В статье автор пытается определить влияние геосинтетических материалов при строительстве дорожной одежды.
Применение геосинтетических материалов для дорожного полотна требует проведения расчетов. В течение последних двадцати лет, в нашей стране были предложены различные варианты расчетов дорожных одежд. На основании предположений, можно сделать вывод, что наиболее удачные варианты для применения были одобрены в нормативно-правовых актах.
В качестве нежестких дорожных одежд используют только те, которые содержат в конструктивных слоях цементобетон. В них могут входить слои из разного вида асфальтобетонных материалов, материалов, укрепленных вяжущим (битумом, цементом, извести и др.), слабосвязанных зерна (щебня, шлака и др.).
Различают следующие элементы дорожной одежды:
— Покрытие — верхняя часть дорожной одежды, которая воспринимает усилия от колес автомобилей и подвергается непосредственному воздействию атмосферных факторов.
— Основание — несущая прочная часть дорожной одежды для совместного с покрытием перераспределения и снижения давления на расположенные ниже дополнительные слои или грунтовую поверхность.
— Дополнительные слои основания — слои между основанием и подстилающим грунтом в районах с неблагоприятными погодными, климатическими и почвенно-гидрологическими условиями.
— Активная зона грунта соответствует глубине практического демпфирования нормальных и касательных напряжений от нагрузки транспортного средства. В этой зоне в основном происходит накопление остаточных деформаций, что приводит к постепенному ухудшению ровности дороги.
— Расчетное состояние дорожного покрытия напрямую связано с необходимыми условиями транспортировки и эксплуатации, обеспечиваемыми этой одеждой.
Важнейшим показателем транспортно-эксплуатационных условий (состояния) является ровность дорожного покрытия, которая существенно влияет на скорость движения, его безопасность и комфорт.
По мере увеличения скорости движения и повышения нагрузки на дорожное полотно, дорожная одежда изнашивается и ухудшается. Изменение ровности дорожного полотна происходит за счет прочности дорожной одежды и общего размера движения в течение его срока службы.
Под воздействием дорожного движения, а также атмосферных и климатических факторов общая долговечность дорожного покрытия в процессе эксплуатации снижается, а его ровность ухудшается. При каждом приложении транспортной нагрузки прогиб дорожного покрытия практически упругий, но при этом возникают очень небольшие, часто неизмеримые, постоянные деформации. В процессе многократного нагружения проездами автомобилей, особенно в расчетный период года, происходит накопление необратимых (остаточных) деформаций. Предельное состояние соответствует уровню ровности, ниже которой нормальная скорость движения по дороге не гарантируется.
Начальная прочность (исходное состояние конструкции) покрытия должна быть такой, чтобы поверхность дороги могла пропускать определенное движение в течение нормального срока службы, а ее состояние в конце срока службы не было ниже предельного значения.
Таким образом, начальное сопротивление зависит от количества транспортных единиц, которые проходят в течение срока службы, их нагрузочных характеристик и уровня предельного состояния.
Эксплуатационная прочность (эксплуатационное расчетное состояние) занимает промежуточное положение между начальным и конечным сопротивлением. Уровень условий эксплуатации можно поддерживать и регулировать с помощью корректирующих мер.
Структурные условия дорожного покрытия (начальное, эксплуатационное, предельное), зависят в тесной связи с требуемым движением и условиями эксплуатации по техническим и экономическим соображениям от категории дороги и условий эксплуатации (в частности, от состава дорог).
Геосинтетические материалы относятся к классу строительных материалов, обычно синтетических, а также из другого сырья (минералов, стекловолокна или базальта и т. д.), предназначенные для создания дополнительных слоев (прослойки) различного назначения (армирование, дренаж, защита, фильтрация, гидроизоляция, теплоизоляция) в строительстве (транспортном, гражданском, гидротехническом) и включающий следующие группы материалов: геотекстиль, георешетки, геокомпозиты, геооболочки, геомембраны, геоплиты и геоэлементы.
Основной целью использования геосинтетических материалов является обеспечение надежной эксплуатации дороги или отдельных ее частей в сложных условиях строительства и эксплуатации, а также при наличии технических или экономических преимуществ над традиционными решениями. Использование дополнительных слоев геосинтетиков позволяет повысить эксплуатационную надежность и срок эксплуатации дорожной конструкции или отдельно взятого ее элемента, качество работ, упростить технологию производства, сократить время строительства, снизить объем земляных работ, материалоёмкость дорожного сооружения.
Отличительной особенностью является наличие множества примеров расчетов и информации о методах испытаний. Однако при всех очевидных преимуществах детальное изучение позволяет сделать некоторые выводы.
За основу взят уже известный подход с использованием коэффициента усиления, только на этот раз значение коэффициента больше 1, а поправка производится путем умножения на общий модуль упругости. Расчет основан на очень сложной формуле с большим количеством коэффициентов регрессии. Кроме того, одни и те же коэффициенты регрессии используются как при расчете упругого прогиба, так и при расчете устойчивости к сдвигу.
Анализ формулы для определения коэффициента усиления (коэффициента увеличения общего модуля упругости армированной дорожной конструкции), показывает, что она имеет недостатки. В частности, при расчете дорожных покрытий капитального и облегченного типов по допустимому упругому прогибу увеличение толщины распределенных слоев на определенной территории может привести к снижению прибыли, что противоречит логике.
С точки зрения формулы, данная работа геосинтетических материалов не совсем корректна и должна раскрывать смысл работы геосиноксидных материалов в дорожной одежде в зависимости от разных факторов. Так получается, что в формуле много составляющих, а именно, это связано с механизмом работы георешетки, которая включает в себя три значения условного модуля упругости композита. Кроме того, в расчетах по предлагаемому методу предполагается, что сначала необходимо установить общий модуль упругости (уменьшение многослойного до эквивалентного однослойного) конструкции, а затем внести поправку с учетом коэффициента улучшения. Как известно, в формуле присутствуют значения модуля упругость составляющих слоев, поэтому послойные расчёты повторяются несколько раз, что вызывает сомнения в предложенном подходе.
Проанализировав методы расчета нежестких дорожных покрытий с использованием геосинтетических материалов, можно сделать вывод, что использование этого метода в настоящее время неприемлемо для расчета покрытий из геосинтетических материалов. И попытки коммерческих структур, занимающихся продажей геосинтетических материалов, изменить нормативные документы «под себя» не приводят к разработке расчетно-нормативной базы, а, скорее, к обратному процессу.
Литература:
- ОДМ 218.3.082–2016 «Методические рекомендации по назначению технологий и периодичности проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв дорожных покрытий»
- ОДМ 218.2.104–2019. «Альбом типовых конструкций нежестких дорожных одежд в различных дорожно-климатических зонах»
- https://geosvit.com.ua/blog-21-effektivnost-ispolzovaniya-geosinteticheskih-materialov-v-konstrukcii-dorozhnoj-odezhdy/
- https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=5018
- https://geo-sm.ru/primenenie
