Geum.ru

Научно-исследовательская работа студентов: Материалы юбилейной 60-й научной студенческой конференции. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2008. 325 с. Isbn 978-5-8021-0880-2

Вид материалаНаучно-исследовательская работа

Содержание


ЛЕСОИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Секция «Промышленный транспорт и геодезия»
Особенности строительства
Геосинтетические материалы
Холодная регенерация
Выбор системы катков для уплотнения
Подобный материал:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   68
^

ЛЕСОИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Секция «Промышленный транспорт и геодезия»


РАСЧЕТ ПРИТОКА ГРУНТОВЫХ ВОД
К ИНЖЕНЕРНЫМ ОБЪЕКТАМ

Патекин Н.
Научный руководитель — асп. Катаров В. К.

Гидрологические расчеты инженерных сооружений автомобильных дорог проводят с учетом сбора и пропуска дождевых и талых вод, но при этом не учитывается приток грунтовых вод. В то же время глубокие выемки автомобильных дорог зачастую прорезают водоносные горизонты при высоких значениях коэффициента фильтрации грунта (Кф)
и напора подземных вод (Н). Напор грунтовых вод во многом зависит от сезона, интенсивности атмосферных осадков и может локально достигать нескольких метров. Водоприток в данном случае может составлять значительные величины, которые следует учесть при расчете придорожных канав и карьеров.

Для определения притока грунтовых вод к канавам можно пользоваться следующей формулой:

Q = (H2 – h2) BKф/R (1),

где h — уровень воды в сооружении, м,

В — длина канавы, м,

R — радиус депрессии, м.

Радиус депрессии определяется по формуле:

К = 2 (Н – h) / Н Kф (2).

Для расчета притока грунтовых вод к карьерам можно пользоваться следующей формулой, если отношение длины карьера к его ширине не превышает 1:10:

Q=1,366 Kф H2 – h2

logR – log r (3),

где r — радиус колодца, равновеликого по площади карьеру, м.

Если отношение ширины к длине превышает 1:10, то можно пользоваться формулой (1), считая карьер большой канавой.

^ ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА
АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Маликов М.
Научный руководитель — канд. тех. наук, проф. Кочанов А. Н.

Российскими нормативами дорожной отрасли (СНиП 2.05.02-85, СНиП 3.06.03-85 и др.) разрешено устраивать асфальтобетонные покрытия только при положительных температурах воздуха (не ниже +10 °С осенью и +5 °С весной). Но случается иногда, «без злого умысла» подрядчика, в тех районах (Мурманская, Архангельская, Вологодская и Ленинградская области, Республики Карелия и Коми), где осенняя или весенняя погода подвержена внезапным и резким изменениям в худшую сторону в течение 2—3 часов, завершать работы по устройству покрытия при температурах ниже нормативных.

Начатые асфальтобетонные работы при +5…+6 °С могут продолжаться до своего завершения при понижении температуры на 3—4 °С, да еще с усилением ветра и выпадением осадков в виде дождя или мокрого снега, то есть за пределами разрешенных температурных и погодных ограничений.

Поэтому существуют рекомендации укладки асфальтобетонных покрытий при низких температурах:

1. Толщина слоя покрытия должна быть увеличена до 7—8 см.

2. Применение менее вязких битумов при производстве смеси.

3. Производится тщательная подготовка АБЗ к работе при низких температурах.

4. Доставка смеси производится автомобилями-самосвалами с подогревом кузова и пологом поверх него.

5. Обязательная подготовка основания (очистка от снега, грязи и пыли, просушка и подогрев).

6. Укладка выполняется асфальтоукладчиком с наибольшим коэффициентом уплотнения на выходе.

7. Для укатки производится подбор катков по необходимому коэффициенту уплотнения.

8. Укатка слоя производится с применением теплоизоляционных материалов (брезент, резина).

9. Работы производятся с соблюдением всех мер техники безопасности.

^ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Гуйдо Ю.
Научный руководитель — канд. тех. наук, доц. Марков В. И.

Геосинтетические материалы (ГМ) — это класс строительных материалов различного предназначения. При устройстве дорожных одежд (ДО) ГМ используют в слоях покрытия (трещинопрерывающие и армирующие прослойки), в нижних слоях дорожных одежд (армирующие прослойки под слоем крупнофракционированного материала, дренирующие и защитные прослойки), для укрепления обочин. В слоях покрытия ДО геотекстильные материалы используют при ремонте и реконструкции автомобильных дорог, а в слоях основания — при новом строительстве.

Один из основных вариантов применения ГМ в нижних слоях на контакте между крупнофракционным материалом и подстилающими слоями основания ДО. Это позволяет избежать взаимопроникновения слоев друг в друга, исключить «проваливание» щебня в песок, добиться равномерного распределения нагрузок, передаваемых от щебня к подстилающим слоям основания. Выполнение этих функций приводит
к увеличению межремонтного срока службы и снижению толщины слоя щебня.

В данной работе была апробирована методика подбора оптимальной конструкции ДО с использованием ГМ. Критерием оценки для вариантов ДО являлась стоимость с учетом эксплуатационных издержек.

Для расчетов был принят геотекстильный материал Теггат 1000 ЦУ. По результатам исследований были сделаны следующие выводы:

1. Действие ГМ на конструкцию в любом случае положительно, не приводит к снижению межремонтного срока службы.

2. При увеличении исходного срока службы положительный эффект от использования прослойки в виде увеличения срока службы снижается.

3. Положительный эффект в виде снижения толщины слоя щебня остается практически постоянным на уровне примерно 18—20 % и не зависит от срока службы.

4. Таким образом, действие прослойки можно описать эквивалентным слоем щебня.

5. Экономически более целесообразно при малых начальных сроках службы использовать ГМ для увеличения межремонтного срока службы, а при больших сроках службы — для снижения толщины щебня.

^ ХОЛОДНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ
АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ

Галактионов А.
Научный руководитель — канд. тех. наук, проф. Кочанов А. Н.

ХХ в. для человечества был очень щедр на открытия в науке, развитие техники. За этот период численность населения планеты увеличилась в 2 раза, что, несомненно, привело к увеличению всех видов человеческого взаимодействия, среди которых одним из основных является инфраструктура.

Строительство автомобильных дорог является важным элементом коммуникации. Количество транспортных единиц ежегодно увеличивается на 10—20 %. Это приводит к росту темпов и объемов строительства автомобильных дорог. Вместе с этим хочется отметить, что в период с 70-х гг. ХХ в. по сегодняшний день стоимость нефти на рынке увеличилась с 30 долларов за баррель до 108. Это приводит к ежегодному удорожанию строительства. Проблема дорог всегда стояла в России достаточно остро в силу ее географического положения. Для решения проблем с инфраструктурой было необходимо использование инноваций в строительстве, одна из которых холодная регенерация асфальта. Ее суть заключается в восстановлении покрытия асфальтобетонных слоев и укреплении основания. Ресайклер, фрезеруя покрытия до заданной фракции, перемещает отфрезерованный асфальтогранулят в рабочую камеру, где происходит впрыскивание воды для получения оптимальной по влажности смеси. В рабочую камеру, помимо воды, вводят битум или эмульсию, водно-цементный раствор или раствор на основе доменного шлака, после чего эта смесь укладывается на дорогу. Далее проходят катки для придания вновь уложенному слою покрытия большей плотности. Затем, в зависимости от категории дороги, предусматривают однократную или двойную поверхностную обработку или устраивают слои по 5 см и более из плотной асфальтобетонной смеси. Преимущества использования такой технологии следующие:

• использование наименьшего парка машин;

• экологическая чистота производства;

• вторичное использование материалов;

• качество ресайклированного слоя;

• структурная целостность дорожной одежды и грунта земляного полотна;

• уменьшение продолжительности строительных работ;

• безопасность дорожного движения;

• стоимость/эффективность — экономия до 50 %.

Использование этой технологии наиболее целесообразно в силу ее неоспоримых преимуществ перед классическими способами ремонта
и реконструкции автомобильных дорог.

^ ВЫБОР СИСТЕМЫ КАТКОВ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ
АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ И ОСНОВАНИЙ

Петров А.
Научный руководитель — канд. тех. наук, проф. Кочанов А. Н.

На протяжении многих лет весьма актуальной остается проблема качественного уплотнения асфальтобетонных оснований и покрытий. Как показывает практика, даже при наличии системы самых современных катков и при соблюдении всех технологических требований не всегда достигается минимально требуемый коэффициент уплотнения. Однако даже небольшое недоуплотнение ведет к значительному сокращению срока службы дорожной одежды. Существуют современные методы уплотнения асфальтобетонных слоев. Появление дорожных катков с вибрационным воздействием увеличило качество укладки асфальтобетонных слоев. Однако отсутствие методики по выбору данных машин выявило существенные недостатки, так как нередко воздействие катков на асфальтобетонную смесь было и остается чрезмерным, что вызывает появление дефектов. Таким образом, возникла необходимость создания методики по выбору системы катков для уплотнения асфальтобетонных слоев дорожной одежды.

Ранее существовала единственная технология по уплотнению слоев дорожной одежды — статическая. Выбор грунтоуплотняющих дорожных машин осуществлялся по линейному давлению, оказываемому вальцом катка на уплотняемые слои. С появлением вибрационных катков возникла необходимость разработки новой методики выбора уплотняющей дорожностроительной техники. Это было вызвано многообразием катков, отличающихся как по геометрическим параметрам, ширине вальца В (см) и его диаметру D (см), так и по массе F (кг). Следовательно, возникла необходимость учитывать конструктивный показатель уплотняющей способности (эффективности) дорожного катка, который можно описать следующей формулой:

Pk = 3√F2/B2 D,

где Pk — индекс контактных давлений.

Однако данная формула не учитывает изменение реологических свойств асфальтобетонной смеси как на начальном этапе, так и в процессе уплотнения, а также толщину слоя. Модуль деформации асфальтобетонной смеси при ее уплотнении учитывает зависимость вида

Qk = Pk3√E0/h,

где E0 — модуль деформации смеси при ее уплотнении, который учитывает как изменение температуры, так и изменение плотности.

В результате разработки проекта обобщаются имеющиеся опытные данные и рекомендации отдельных специалистов. Также анализируются данные, полученные экспериментальными и натурными испытаниями, в результате чего выдвигаются несколько графиков и зависимостей по выбору наиболее подходящих и производительных катков для уплотнения асфальтобетонных покрытий и оснований. Разработаны таблицы по выбору катков с различными характеристиками (ширина
и диаметр вальца, масса катка). На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Выбор типа катка, согласно представленной методике, позволяет достичь необходимого коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси при меньшем количестве проходов уплотняющей машины.

2. Основными параметрами, влияющими на выбор катка, являются тип и толщина асфальтобетонной смеси.