Обоснование границ капиллярного барьера из инъектированного раствора для предотвращения морозного пучения земляного полотна

Проблема разрушения конструкции дорожной одежды в результате действия сил морозного пучения на эксплуатируемых автомобильных дорогах для многих регионов России остается весьма актуальной.

Одним из эффективных способов регулирования величины морозного пучения земляного полотна автомобильных дорог в неблагоприятных грунтово-климатических условиях является устройство капиллярного барьера. Данный способ с использованием инъекционных методов преобразования грунтов ранее обоснован авторами по результатам полевых и лабораторных исследований.

Тем не менее для практического применения предложенного способа важнейшими нерешенными задачами исследования являются определение расчетной глубины расположения капиллярного барьера в теле земляного полотна и его оптимальной мощности.

Цель исследования: расчетное обоснование границ капиллярного барьера из инъектированного раствора для предотвращения морозного пучения земляного полотна.

Методологическую основу работы составляют методы теоретического исследования, такие как абстрагирование, анализ и синтез.

Результаты исследования: сформулировано условие перевода «открытой» системы промерзания в «закрытую» и предложены критерии при создании капиллярного барьера; получено решение для определения максимальной толщины капиллярного барьера, которое зависит от свойств его материала и коэффициента влагопроводности; представлено решение задачи о расположении капиллярного барьера в теле эксплуатируемого земляного полотна, которое основано на привязке зоны интенсивного влагопереноса к изолиниям температур в промерзающем массиве.

1. Razuvaev D.A., Lanis A., Chakhlov M. Rationale for creation of capillary breaking layers in cold regions subgrade by pressure injection of waterproofing compounds // Sciences in Cold and Arid Regions. 2021. V. 13. № 5. P. 366–371. DOI: 10.3724/SP.J.1226.2021.21029

2. Razuvaev D.A., Chakhlov M.G., Soloviova V.Y., Karpachevsky G.V. Injection compositions for creating impervious screen for roadbed foundation // Transportation Research Procedia. 2022. V. 61. P. 621–626. URL: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.01.100

3. Золотарь И.А., Пузаков Н.А., Сиденко В.М. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. Москва : Транспорт, 1971. 416 с.

4. Крицкий М.Я., Ланис А.Л. Усиление земляного полотна автомобильных дорог. Новосибирск : Изд-во СГУПСа, 2013. 182 с.

5. Исаков А.Л., Бухов С.И. К оценке коэффициента морозного пучения глинистых грунтов земляного полотна при закрытой системе промерзания // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2021. № 1 (56). С. 92–98.

6. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Ленинград : Строииздат, 1977. 184 с.

7. Чеверев В.Г. Физико-химическая теория формирования массообменных и тепловых свойств криогенных грунтов : диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. Москва, 1999. 305 с.

8. Кудрявцев В.А., Полтев Н.Ф., Романовский Н.Н., Кондратьева К.А., Меламед В.Г., Гарагуля Л.С. Мерзлотоведение / под ред. В.А. Кудрявцева. Москва : Изд-во Моск. ун-та, 1981. 240 с.

9. Пузаков Н.А. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог. Москва, 1960. 169 с.

10. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. Москва : Стройиздат, 1963. 535 с.

11. Ланис А.Л., Разуваев Д.А., Усов Д.А. Влияние оттаивания сезонно-мерзлых грунтов на деформации земляного полотна // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2021. № 3 (58). С. 104–111. DOI 10.52170/1815-9265_2021_58_104

12. Кудрявцев С.А., Сахаров И.И., Парамонов В.Н. Промерзание и оттаивание грунтов (практические примеры и конечно-элементные расчеты). Санкт-Петербург, 2014. 262 с.

13. Кудрявцев В.А., Достовалов Б.Н., Романовский Н.Н., Кондратьева К.А., Меламед В.Г. Общее мерзлотоведение (геокриология) / под ред. В.А. Кудрявцева. Москва : Изд-во МГУ, 1978. 464 с.

14. Ананян А.А. Исследование процессов перемещения влаги и образование сегрегационного льда в замерзающих и мерзлых горных породах // Труды Гидропроекта. Сб. 3. Москва, 1960.

15. Чистотинов Л.В. Миграция влаги в промерзающих неводонасыщенных грунтах. Москва : Наука, 1973. 142 с.