового покрову; відносну вологість повітря;
температурний режим повітря протягом року; дати переходу температури повітря через 0, +5, +10, +15 С; тривалість періоду з температурою вище цих значень;
температурний режим ґрунтів; дати початку і закінчення промерзання відтавання; тривалість періодів мерзлого і поталого стана ґрунтів;
напрямок вітру в різноманітні сезони року;
тривалість світлового дня в різноманітні періоди року;.
для районів із специфічними умовами - дані про снігові і піщані заноси, літньому відтаванні ґрунтів і ін.

Слайд 26 Ці дані приймають по кліматологічних довідниках або в результаті спостережень гідро-

і агрометеорологічних станцій у районі будівництва і по ним складають дорожньо-кліматичний графік.

На основі аналізу кліматичних умов установлюють найбільше доцільні терміни початку і закінчення земляних робіт; тривалість будівельного сезону; періоди, коли необхідно дозволоження або просушування ґрунту.

Слайд 29РІЧНИЙ ЦИКЛ ПРОЦЕСІВ І ФІЗИЧНИХ ЯВИЩ, ЩО ПРОТІКАЮТЬ У ЗЕМЛЯНОМУ

ПОЛОТНІ

Слайд 301 Типи місцевості по зволоженню

В Україні зустрічаються три типи місцевості, різноманітні

за рельєфом, ґрунтовими і гідрологічними особливостям і водному режиму.
Перший тип - суха місцевість; зустрічається на водорозділах і добре провітрюваних схилах при відсутності впливу ґрунтових вод і похилу місцевості не менше 5%о.
У сухій місцевості ні водоносний горизонт, ні капілярна волога в ґрунтових прошарках не виявляються. Зволоження узбіч, укосів і частково активного прошарку насипу відбувається восени і навесні за рахунок проникання атмосферних осадків. Ступінь зимового розущільнення (морозного здимання) і весняного зниження міцності ґрунту при його відтаванні залежить від клімату, тобто від кількості осадків, які восени випадають, і водопроникності Тому основною мірою захисту активного прошарку, особливо для пилуватих ґрунтів, є опрацювання узбіч в'яжучими матеріалами, а при необхідності і відвід води з основи.

Слайд 31Другий тип—тимчасово зволожуються місця; характеризуються ускладненим стоком поверхневих вод у зв'язку

з рівнинним рельєфом.
У лісосмузі України до цього додаються погане випаровування і погана фільтраційна спроможність багатошарових почвогрунтів; навесні і восени в них з'являється після дощів і сніготанення верховодка, що тимчасово перенасичує поверхневі прошарки ґрунту; часто має місце тривалий, більше 20 доби, застій води в резервах і канавах, особливо в штучних спорудах, що може додатково зволожувати активний прошарок насипу за рахунок капілярного проникання води знизу і збоку з боку резерву.
Проте приток води збоку або знизу носить тимчасовий характер, тому кількість проникаючої в активний прошарок води і висота капілярного підняття набагато менше, ніж при постійному притоці від рівня ґрунтових вод. У піщаних насипах вода піднімається по капілярах швидко, але невисоко, (на 0,3-0,5 м). У найбільше несприятливих умовах знаходяться насипи з пилуватих ґрунтів, у яких вода піднімається по капілярах швидко на 1,8-2,2 м.

Слайд 32 У несприятливих умовах при недостатньому ущільненні в насипах із пилуватих ґрунтів

зменшується або зовсім зникає сухий прошарок між верхнім зволоженим активним прошарком і підошвою насипу, яка зволожується з боку резерву або знизу за рахунок капілярного підняття, що призводить до перезволоження ґрунту при його промерзанні і до деформації насипу і покладеного на ньому одягу.

Слайд 33 Третій тип місцевості характеризується постійним притоком ґрунтових вод, рівень

яких розташований від поверхні на глибині меншій, чим висота капілярного підняття. Близьке до поверхні землі положення ґрунтових вод типово: для плоскорівнинного рельєфу північної частини України. Як показують спостереження, у цих умовах постійні ґрунтові води сильно зволожують насип.
При недостатній висоті насип із часом пропитується вологою майже цілком, що призводить до великого її осідання, обдиманню ґрунту і деформаціям одягу. Рівень ґрунтових вод іноді може бути понижений дренажем або водовідвідними канавами. При наявності похилого, водоносного прошарку на косогорі підтік ґрунтових вод до полотна дороги може бути перехоплений дренажем, що закладається з нагірної сторони нижче глибини промерзання, із заглибленням дна дренажної траншеї у водонепроникний прошарок. Коли водоупорний прошарок залягає глибоко або грунт нижче одягу зовсім не промерзає, можна забезпечити достатнє просушування основи неглибоким «висячим» дренажем. При цьому капілярна волога, позбавлена джерела живлення, вже не буде так небезпечна.

Слайд 34Слід зазначити, що водний режим дорожніх насипів в умовах третього типу

місцевості не може бути виражений звичайною спрощеною схемою, що випливає з уявлення про просочування полотна за рахунок одного лише капілярного підняття над рівнем ґрунтових вод. Фактично в цих умовах явища ускладнюються насамперед підтоком поверхневої води з резервів. У місцях із високим станом ґрунтових вод резерви звичайно заболочуються і заповнюються водою. Зимою зволоження активного прошарку в насипах у таких місцях відбувається інтенсивніше, чим при інших типах місцевості, тому що нижні прошарки служать як би необмеженим басейном, що подає вологу при рості крижаних прошарків у період промерзання. Рослинність у цих випадках впливає на зменшення вологи в, ґрунті; наприклад, тополя може улітку висушити грунт на глибину, 1,5-2 м, проте восени грунт знову воложиться. Насипу з постійною притокою набагато більш насичені води і тому менше стійкі і тривкі в порівнянні з насипами в інших типах місцевості і потребують або більш потужного дорожнього одягу або спеціальних заходів для водовідводу (зниження або перехоплення ґрунтових вод, влаштування ізолюючих і інших прошарків).

Слайд 35Для проектування заходів щодо регулювання водно-теплового режиму необхідно попередньо встановити тип

зволоження робочого прошарку земляного полотна.

Слайд 36Типи зволоження робочого прошарку земляного полотна

Слайд 39Під робочим прошарком потрібно розуміти частину полотна, що розташовується в межах

земляного полотна від споду дорожнього одягу на 2|з глибини промерзання, але не менше 1,5 м від поверхні покриття проїзної частини.
У якості розрахункових горизонтів ґрунтових вод варто приймати їхні найвищі рівні восени і навесні в період між капітальними ремонтами дорожнього одягу. При наявності верховодки за розрахунковий рівень цих вод приймають горизонт оглеєння.

Слайд 40 «Безпечну» глибину залягання ґрунтових вод і верховодки

від верху покриття проїзної частини восени перед промерзанням земляного полотна Нб.ур(ос.), м, і навесні в період відтавання Нб.ур(в), м, визначають по виразах:

Нб.ур(ос.) = hод. + hпр. + hк ; (1)

Нб.ур(в) = 1,5. + hк ; (2)

де hод -товщина дорожнього одягу, м;
hпр. -глибина промерзання земляного полотна від споду дорожнього одягу, м;
hк -висота капілярного підняття води в грунті, м;
1,5-мінімальна товщина робочого прошарку земляного полотна, м.
Варто мати на увазі, що формула (1) застосовна при
hод. + hпр. ≥1,5 м.
У противному випадку Нб.ур(ос.) =1,5. + hк.

Слайд 41Умови віднесення до типів зволоження
робочого прошарку земляного полотна.

Слайд 462 Зони насипів

За умовами роботи в тілі земляного полотна можна виділити

дві зони (шари);
1) активну зону, розташовану на глибину промерзання, у якій локалізується дія перемінних навантаження і погодних факторів;
2) основа, що лежить нижче, розташована на глибині нижче 1,5 м, схильна в основному впливу постійного навантаження від ваги прошарків ґрунту, які лежать вище, і дорожнього одягу.

Слайд 47При проектуванні й улаштуванні земляного полотна, особливо верхньої, його активної зони,

необхідно забезпечити нормальне протікання водного і теплового режиму. Якщо цей режим порушується, активний верхній шар може виявитися перезволоженим і загубити несучу здатність.

Є два головних джерела зволоження активного шару:

зверху - за рахунок осадків, які просочуються через шви і тріщини покриття, а також через узбіччя й уздовж країв покриття;

2) за рахунок підтоплення і зволоження збоку, із боку канав, а знизу ґрунтовими водами.

Слайд 48 При нормальних умовах, коли підтоплення з боку канав

або знизу немає, добре ущільнений активний прошарок під непроникним покриттям залишається сухим і щільним.
Руйнування покриття внаслідок усмоктування води в активний прошарок відбуваються особливо часто, коли основа (дно корита) водонепрониклива і з неї немає виходу для води. Тому для відводу води, що просочується, із основи як правило, необхідні дренажні пристрої (суцільний дренуючий прошарок, під узбіччями або випуски у виді порожнистих труб).
Проте «підвішена» волога, яка залишається в ґрунті, також зможе розм'якшувати грунт і призводити до руйнування покриття. Капілярна волога піднімається знизу і підпитується за рахунок підґрунтових вод.
У цьому випадку необхідно земляне полотно будувати в насипі, дренажі закладати по обидва боки покриття або влаштовувати в тілі насипу ізолюючі прошарки. Якщо ґрунтові води підтікають до полотна збоку косогору, то варто влаштовувати перехоплюючий дренаж.

Слайд 49Узбіччя й укоси також є частиною, активного прошарку. Вони схильні промерзанню

і зволоженню поверх, тому повинні бути добре ущільнені й укріплені. При недостатньому ущільненні і крутому закладенні укоси можуть оповзати. При просушуванні ґрунту можуть утворитися тріщини від усадки, у котрі після дощів проникає вода. Після замерзання води в тріщинах може відбутися сповзання укосів.
Насипний грунт або природна основа насипу нижче зони промерзання має менш різкі коливання температури і вологості в порівнянні з активним прошарком, що лежить вище. Грунт основи насипу може виявитися сильно зволоженим при близькому рівні ґрунтових вод або застої поверхневих вод у резервах. Несуча здатність ґрунту основи в цих випадках може виявитися недостатньою для стійкості насипу, і цей прошарок буде сильно стискуватися або випирати убік, а насип буде давати тривале осідання або сповзати по косогорі.
При відсутності впливу ґрунтових вод і забезпеченого стоку поверхневих вод земляне полотно звичайно залишається стійким, тому що воно має суху основу.

Слайд 503 Річний цикл роботи насипів

Незалежно від типу місцевості

активний прошарок земляного полотна має визначений річний цикл роботи:
- зволоження восени і зимою, потім просиханння навесні і влітку;
- промерзання зимою і відтавання навесні.
Для всієї роботи земляного полотна на дорогах середньої та північної смуги України істотними є умови - промерзання й відтавання, тому що промерзання пов'язане з накопиченням в активному прошарку надлишкової вологи, а отже, із здиманням ґрунту, а відтавання - із утратою значної частини його несучої здатності.
Хід промерзання й відтавання в часі, так само як і ступінь зволоження активного прошарку, визначаються в основному кліматичними умовами району і метеорологічних умов року і залежать від складу і щільності ґрунту.

Слайд 51 Кліматичні умови району можуть бути схарактеризовані:
- середньою

багаторічною температурою повітря, а також середньою багаторічною сумою градусо-днів холоду за зиму і градусо- днів тепла за весну,
- середньою річною кількістю опадів і випару, їхнім розподілом по місяцях і балансом вологи, наприклад, за осінь.
Погодні умови даного року характеризуються ступенем відхилення перерахованих вище показників від їх середніх багаторічних значень.
Водяний баланс атмосфери (прихід у формі осадків, що випадають, і витрата у виді випару) обумовлює в основному і водяний баланс почвогрунтів.
Кількість вологи, що надходить у грунт восени, закономірно зменшується по напрямку з півночі на південь. Такому ж зональному розподілу підпорядкована й осіння вологість ґрунтів земляного полотна. Межа зон, що відрізняються по ступеню осіннього вологонакопичення, приблизно відповідають межам ґрунтових і ландшафтних зон (лісова, лісостепова, степова та ін.).

Слайд 52 Ґрунтові і кліматичні умови території України і особливо

в північній і північно - лісовій її частині несприятливі для роботи активного прошарку земляного полотна.
Аналізована територія північної і середньої смуги європейської частини СНД охоплює області з лісами і болотами; Білорусію і північну частину України. Рельєф цієї великої зони зобов'язаний своїм походженням минулій льодовиковій епосі. Клімат її характеризується перевищенням осадків над випаром.
Цим визначає тривале перезволоження верхніх прошарків почвогрунтів, періодичною верховодкою, що з'являється восени і навесні.
Поширені тут дерено-підзолисті, підзолисті і болотні ґрунти, неоднорідні як у відношенні їхньої потужності, так і складу генетичних прошарків.

Слайд 53

На заході зони клімат більш м'який і вологий, чим

на її сході.
Четвертинні відкладення, за винятком обмеженої території, зайнятої піщаними ґрунтами, характеризуються також неоднорідністю, заболоченністю ґрунтів як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках. Найпоширеніші тут грунти-валунні, пилуваті суглинки оглеювані.

Характерними для кожного періоду можна вважати такі показники: глибину і швидкість зволоження, промерзання відтавання і просушування. Ці показники в значній мірі характеризують весь комплекс умов роботи земляного полотна в будь-який момент часу.

Слайд 54Річний цикл роботи активного прошарку земляного полотна

Слайд 554 Промерзання і лінзоутворення.

Промерзання активного прошарку в

умовах другого і третього типів місцевості викликає утворення в ньому лінз льоду, що у свою чергу має наслідком морозне обдимання земляного полотна (тимчасовий підйом його поверхні).
Утворення і ріст льоду, пов'язані з перерозподілом вологи в міру охолодження активного прошарку. Цей перерозподіл і підтік вологи з нижнього, незамерзшого прошарку в зону промерзання пояснюється в основному спроможністю льоду притягати до себе плівкову воду, відриваючи її від сусідніх часток ґрунту, і поступово рости за рахунок переходу молекул води в кристали льоду.
Внаслідок цього відриву плівка на частках ґрунту, які стикаються з кристалом льоду, стає більш тонкою. Сили тяжіння в тонкій плівці робляться більшими, і вони перетягають молекули води з часток ґрунту, що нижче лежать, із товстою плівкою. Таким чином, відбувається безупинний перерозподіл вологи зимою і скупчення в зоні промерзання додаткової вологи, що викликає при відтаванні зниження міцності ґрунту.

Слайд 56 На інтенсивність утворення крижаних лінз впливає швидкість

охолодження активного прошарку і швидкість подачі вологи, що залежить у свою чергу від роду ґрунту, ступеня його ущільнення і від умов підтоку вологи, зокрема від наявності ґрунтової води.

Швидкість охолодження земляного полотна має велике значення. При тривалому стоянні межа промерзання на однієї і тієї ж глибині утворення крижаних лінз йде інтенсивно, тому що часу для підтоку води достатньо. Під час сильних морозів і швидкого промерзання вода в достатній кількості не встигає перерозподілитися, і крижаних лінз не утвориться.

Швидкість промерзання при однакових ґрунтових і гідрологічних умовах місцевості закономірно збільшується з заходу на схід, тому зимове вологонакопичування в західній частині однієї і тієї ж кліматичної зони значно більше, ніж у східній її частини.

Слайд 57 Рід ґрунту і ступінь його ущільнення мають

велике значення для швидкої подачі вологи до замерзлого ґрунту.
Крупні піски промерзають без утворення в них крижаних лінз, тому що вони мають малу поверхневу енергію, хоча коефіцієнт вологопровідності в них великий.
Пилуваті ґрунти мають велику поверхневу енергію і малий опір підйому води в порах, унаслідок цього швидкість підняття води по мерзлому пилуватому ґрунту велика, і утворення крижаних лінз у ньому йде інтенсивно.
Глинисті ґрунти мають величезну поверхневу енергію, але через великий опір у вузьких порах мають малу швидкість підняття води. Тому звичайно глинистий грунт встигає промерзнути скоріше, чим вода підніметься від рівня ґрунтових вод. Проте якщо глина до моменту промерзання була не ущільнена і сильно зволожена (наприклад, осінніми дощами), то в такий глині накопичення лінз льоду розвивається інтенсивно. При цьому не має значення, близько або далеко розташований рівень ґрунтових вод або його немає зовсім.

Слайд 58 Ущільнення ґрунту зменшує загальний обсяг пір і рух

води в порах, що залишилися, затрудняє притоку води до замерзлого ґрунту.
Навпаки, пухке, слабко ущільнене полотно й укоси піддаються сильному лінзоутворенню й обдиманню.

Вирішальними для утворення лінз є гідрологічні умови, можливість підтоку води знизу.
При постійних ґрунтових водах (третій тип місцевості) обдимання може досягти великих розмірів (15- 20 см). При неоднорідних ґрунтах або неоднорідному їхньому ущільненні можуть створитися неоднакові умови підтоку води, і обдимання буде по-різному, на дорозі з'являться бугри або, так названі, диференціальні пучини. Цього роду пучини можуть призвести до утворення тріщин і зламів жорсткого дорожнього одягу, викликати розбіжність швів і утворення щаблів у бетонних плит.

Слайд 59За характеристику умов пучиноутворення іноді приймають відношення швидкості підняття - до

швидкості промерзання - або в кожний даний момент dТ— відношення висоти підйому насипу від обдимання до глибини промерзання. Цей розмір відносного підняття може бути названий коефіцієнтом обдимання (у сантиметрах підйому на 1 м промерзання або у відсотках).



При сприятливих умовах (перший тип місцевості, супіщані ґрунти) значення коефіцієнта обдимання складає 2-3% при несприятливих умовах, наприклад, близькому рівні ґрунтових вод (третій тип місцевості, пилуваті ґрунти), значення коефіцієнта обдимання може доходити до 15-20%.
Проте коефіцієнт обдимання залежить від глибини кожного прошарку і швидкості його промерзання, тому він може бути лише як узагальнений показник, що характеризує в цілому умови даної ділянки.

Слайд 605 Відтавання земляного полотна.
Перезволоження активного прошарку


Відтавання земляного

полотна може викликати перезволоження верхньої, несучої частини активного прошарку.

Ступінь перезволоження залежить від:
а) швидкість відтавання;
б) скупчення лінз льоду, тобто коефіцієнта обдимання;
в) ґрунту і ступеня його ущільнення;
г) умов підтоку води в подовжньому напрямку.

Слайд 61Поперечний профіль дороги при відтаванні:
1 - зона проникання морозу зимою; 2-вибої;

3-тріщини;
4—зона відтавання; 5 - мерзла зона; 6—зона відтавання знизу;
7-сніг у середині зими; 8-сніг наприкінці зими

Слайд 62 Характеристикою перезволоження насипу може рахуватися потужність прошарку

з ослабленою несучою спроможністю і тривалість періоду ослабленого стану верхньої частини активного прошарку (тривалість розталі, що пов'язана з обмеженням руху по дорозі важких автомобілів), В міру танення льоду в ґрунті частина вологи, що звільняється, йде на гідратацію мінеральних часток і їхніх агрегатів, обезводнених при промерзанні. Як показують досліди, на це витрачається води до 15% від ваги скелета ґрунту. Частина води залишається у відталому ґрунті у виді капілярної і вільної, що збирається в замкнутих вакуолях, які утворюються на місці крижаних лінз. Лише інша частина води повільно, у міру відтавання, опускається униз і в сторони або під дією напірних сил піднімається до поверхні.

Слайд 63 Крім загального розміру перезволоження активного прошарку, має значення

рівномірність відтавання в поперечному і подовжньому напрямках до осі полотна. Звичайно через більшу теплопровідність одягу земляне полотно промерзає і відтає в середній частині швидше, чим на узбіччях, тому під проїзною частиною утворюється скупчення води, що не має виходу через мерзлі укоси.
Положення ще більш погіршується, якщо скопичується вода, яка у кориті земляного полотна, має стік у подовжньому напрямку. Результатом цього стоку є поява зибкості і проламів дорожнього одягу в знижених, увігнутих місцях профілю дороги, де надлишок води виступає через одяг на поверхню. Місця виходів води (пучини) не залишаються в однім пункті, а інколи і «перебігають» і виявляються зненацька в іншому місці. Таке «перебегание» легко пояснити збігом ряду факторів, від яких залежить хід лінзоутворення й відтавання: різною інтенсивністю притоки води, а також нерівномірним охолодженням і нагріванням полотна внаслідок нерівномірного складу й ущільнення насипу; різною товщиною одягу; зміною руху й інших чинників.

Слайд 64 Істотну роль при відтаванні і промерзанні ґрунту

грає ситуація місцевості. Наприклад, насипи в лісі промерзають менше і відтають довше, ніж у відкритому полі; східні укоси відтають швидше, чим західні; схили, повернені на південь, відтають швидше північних.
Навесні в міру прогріву земляного полотна починається просування, тобто зменшення вологості в активному прошарку і відновлення несучої здатності полотна.

Слайд 656 Просихання активного прошарку насипів

Передане навесні земляному полотну

сонячне тепло витрачається в основному на сховану теплоту плавлення льоду і паротворення, а потім на нагрівання самого ґрунту.

.

Слайд 66 Теплоємність і теплопровідність ґрунтів залежать від їхнього роду,

вологості й ущільнення. Тому земляне полотно прогрівається дуже нерівномірно, укоси просихають у залежності від інсоляції
Теплоємність води в середньому вдвічі більше теплоємності ґрунту, тому вологі насипи прогріваються повільніше сухих, крім того, вони потребують більшої кількості тепла на плавлення льоду і випаровування води з ґрунту. Паралельно з тепловим, процесом йде нерозривно пов'язаний із ним водяний процес власне просушування. Хід його, звичайно, залежить від початкового розподілу вологості в земляному полотні до моменту кінця відтавання. В міру зниження межі відтавання опускається і зона надлишкового зволоження (верховодка в тілі насипу). У активному прошарку земляного полотна поступово просихає верхній прошарок, що навесні є несучим. Від потужності і швидкість стовщення цього прошарку залежить відновлення несучої здатності дороги і зникнення зибкості полотна навесні.

Слайд 67 Прискорення просушування активного прошарку може бути досягнуто

поверхневим дренажем, що відводить воду, яка зібралася в основі, через порожнисті трубчасті дрени на поверхню укосів. У крайніх випадках воду можна випускати через відкриті лійки на узбіччях які прориваються навесні, і надалі засипаються матеріалом, який добре фільтрує. На подовжніх ухилах необхідно закладати поперечні прорізи для перехоплення подовжнього руху води в кориті земляного полотна. Більший ефект дає глибокий дренаж по краю проїзної частини або влаштування верхньої частини земляного полотна цілком із піску.

Слайд 687 Тиск і опір ґрунтів тиску

Частки ґрунту активного

прошарку відчувають тиск від ваги прошарків ґрунту, що вище розташовані, і дорожнього одягу, а також тиск, що передається на них, від ваги автомобілів.
Якщо тиск перевершує опір ґрунту, то виникає переміщення часток ґрунту, що закінчується при відновленні рівноваги; у результаті ґрунтовий масив піддається деформаціям.
Опір ґрунту залежить від внутрішнього тертя його часток і сил зчеплення. Сили тертя і зчеплення залежать від щільності і вологості ґрунту. При збільшенні вологовмісту в ґрунті знижується його опір, причому тим у більшому ступені, чим більше в ґрунті утримується пилуватих і глинистих часток.

Слайд 69 Особливо сильно знижується опір у пилуватого ґрунті при

відтаванні в ньому крижаних прошарків, що цілком порушують взаємну в'язь між частками ґрунту.
Існує ряд показників вологості ґрунту, що враховують його відносний опір.
Абсолютне утримання вологи в ґрунті - недостатньо характерний показник, тому що різні ґрунти при однаковій абсолютній вологості мають різний опір.
Показник відносної вологості представляє собою відношення абсолютної вологості, до межі текучості ґрунту р. Цей показник характеризує відносний опір ґрунту.

Слайд 70 Рідше застосовується показник відносної консистенції ґрунту до:
 

де

Р - межа пластичності ґрунту.

Р і F визначають у лабораторії, при цьому структурне зчеплення ґрунтових часток і складених із них агрегатів, від котрого також залежить опір ґрунту, порушується. Тому і відносна вологість і показник консистенції ґрунту не цілком враховують опір ґрунту в природних умовах його залягання.
Опір ґрунту можна визначити за допомогою приладів, що занурюються в грунт

Слайд 71 Вологість і пов'язана з нею консистенція активного прошарку

в окремих випадках можуть характеризуватися також потужністю прошарку з відносною вологістю більш 1 і тривалістю періоду зберігання цього прошарку в активному прошарку полотна.
У першу половину весни глибина розмоклого прошарку може складати 10-70 см у залежності від роду ґрунту, конструкції земляного полотна, ущільнення і гідрологічних умов місцевості.
В другій половині весни в таких слабких місцях верхній прошарок за рахунок випару вологи й усмоктування просихає.

Слайд 72 Просохлий прошарок через невеличку товщину (15-30 см) може

мати недостатню міцність.
При проїзді автомобілів дорожній одяг у таких місцях пружно прогинається внаслідок переміщення води і повітря в порах розжиженного нижнього прошарку ґрунту.
При значній кількості автомобілів або великої їхньої ваги верхня, що просохнула шкірка ґрунту може знову розмокнути в результаті підсочування вологи, що відбувається при піднятті й опусканні поверхні полотна дороги під час проїзду автомобілів.
У результаті на тонкошаровому покритті може відбутися пролам дорожнього одягу й утворення глибоких колій

Слайд 73 Для роботи активного прошарку земляного полотна величезне значення

має розподіляюча спроможність дорожнього одягу.
Недостатня розподіляюча спроможність занадто тонкого дорожнього одягу може зробити не менший вплив на розвиток деформацій, чим утрата міцності активного прошарку при відтаванні земляного полотна.
Розподіляюча дія дорожнього одягу залежить від співвідношення піддатливості одягу і підстильного ґрунту під дією навантаження.
Цементобетонне (жорстке) покриття добре розподіляє тиск на велику площу, перешкоджаючи в той же час випиранню ґрунту в сторони, але саме більш дошкульне до деформацій як від навантаження, так і від обдимання.

Слайд 74 Асфальтобетонне або інше нежорстке покриття передає тиск на

невеличку площу земляного полотна. При цьому поруч розташовані частки ґрунту навантажені дуже нерівномірно, що сприяє випиранню їх у сторони, тобто утворення підсаджень в одязі при рості навантажень і збільшенні інтенсивності руху.
Збільшенням товщини одягу відповідно до росту навантажень і руху можна зменшити тиск на земляне полотно, проте насамперед повинні бути використані всі можливості для підвищення міцності самого ґрунту.

Слайд 75МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМУ ГРУНТОВИХ ОСНОВ ТА ДОРОЖНІХ ОДЯГІВ
Аналіз фазового

складу води у грунті полотна
Для аналізу фізичної сутності процесу вологонакопичення й обгрунтування розрахункової схеми дифузійного і плівкового водно-теплових режимів були проведені експерименти по визначенню питомої ваги пари і рідкої фази в зальному потоці мігруючої води.

Слайд 76
Опит № 1 по вивченню фазового складу води, що мігрує, у

полотні:
1 - початкова вологість: 2 - вологість після дослідження; 3 - конденсація пару в чашках; 4 - влагонакопичення за рахунок конденсації пару; 5 - загальне влагонакопичення; 6 - пароуловлючі чашки.

рис. 1

Слайд 77По осі дороги вирубували одяг (асфальтобетон на грунтощебені, укріпленому бітумом) і

в улаштовані в ґрунті ніша на глибинах 0, 20, 40, 60, 80 і 100 см закладали пароуловлюючі чашки за методикою А. Ф. Лебедєва (рис. 1) У чашки, заливали дистильовану воду і за даними періодичного їхнього зважування визначали кількість пару, що конденсується. У плані ніші зміщали по осі дороги, що дозволяло вимірювати конденсацію пару в кожному випадку, не порушуючи структури і структури ґрунту й одягу. Після установки чашки ніші закривали збоку щитками, шурф заповнювали ущільненим ґрунтом у порядку його початкової структури, а вирубування в одязі ремонтували і старанно заливали бітумом. У періоди зважування чашок із верха і споду ніші відбирали проби ґрунту на вологість.

Слайд 78ММВ – максимальна молекулярна вологомісткість спроможність молекул грунту вміщувати і удержувати

певну кількість води у % від абсолютноїсухої маси.
МГ – властивість матеріалів поглинати (сорбіровати) вологу із повітря. Мають змочувані водою (гідрофільні) матеріали капілярно пористої структури, в тонких капілярах яких виходе конденсація вологи.


Слайд 79З проведених опитів зроблені такі висновки:
у теплий період року водяний пар

дифундує від одягу униз; пар конденсується на стінках чашок, а основа залишається сухою; у холодний період року водяний пар дифундує від полотна нагору до одягу; вода з чашок випаровується, водяний пар конденсується на основі чашок;
водяний пар у дорожній конструкції конденсується не в одній якийсь площині, а на всіх обріях активної зони (див. рис. 3, крива 3); у всіх досвідах найбільша конденсація відзначалася на глибинах 20-40 см для грунту полотна і на глибинах 50-60 см для грунту відкритого поля; ця критична глибина з максимальною конденсацією водяного пари відповідає глибині загасання добових температур;

Слайд 80питома вага водяного пари в загальному потоку мигрируючої води складає біля

¾, досвідами також установлено, що при промерзанні грунту з початковою вологістю не вище 0,60 притока води в зону промерзання відбувається тільки в пароподібній формі;
характер зміни вологості дорожньої конструкції по глибині визначається закономірностями дифузії і конденсації водяного пари; у всіх досвідах криві кінцевої вологості грунту і конденсації пару мали аналогічний вид (див. рис. 3, криві 2 і 3);
оскільки в загальному потоці води, що мігрує, основну частину складає водяний пар, то для підвищення стійкості земляного полотна і дорожніх одягів необхідно проектувати заходи, що обмежують доступ води . у верхню частину полотнини в пароподібній формі

Слайд 812 Дослідження взаємодії водяного пару з ґрунтом полотна і шарами дорожнього

одягу
Внаслідок повітряно- і паропроникливості в земляному полотні й у дорожньому одязі завжди в тій або іншій кількості є повітря з різноманітною пругкістю водяного пари, мм. Ступінь пругкості пару можна виразити відносною вологістю порового повітря φ, %:


де рt -максимальна пругкість пару, мм рт. ст. при даній температурі t, приймається по таблицях.
При охолодженні дорожньої конструкції температура, а отже, і величина максимальної пругкості пару порового повітря знижуються. При температурі точки роси tр, коли р стане рівним рt, повітря в порах досягне повного насичення, тобто φ = 100%. З подальшим зниженням температури t < tр пругкість пара зменшується відповідно значенням рt для даної температури і пароподібної вологи конденсується в дорожній конструкції пропорційно розміру рt - р.


Слайд 82При зіткненні водяного пари з матеріалами відбувається явище сорбції. На основі

експериментів по дослідженню сорбції водяного пари різноманітними дорожньобудівельними матеріалами і грунтами були отримані ізотерми сорбції водяного пари (рис. 3.2), які показують загальний характер наростання вологості матеріалу зі збільшенням відносної вологості порового повітря. Водяні пари порового повітря з даною пругкістю р обумовлюють у дорожній конструкції визначену вологість матеріалу, і навпаки, вологість матеріалу визначає конкретну пругкість пару порового повітря. З зміною температури приземного повітря відносна вологість повітря в порах збільшується або зменшується і відповідно до ізотермою сорбції змінюється вологість матеріалу (або грунту).

Слайд 83 При зіткненні водяного пари з

матеріалами відбувається явище сорбції. На основі експериментів по дослідженню сорбції водяного пари різноманітними дорожньобудівельними матеріалами і ґрунтами були отримані ізотерми сорбції водяного пари (рис. 3.2), які показують загальний характер наростання вологості матеріалу зі збільшенням відносної вологості порового повітря. Водяні пари порового повітря з даною пругкістю р обумовлюють у дорожній конструкції визначену вологість матеріалу, і навпаки, вологість матеріалу визначає конкретну пругкість пару порового повітря. З зміною температури приземного повітря відносна вологість повітря в порах збільшується або зменшується і відповідно до ізотермою сорбції змінюється вологість матеріалу (або ґрунту).

Слайд 84 Різноманітні дорожньо-будівельні матеріали і ґрунти мають якісно подібні ізотерми сорбції. Процес

наростання вологості матеріалу дорожнього одягу або ґрунту земляногоj полотна має три характерні стадії. На першій стадії сорбції (φ до 20%) у порах абсолютного сухого матеріалу утвориться мономолекулярний шар сорбованої вологи. Поверхневе поглинання молекул води відбувається за рахунок дії електростатичних сил між іонами часток матеріалу і диполями молекул води. Ці сили, очевидно, дуже великі, на що вказує крутий вид кривої сорбції на першій стадії. На другій стадії сорбції (φ від 20 до 60%) відбувається утворення полімолекулярного шару вологи. Процес сорбції відбувається в основному за рахунок сил Ван-дер-Ваальса, що виходять від часток матеріалу, і електростатичних сил тяжіння, що виходять від зовнішніх діполей молекул води.

Слайд 852 - Ізотерми сорбції водяного пари матеріалами дорожніх одягів:
1 - щебенем

із піщанику; 2 - ґрунтом, укріпленим дьогтем і вапном; 3 - дьогтегрунтом; 4 - цементобетоном: 5 - асфальтобетоном

рис. 2

Слайд 87Проектування видалення проїзної частини від бічних канав

Приклад: Для проектування дороги ІІ

категорії (за даними спостереження)hсер=1.4м. Грунт полотна – важкий суглинок, W- 45%, ∆=2,70г/см3. Максимальний ГГВ зберігається на протязі 3 місяців, або 3·720=2160год. Приймаємо Wp=0.007,Wt=0.007·45=0.24;m=10-51/г. За даними дослідження в районі проектування Wl=0,05; WТ =0.005·45=0.22,σ=1,2 г/см3.

Слайд 88Схема до розрахунку мінімального зняття одягу
від бічних канав:
а- епюра вологості;

б- зона підвищенної вологості

Слайд 89Середнє значення відносної вологості в шарі h1 близько 0,75 та а1=4·10-5

м2/год.
За формулою (53)W0=0,47; за формулою (54) при K=1,2; hp=1,12 м(від денної поверхні), за формулою (52) при Z=0,5 м, hl=2.04м.

Таким чином, підвищення низу одягу над розрахунковим горизонтом грунтових вод(1,20 м) становить 2,04м, а над денною поверхнею 2,04-1,12=0,92м.

Слайд 91Розрахунок допустимого пучення дорожніх одягів
У зимовий період із за охолодження

покриття дорожнього одягу стає крихким. У результаті дії пучину сил можливе утворення тріщин. Дорожня конструкція буде морозотривкою, якщо:

lp ≤ lл
 
де lp – розрахункове фактичне пучення, см;
lл – допустиме граничне пучення дорожніх одягів, при якому в покритті не виникають тріщини.

Слайд 92 Пропонований метод розрахунку допустимих пучень одягів заснований

на наступних передумовах: в результаті пучення відбувається прогин одягів величина морозного пучення приймається рівною прогину жорсткої затисненої по контуру пластини, рівній товщині одягу Н. Критеріями схеми є:
 
Н<0,2а; l<0,5Н,
 
де а – менша сторона пучення одягу; l – морозне пучення одягу;

Слайд 95По формулі (1) і (2) були визначені значення допустимого граничного пучення

дорожніх одягів для асфальтобетонних (табл.1) і цементобетонних покриттів (табл.2).

Таблиця 1

Таблиця 2

Слайд 96 Рекомендується наступна методика розрахунку допустимого граничного пучення дорожніх

одягів: в залежності від типу покриття приймають ℰпр, по формулі (1) для даних умов (товщина одягу, ширина проїзної частини, умов зволоження, температури повітря взимку) рахують lл можна також приймати по табл.1 і 2.

Слайд 97Розрахунок товщини термоізоляційних шарів
Покращення водно-теплового режиму, а отже

і міцності дорожніх одягів, можна досягти за рахунок пристрою термноізоляційних шарів. Наявність таких шарів зменшує глибину промерзання, зимове вологонакопичення і пучення. Термоізоляційним називають шар, який має коефіцієнт теплопровідності менше 0,5-0,4 ккал/м×ч×град. Такий шар забезпечує тепловий опір більш 0,3-0,4 град×м2×ч/ккал.

Слайд 98








Рис. 1. Схема до розрахунку товщини термоізоляції: 1-термоізоляційних шар; 2-мерзлий грунт; 3-талий

грунт;
4-потік тепла.

Слайд 99 Термоізоляційний шар може мати різне

призначення: зменшувати промерзання ґрунту до певної глибини, повністю виключати наявність в полотні мерзлого ґрунту, забезпечувати в підставі одягів заздалегідь задану температуру, усувати небезпечні морозні обдимання. Найчастіше термоізоляційні шари влаштовують як протипучинною морозозахисні. Конструкція вважається морозотривкої і пристрій протипучинною шару не вимагається, якщо lp ≤ lл.

Слайд 102 Формули (3),(4) враховують теплові характеристики одягу. Вислови, які

входять в ці рівняння, рекомендують визначати наступним шляхом.
Значення tв приймають по кліматологічному довіднику для найхолоднішого місяця зими (3) або як середньомісячне значення за весь період промерзання Т (4).

Значення tr приймають по кліматологічним довідникам для грунту поля на глибині Н’≥3,2 м. При застосуванні рівняння (3) tr приймають як середнє за період промерзання Т.

Слайд 103 Величину hд встановлюють на основі теплотехнічних або техніко-економічних розрахунків.

Спостереження показують, що при промерзанні грунту на глибину 0,5-0,6 м пучення майже відсутнє. Тому при розрахунку морозозахисного протипучинного шару можна в першому приближенні приймати hд = 0,5 -0,6 м.

Слайд 105 Для розрахунку термоізоляційного шару рекомендують наступну методику: по кліматологічним

довідникам знаходять вихідні дані tв, tr для глибин Н, V, hc, Е; для даної конструкції одягу і роду грунту полотна приймають ƛ1, ƛ2, ƛ3, ƛ, ƛм, ƛп, ƛс, ƛл; приймають Rn по V, визначають R0 і R; приймають hд або розраховують по формулі (5) і по формулам (3) або (4) рахують товщину термоізоляційного шару.
 
Зручно формули (3) і (4) приводити до вигляду:
 
hт=Аƛ (6)

Слайд 106 В залежності від коефіцієнта теплопровідності шару термоізоляції по формулі

(6) можна вирахувати декілька варіантів h і далі на основі техніко-економічних розрахунків вибрати оптимальний варіант. Термоізоляційний шар рекомендується влаштовувати ширше проїзної частини з обох сторін на 0,5-0,6 м. В якості шарів термоізоляції можна прийняти азбестові відходи, топочний шлак, торфоплиту, пінопласти, пінополістирол, пінополівінілхлорид і інші матеріали з малою теплопровідністю.

Слайд 107 В 1962 р. було запропоновано для регулювання

водно-теплового режиму прийняти пластмаси. Для цієї мети ефективно можна використовувати пінопласти (ПС-1,ПС-4,ПХВ-1, ФФ, К-40). Вони мають мале водопоглинення, низьку теплопровідність ƛ=0,02-0,05 ккал/м×ч×град, відносно високу міцність.
Термоізоляційний шар має бути водостійким і мати малу паропроникливість. В таких випадках використовуються пінопласти. Інші термоізоляційні матеріали, які являються пористими, сприяють інтенсивній термодифузії водяних парів. В них накопичується волога, що призводить не тільки до збільшення ƛ, але й до деградації шару і скороченню його строку служби.

Слайд 108 У зв'язку з цим при застосуванні пористих термоізоляційних

шарів з метою забезпечення достатнього строку служби їй необхідно підстилати знизу (ізолювати) шаром із бітумо- або цементогрунту товщиною 3-8 см. Ця позиція призначається конструктивно або розрахунком.

Слайд 109Розрахунок фактичного максимального пучіння дорожніх одягів
Приклад: Розрахувати температури для середини грудня

в шарах дорожнього одягу та земляного полотна для глибини 1 м.
 
Вихідні дані:
 
Конструкція дорожнього одягу:
- асфальтобетон мілко зернистий h3=0,1м
- щебінь гранітний h2=0,2м
- цементогрунт h1=0,22м
- грунт полотна – суглинок, середнє значення вологості в холодний період 30%, щільність – 1,35г/см3
 

Слайд 110По даним кліматичного довідника для лютого:
V=3м/сек;
tв= -210С;
tr=5,70С на глибині

Н’=3,2м.
 
Грунт поля – суглинок,
W=40%,
δ=1,2г/см3. За таблицею1, 2
 
Розрахунок:

Слайд 111Таблиця 1

Слайд 112Таблиця 2

Слайд 113приймаємо λ1=1,80 ккал/м.ч.град, λ2=2,20 ккал/м.ч.град, λ3=0,65ккал/м.ч.град, λ=1,60 ккал/м.ч.град, λа=1,83 ккал/м.ч.град, для

V=3 м/сек, Rп=0,09 град.м2.ч/ккал
Розраховуємо тепловий опір дорожнього одягу за формулою1:
 
R0=h1 / λ1+h2 / λ2+h3 / λ3 (1)
 
R0=0,22 / 1,80+0,2 / 2,2+0,1 / 0,65=0,37 ккал/м2.ч.град
 
де R0 - тепловий опір дорожнього одягу
λ1…λ2…λ3 – коефіцієнт теплопровідності шарів дорожнього одягу
h – товщина шарів дорожнього одягу
R0=0,37 ккал/м2.ч.град

Слайд 114за формулою 2 знаходимо товщину вологонасичення
 
hв= R0 × λ

(2)
 
hв= 0,37 × 1,6=0,59 м.
 
λ – коефіцієнт теплопровідності ґрунту поля
hв=0,59 м.
Товщина шару ґрунту полотна, на нижній частині якої прийнята температура tr (температура ґрунту в нижній частині системи дорожній одяг основа) Визначається за формулою 3

Слайд 115За даними кліматичного довідника для району прокладання дороги встановлюють вихідні дані:

температуру повітря tв , ґрунту tr на глибині Н`=3,2 м
H= λ/ λп(H`-hв) (3)
H= 1,60/ 1,54(3,2-0,59) =2,71м
 
λп – коефіцієнт теплопровідності ґрунту поля в шарі H`
H=2,71 м

Слайд 116Тепловий опір земляного полотна розраховуємо за формулою 4
 
Rзп= H/ λ

(4)
 
Rзп= 2,71/ 1,60=1,69 град.м2.ч/ккал

Rзп=1,69 град.м2.ч/ккал

Слайд 117Загальний тепловий опір дорожньої конструкції, град.м2.ч/ккал за формулою 5
 
R=Rп+R0+Rзп

(5)
 
R=0,49+0,37+1,69=2,55 град.м2.ч/ккал

Rп сумарний тепловий опір шарів дорожньої конструкції, розташованих вище площини n
R=2,55 град.м2.ч/ккал

Слайд 118Таблиця 3

Слайд 119Значення ∑ Rп дорівнює:
для асфальтобетонного покриття 0,06 град.м2.ч/ккал,
для системи

асфальтобетон – щебінь – 0,15,
для системи асфальтобетон – щебінь – цементогрунт – 0,49,
для системи дорожній одяг +1м полотна – 0,11.
 
За формулою 6 визначаємо температуру tn ,
tn=tв +(tr-tв)Rп+∑ Rп /R (6)
tn=-19,8 +(3-(-19,8))0,07+0,49/2,55= -19,49
tn=-19,49
 
Цей метод дає хорошу схожість з результатами спостережень.

Похожие презентации

Изменение климата земли. Факторы климатообразования 305
Путеводитель знаковых мест Болгарии в Самаре 307
Путешествие по Бали 535
Курдистан. Индоевропейские ираноязычные народы 278
Первое кругосветное плавание. Магеллан Эль-Кано 339
Домодедово: наше прошлое, настоящее и будущее 359

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика