автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Обоснование расчетных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования дорожных одежд автомобильных дорог

На правах рукописи

¿г?/—

Ефименко Сергей Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЁТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ (на примере районов Западной Сибири)

05.23.11 - «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0мск-2006

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор,

Полищук Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор,

Пермяков Владислав Борисович

кандидат технических наук, доцент Апестин Вячеслав Кузьмич

Ведущая организация: - Кузбасский центр дорожных исследований

Защита состоится «26» октября 2006 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.250.01 при Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5, СибАДИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета.

Телефон для справок: (3812) 65-01-45; факс (3812) 65-03-23

Автореферат разослан " " сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

В.В. Сиротюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Срок службы транспортных сооружений в значительной мере зависит от качества их проектирования. К сожалению, действующие в Российской Федерации нормы и правила проектирования автомобильных дорог не в полной мере учитывают специфику природно-климатических условий отдельных регионов. Например, рекомендуемые, отраслевыми дорожными нормами расчётные значения характеристик влажности, прочности и деформируемости грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд преимущественно были получены по результатам исследований в европейской части Российской Федерации, а для остальных территорий назначены, часто без достаточного обоснования. Поэтому не случайно, ОДН 218.046-01, при проектировании дорожных одежд для конкретных объектов, предлагает (п.п. 1.7, 2.37, 3.28) учитывать данные регионального научно-практического опыта.

Вместе с тем, актуальность исследований, направленных на обоснование значений характеристик грунтов земляного полотна для качественного проектирования автомобильных дорог в интенсивно осваиваемых районах страны, например, в западно-сибирском регионе, обусловлена низкой плотностью сети транспортных сооружений, недостаточной изученностью особенностей формирования состава, например, широко распространённых в Западной Сибири глинистых грунтов, необходимостью уточнения границ дорожно-климатических зон и существующих моделей, характеризующих физико-механические и другие свойства грунтов среды в конкретных природно-климатических условиях. Решение перечисленных вопросов может способствовать улучшению качества проектирования транспортных сооружений на недостаточно изученных территориях, а также сокращению затрат на преждевременные ремонты автомобильных дорог.

Актуальность диссертационной работы подтверждается выполнением её разделов по госбюджетной теме Программы Министерства образования и науки Российской Федерации: Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники. Подпрограмма 211. Архитектура и строительство. Регистрационный номер/ НИР: 07.01.043.

Объект исследования - глинистые грунты земляного полотна автомобильных дорог.

Предмет исследования - состав и свойства глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог, методы обоснования расчётных значений характеристик влажности, прочности и деформируемости для проектирования нежёстких дорожных одежд.

Методы исследования - теоретические и экспериментальные, включающие математическое моделирование.

Цель работы - обоснование расчётных значений характеристик глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности во II, III и IV до-рожно-климатических зонах Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край).

Для достижения поставленной в работе цели были сформулированы следующие задачи:

1. Уточнить дислокацию границ II — III и III — IV дорожно-климатических зон, детализировать районирование региона исследования для проектирования автомобильных дорог.

2. Выполнить мониторинг сети автомобильных дорог, исследовать состав и свойства глинистых грунтов, сформировавшихся в природно-климатических условиях районов Западной Сибири.

3. Уточнить математическую модель влагонакопления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2, 3 типов местности по увлажнению в части учёта особенностей протекания водно-тепловых процессов на территории с глубоким сезонным промерзанием грунтов. •

4. Установить закономерности изменения характеристик прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог территории исследования в зависимости от их влажности.

5. Выполнить территориальное нормирование расчётных значений влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для дорожных районов, выделенных на территории западно-сибирского региона.

Научная новизна работы заключается в изучении связей и закономерностей характеризующих состав и свойства глинистых грунтов, способствующих обеспечению качества проектирования и, соответственно, экономичности эксплуатации транспортных сооружений.

1. Разработана методическая схема проведения исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд на территориях со слаборазвитой инфраструктурой.

2. Уточнена математическая модель формирования влагонакопления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2, 3 типов местности по характеру и степени увлажнения в части учёта особенностей промерзания , дорожных конструкций в условиях протекания водно-тепловых процессов, характерных для II-IV дорожно-климатических зон Западной Сибири.

3. Предложены функциональные зависимости, отражающие изменение характеристик прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна в зависимости от их влажности в западно-сибирском регионе.

Практическая значимость и реализация работы

1. Практическая значимость состоит:

• в уточнении дислокации границ II - III и III — IV дорожно-климатических зон, детализировании районирования территории исследования для целей проектирования автомобильных дорог, на основе анализа модели, включающей факторы азонального, зонального, интразонального и регионального геокомплексов;

• в территориальном нормировании расчётных значений характеристик глинистых грунтов, учитывающем природно-климатические условия западно-сибирского региона (Томская, Новосибирская, Тюменская области и Алтайский край) для организаций, проектирующих автомобильные дороги.

2. Результаты исследований внедрены:

• в Территориальных управлениях автомобильных дорог Томской области (СТП - ТОДДФиАД 32-03-2002. Расчётные значения глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Томской области (введён в действие приказом № 10-П от 20 января 2003г.)); Новосибирской области (СТП — ТУ АД 32-03-2000. Расчётные значения глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Новосибирской области (введён в действие приказом № 20 от 17 марта 2000г.)); Алтайского края (СТП — ГУП «Алтайавто-дор» 32-03-2001. Расчётные значения характеристик глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Алтайского края (введён в действие приказом № 19-04/ 1186 от 5 декабря 2003 г.));

• в проектных организациях. С применением результатов исследований, приведённых в диссертационной работе, запроектированы автомобильные дороги «Новосибирск-Томск», «118 км аУд К-17р -Камень на Оби» на участке с. Кирза - граница Алтайского края и «Томск-Мариинск» на участке км 0 - км 5 (дата выдачи справки 17 марта 2005г.);

• в Томском государственном архитектурно-строительном университете при обучении студентов дорожно-строительного факультета по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»..

На защиту вынесены:

1. Методика проведения комплексных исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд на территориях со слаборазвитой инфраструктурой.

2. Математическая модель формирования влагонакопления. в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2, 3 типов местности по характеру и степени увлажнения.

3. Результаты полевых и лабораторных исследований свойств глинистых фунтов автомобильных дорог Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края.

4. Аналитические зависимости Егр, (ргр, Сгр = /0Уот), характеризующие свойства глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд по условию прочности, учитывающие природно-климатические условия районов Западной Сибири.

5. Нормированные территориально расчётные значения влажности (Ж07), прочности (<р,р, С,.р ) и деформируемости (Егр) глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности, для дорожных районов, выделенных на территории Западной Сибири.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций гарантирована необходимым объёмом статистики, применением современных методов расчёта и инженерного оборудования, обеспечивающих достаточный уровень надёжности результатов математического моделирования и измерений физических величин.

Апробация работы: Материалы диссертации были доложены и обсуждены на конференциях и семинарах: всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей среды» (г. Пермь, 2004г.); I всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (г. Омск, 2006г.); Научно-техническая конференция, посвя-щённая 75-летию НГАСУ (СИБСТРИН) (г. Новосибирск, 2005 г.); научно-техническая конференция «Архитектура и строительство» (г. Томск, 1999г.); научно- техническая конференция «Архитектура и строительство» (г. Томск, 2002г.); научный семинар «Обоснование расчётных значений характеристик свойств глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Тюменской области» (г.Тюмень, 2004г.); межкафедральный научный семинар «Дорожно-климатическое районирование и обоснование расчётных значений характеристик свойств глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Западной Сибири» (г. Омск, 2004г.); научные межкафедральные семинары Томского государственного архитектурно-строительного университета (г. Томск, 2002 - 2006г.). -

Личный вклад автора состоит: .

• в разработке методики проведения комплексных исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грун-

тов, для проектирования нежёстких дорожных одежд, на территориях со слаборазвитой инфраструктурой;

• в получении математической модели формирования влагонакоп-ления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2, 3 типов местности по характеру и степени увлажнения; -

• • в проведении и анализе результатов полевых и лабораторных исследований состава и свойств глинистых грунтов автомобильных дорог Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края;

• в установлении аналитических зависимостей Е, ср, С = f(W) глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд по условию прочности, учитывающие природно-климатические условия районов Западной Сибири;

• в получении научно обоснованных данных для разработки региональных нормативных документов. ■

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 3 стандартах предприятий, 7 статьях, опубликованных в журналах и сборниках трудов, 8 тезисах докладов на конференциях.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка литературы включающего 162 наименования. Объём работы 217 стр., в том числе 15 таблиц, 30 рисунков и 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель исследования, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе обобщены результаты исследований, направленные на учёт региональных природно-климатических условий при проектировании автомобильных дорог. Учёт природно-климатических условий при проектировании транспортных сооружений в настоящее время в основном решают руководствуясь дорожно-климатическим районированием территории страны, разработанным в сороковые-пятидесятые годы прошлого столетия при участии видных учёных В.Ф. Бабкова, A.B. Гербурт-Гейбовича, JI.A. Преферансовой и др. Однако схема дорожно-климатического районирования, нашедшая отражение в ряде нормативных документов несовершенна, требует дальнейшего уточнения и детализации.

Накопленный опыт исследований, приведённый в работах Ю.М. Васильева, М.Н. Гудзинского, Т.А. Гурьева, В.А. Давыдова, В.Н. Ефименко, И.А. Золотаря, В.Д. Казарновского, Б.Б. Каримова, В.П. Корюкова, A.M. Кулижникова, В.А. Лукиной, A.A. Малышева, Ю.Л. Мотылёва, H.A. Пузакова, В.И. Рувинского, В.М. Сиденко, А .Я. Тулаева, В.В. Ушакова, Е.И. Шелопаева, А.И. Шеслера,

А.И.Ярмолинского, В.А. Ярмолинского и мн. др. показывает, что учёт региональных природно-климатических условий при проектировании земляного полотна и дорожных одежд должен предусматривать: изучение местных природно-климатических условий и выявление их особенностей по : сравнению с другими территориями; установление влияния этих особенностей на прочность и устойчивость дорожных конструкций; при необходимости разработку новых требований, норм, конструкций и рекомендаций. .

Среди комплекса расчётных величин, применяемых при проектировании автомобильных дорог с дорожными одеждами нежёсткого типа, специалисты выделяют, показатели влажности, прочности и деформируемости фунтов рабочего слоя земляного полотна. От степени обоснованности их назначения зависят транспортно-эксплуатационные показатели покрытий и сроки службы дорожных одежд.

Вопросам назначения расчётных значений характеристик, влажности, прочности и деформируемости грунта рабочего слоя земляного полотна посвящены работы нескольких поколений отечественных учёных, среди которых можно выделить специалистов в области дорожного грунтоведения М.М. Филатова, П.В. Земятченского, В.В. Охотина, H.H. Иванова,

A.К. Бируля, М.И. Волкова, Г.И. Заславского, H.H. Маслова, В,М. Безрука и др. Их труды были в основе первой отраслевой классификации грунтов, а также современных знаний о физико-механических свойствах, применительно к запросам дорожного строительства.

Немаловажным этапом в развитии дорожного грунтоведения явились исследование водно-теплового режима земляного полотна и разработка методов его регулирования. Систематические полевые и лабораторные наблюдения, выполненные при участии учёных-дорожников Г.Д. Дубелира, Н.В. Орнатского, H.A. Пузакова, А.Я. Тулаева позволили в течение 30-х годов прошлого столетия разработать инженерные решения по обеспечению прочности и устойчивости автомобильных дорог.

Первые попытки теоретически обосновать процессы влагонакопления в сезонно промерзающих грунтах были представлены в работах C.JI. Бастманова, и Н.Г. Швейковского. Развитию теории влагонакопления в промерзающих и оттаивающих грунтах способствовали работы исследователей в различных областях науки, например, геокриологии (A.A. Ананян,

B.А. Кудрявцев, М.И. Сумгин и др.); фундаментостроении (Б.И. Далматов, H.A. Цытович и др.); агрофизики (Б.В. Дерягин, А.Ф. Чудновский и др.).

В настоящее время существует ряд методов моделирования влагонакопления в грунтах промерзающего рабочего слоя земляного полотна. Наиболее полно процессы миграции накопления влаги в земляном полотне автомобильных дорог отражены в работах профессоров И.А. Золотаря, H.A. Пузакова, В.И. Рувинского, В.М. Сиденко, Е.И. Шелопаева, А.И. Ярмолинского и др.

Наблюдения и исследования специалистов СоюздорНИИ и его филиалов, МАДИ (ТУ), СибАДИ, ХАДИ и других организаций позволили нор-

мировать влажность грунтов земляного полотна в зависимости от дорож-но-климатических зон и условий увлажнения местности. Однако возможность применения предложенных значений влажности грунтов ограничена лишь территориями, для которых они были получены. Дифференциация показателей, характеризующих свойства грунтов в пределах огромных по протяжённости и площади дорожно-климатических зон обеспечивает снижение надёжности принимаемых проектных решений.

Учитывая сложившееся к настоящему времени мнение специалистов о влиянии состава на свойства грунтов, далее, в главе представлен анализ работ A.B. Минервина, С.С. Морозова, И.В. Попова, Е.М. Сергеева, касающихся особенностей формирования глинистых грунтов в природных условиях Западной Сибири, на фоне происхождения их на других территориях. . .

Показано, что земляное полотно в зависимости от гидрогеологических условий местности на территории западно-сибирского региона, типа покрытия и условий водоотвода, может увлажняться в основном за счет миграции пленочной и капиллярной влаги, то есть, в жидкой форме.

Анализ работ, ранее выполненных на территории исследования сотрудниками кафедры «Автомобильные дороги» ТГАСУ, свидетельствует, что наибольшее количество влаги в рабочем слое земляного полотна и дополнительных слоях оснований дорожной одежды наблюдают в весенний период, после «мягких» зим, что является следствием процессов, сопровождающих сезонное промерзание и оттаивание конструкций. При этом математическая модель влагонакопления в рабочем слое земляного полотна, принятая при назначении расчётных характеристик грунта на участках 1 типа местности по характеру и степени увлажнения, была получена по результатам изучения водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог юго-восточной части Западной Сибири.

Значительная часть территории Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края характеризуется избыточным увлажнением, а грунтово-гидрологические и климатические её условия предопределяют увлажнение земляного полотна в жидкой форме. Поэтому считали, что для прогнозирования значений влажности грунта земляного полотна при 2 и 3 типах местности по увлажнению можно применить метод профессора И.А. Золотаря, прошедший ранее апробацию на территории Сибири и нашедший отражение в ОДН 218.046-01.

На основании сведений литературного обзора сформулированы цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена вопросам разработки методологии исследований, детальному рассмотрению методов, учитывающих влагонакопление в рабочем слое земляного полотна на участках автомобильных дорог 1-го (глубокое залегание уровня грунтовых вод), 2-го и 3-го типов местности по характеру и степени увлажнения, а также уточнению математической модели влагонакопления, предложенной проф. И.А. Золотарём, в части

учёта особенностей водно-теплового режима сезонно промерзающих автомобильных дорог районов Западной Сибири.

К особенностям территории проведения работ относится неравномерное распределение сети автомобильных дорог. При общей низкой плотности сеть дорог Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края наиболее разветвлена в экономически развитых районах. Определённая часть территории перечисленных административных образований до настоящего времени не имеет автомобильных дорог с дорожными одеждами, в том числе нежёсткого типа. Поэтому на стадии подготовки к проведению исследований была принята методология, предусматривающая выполнение работ по следующей схеме: анализ геокомплексов зонального, интразонального и регионального характера; выделение дорожных районов и выявление территорий их простирания в пределах существующих дорожно-климатических зон, с уточнением дислокации границ последних; теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию методов прогноза влагонакопления в рабочем слое земляного полотна; выполнение полевых и лабораторных работ по испытанию характерных конструкций нежёстких дорожных одежд и грунтов земляного полотна на территориях предварительно выделенных дорожных районов; установление функциональных зависимостей Егр, <ргр, Сгр - /(1Уот) с дальнейшим применением их при нормировании расчётных значений прочности {(ргр> Сгр ) и деформируемости (Е,,р) глинистых грунтов, характерных для дорожных районов на территории исследования.

■ Математическая модель назначения расчётной влажности глинистых грунтов земляного полотна для 2, 3 типов местности по увлажнению, предложенная проф. И.А. Золотарём, включает два этапа вычислений: прогноз осенней влажности (IV1* ), а затем влажности грунта, соответствующей началу оттаивания земляного полотна (1У{!/':г)-

При прогнозировании расчетной осенней влажности (\У<*:) глинистых грунтов земляного полотна в зависимости от местных грунтово-гидрогеологических и мерзлотных условий учтены две основные возможные схемы увлажнения: двустороннего - снизу и сверху и одностороннего - сверху.

Начало периода осеннего влагонакопления характеризуется увеличением среднесуточного количества осадков, повышением относительной влажности воздуха и понижением его температуры, увеличением облачности. Все это, обусловливает преобладание осадков над испарением. Если построить для осенних месяцев график месячных сумм осадков г и испарения Е, то точка пересечения этих графиков определит начало периода осеннего влагонакопления (твл). За окончание периода %вя принята дата наступления среднесуточной температуры воздуха 0°С, приводимая в метеорологических справочниках.

Расчёт осенней влажности, грунта земляного полотна в пределах зоны На выполнен в следующей последовательности.

В зависимости от значения параметра FB„ определяют величину Wf:

IT (1)

Hl

- при Fm, < 0,25

w;r = 0,56 + 0,27-

1 +

iL

H.

xerfc

exp

J 2V^T.

л? .

+1

IL

IL

IL

H„

- при F„„> 0,25

IV"' =0,56 + 0,27

4 -Fm

IL

И.

-exp

1 —

exp

Hl ■Hf^l

4 -F„,

(2)

(3)

где Нв -удаление низа дорожной одежды от уровня грунтовых вод, см; На — глубина активной зоны, см; К1 - коэффициент влагопроводности, см2/час.

Далее, при определении весенней расчётной влажности грунта алгоритм расчёта предполагает вычисление скорости промерзания дорожной конструкции:

¿ир. (4)

где Zkp - критическая глубина промерзания, при которой по мнению специалистов (H.A. Пузаков, А.И. Шеслер) практически затухает процесс неравномерного поднятия покрытия за счёт пучения грунта земляного полотна; тПР - продолжительность промерзания дорожной конструкции.

Считают, что выражение 4 справедливо, когда ZKP < Нзп, здесь Нзп — глубина промерзания грунтов земляного полотна за весь период промерзания.

Однако такой подход в определении показателя, влияющего на величину миграционного потока влаги в зону промерзания, по нашему мнению, недостаточно корректен, поскольку в приведённом случае критическая глубина промерзания не соответствует полной продолжительности периода нахождения грунтового массива в мёрзлом состоянии.

В этой связи считаем возможным при определении прогнозируемой весенней влажности рабочего слоя земляного полотна воспользоваться зависимостью глубины промерзания ZP от суммы отрицательных температур воздуха за зимний период, полученной в регионе исследований для характерной конструкции дорожной одежды.

m- lg (9

+ п,

(5)

где вртр - расчетная (исходя из мягкой зимы) сумма отрицательных граду-со-суток за тпр\ т, п - постоянные коэффициенты.

Прогнозируемую весеннюю влажность грунта рабочего слоя земляного полотна устанавливали из соотношений (6 и 7)

для пылеватых супесей

IV^ = 0,34 + - 0,34) • С0 ; (6)

1УГ

для пылеватых суглинков

\¥?ЕС = 0,39 + - 0,3 9) • С0 > (7)

\УТ

где параметр С0 определяют по зависимости, учитывающей скорость промерзания дорожной конструкции; 0,34 и 0,39 - значения влажности (по жидкой фазе) грунта в зоне льдовыделения.

Для прогнозирования расчётной влажности фунтов рабочего слоя земляного полотна, в условиях 1 типа местности по увлажнению была принята методика, полученная по результатам исследований в юго-восточной части Западной Сибири, проведённых в ТГАСУ, которая позволяет учитывать температурно-влажностный режим отдельных районов региона исследований. При этом пользовались формулой, нашедшей отражение в ОДН 218.1.052-2002:

(8)

где вр- расчетная сумма отрицательных среднесуточных температур воздуха за период октябрь-декабрь, градусо-сутки; Кс - гидротермический коэффициент Селянинова мм/фадусо-сутки; е — коэффициент размерности, равный 0,97.

В третьей главе рассмотрены объекты и методы проведения исследований.

К участкам автомобильных дорог, выбранным для испытаний и отбора проб фунтов на территории исследования предъявляли следующие требования. Участки дорог должны отвечать условиям действующих строительных норм и правил на проектирование и строительство автомобильных дорог; местность, на которой расположены участки дорог должна была иметь характерные для выделенного, дорожного района природно-климатические условия; конструкции земляного полотна и дорожной одежды должны были отражать традиционные решения, не противоречащие требованиям действующих норм и соответствовать типам наиболее распространенным в районе исследования. При выборе участков дорог учитывали наличие в районе гидрометеостанций. Оборудование постов наблюдений на выбранных участках автомобильных дорог предполагало возможность проводить необходимый комплекс визуальных наблюдений и инструментальных исследований.

Полевым наблюдениям предшествовал анализ проектной документации; визуальное изучение состояния объектов наблюдений; уточнение соответствия фактических конструктивно-технологических решений содержанию проектов. Всего на территории исследования для изучения было выбрано 49 участков автомобильных дорог.

По результатам предварительных испытаний, при постоянной надёжности Р = 0,95 значения А и средне квадратичного отклонения устанавливали в каждом конкретном случае. При этом было установлено, что количество измерений, например, показателей прочности (<ргр, Сгр) должно быть не менее 4.

Все испытательное и лабораторное оборудование предварительно подвергали метрологической аттестации в центрах стандартизации и метрологии.

При отборе проб грунтов земляного полотна для лабораторных исследований гранулометрического состава, естественной, относительной, оптимальной влажностей, коэффициента влагопроводности, показателей прочности на обследуемых участках закладывали шурфы по полосе наката на покрытии дорожной одежды. Образцы проб грунта из шурфов или скважин отбирали в пределах рабочего слоя земляного полотна с глубины. 0,1 ...0,2 м. от низа дорожной одежды. Общий модуль упругости дорожной одежды и грунтов земляного полотна определяли при помощи установки для проведения штамповых испытаний.

Лабораторные исследования свойств грунтов выполнены на монолитах и пробах, отобранных при полевых работах с соблюдением правил ГОСТ 12071-84, ГОСТ 30416-96. Определение оптимальной влажности и максимальной плотности осуществлено по ГОСТ 22733-79 стандартным уплотнением. Зависимость объемной плотности скелета грунта от его влажности установлена методом стандартного уплотнения.

Экспериментальные исследования по определению сопротивления грунта срезу, угла внутреннего трения и удельного сцепления фунтов выполнены в соответствии с требованием ГОСТ 12248-96. Сопротивление грунта срезу т; угол внутреннего трения <ргр\ удельное сцепление Срр для глинистых грунтов определены по методу одноплоскостного среза.

Определение гранулометрического состава глинистых грунтов выполнено гидравлическим способом, основанном на различии в скорости падения в воде частиц разной крупности, методом отмучивания в спокойной воде (метод Сабанина), в соответствии с ГОСТ 12536-79.

Минералогический состав образцов грунта исследован дифрактомет-рическим и термогравиметрическим методами. Химический состав грунта установлен калориметрическим методом. Определение значений коэффициента влагопроводности грунтов производили при помощи прибора "ПКВГ-Ф".

В четвёртой главе отражён анализ результатов полевых и лабораторных исследований грунтов. Показаны отличия составов глинистых грун-

тов, сформировавшихся в условиях Западной Сибири и Юга европейской части России. Представлена совокупность математических зависимостей, характеризующих прочность и деформируемость грунтов земляного полотна автомобильных дорог в природно-климатических условиях региона исследований.

При сопоставлении результатов изучения гранулометрических составов глинистых грунтов, сформировавшихся в природно-климатических условиях Западной Сибири и европейской части России, выявлены отличия по содержанию в образцах пылеватых и глинистых фракций. Установлено, что содержание пылеватых фракций в характерных для Западной Сибири суглинках примерно в три раза превышает их количество в суглинках, формирование которых происходило на территории европейского Юга России. Напротив, содержание глинистых фракций в исследуемых грунтах Сибири примерно в два раза ниже, чем в образцах, отбор которых произведён (исследования проф. В.И. Коробкина) в южных районах европейской части России. Исследованиями проб суглинистого грунта, характерного для рассматриваемого региона, зафиксированы рефлексы глинистых минералов трёх основных групп - гидрослюды, каолинита и монтмориллонита. Кристаллические составляющие поликомпонентной системы включают кварц (60,7%), плагиоклаз (15,4%), монтмориллонит (14,5%), а также кальцит, хлорит, микроклин. В работах специалистов, изучающих минералогический состав суглинков, характерных для европейской части РФ, приведены сведения, характеризующие присутствие минералов различных групп в несколько ином количестве, очевидно, зависящем от условий формирования грунтов. Тем не менее, можно считать справедливым предположение, высказанное исследователями ранее о существенном влиянии состава на свойства грунтов.

Одной из характеристик, учитываемой при прогнозировании расчётной влажности грунтов земляного полотна по методу проф. И.А. Золотаря является коэффициент влагопроводности (К/). Значения А"/, как правило, устанавливают в период изысканий или в последующем с использованием образцов фунта, отбор которых производят из земляного полотна. Обширные исследования на территории I и II дорожно-климатических зон позволили установить, что значения коэффициентов влагопроводности, как, собственно, и влажности глинистых грунтов - функция многих переменных (влажность, плотность, температура образцов). Так, например, увеличение влажности оказывает влияние на влагопроводность суглинка, что, очевидно, проявляется в уменьшении поверхностного натяжения воды при повышении температуры, от которой зависит её подвижность. Значения коэффициентов влагопроводности, применявшихся при определении влагонакопления в грунтах, установлены применительно к конкретным дорожным районам в пределах площади распространения дорожно-климатических зон на территории исследования. При этом, например, для глинистых грунтов (супесь пылеватая) земляного полотна автомобильных

дорог Тюменской области интервал разброса К! составил 0,236 - 4,71 см /час.

Для оценки возможности объединения результатов исследований однотипных видов грунтов, установленных на территориях административных образований Западной Сибири, была выполнена статистическая обработка экспериментальных данных, которая включала в себя оценку совокупностей значений, полученных в процессе испытаний, на присутствие «выскакивающих» вариант и проверку возможности объединения серий испытаний в статистические ряды, соответствующие пылеватым супесям и суглинкам. При этом было установлено, что часть экспериментально полученных величин необходимо выбраковать, как ошибочные или не относящиеся к генеральной совокупности. Объединение результатов, полученных для конкретных территорий, в один статистический ряд производили парами, по видам грунта земляного полотна.

Анализ результатов лабораторного испытания образцов фунта, отбор которых произведен из земляного полотна участков автомобильных дорог, выбранных для наблюдений, показал, что значения модуля упругости Егр, угла внутреннего трения <ргр, и удельного сцепления Сгр, экспоненциально зависят от величины относительной влажности W0T. Например, уравнение, выражающее зависимость угла внутреннего трения суглинка пылеватого от относительной влажности, имеет вид:

= 15 + 4738 ,4-е-"'88^, (9)

где <р,р - угол внутреннего трения фунта, град.; IV0т - относительная влажность фунта рабочего слоя земляного полотна в долях от Wr. Теснота связи между исследуемыми параметрами составила 0,89. При аппроксимации отмеченных и приведённых далее зависимостей применяли лицензированный профаммный продукт «Statistica», разработанный компанией «StatSoft».

Для супесей зависимость <ргр - f(WOT) аппроксимирована уравнением вида:

= 18,85 + 94 ,76 -е-4'8^- • (Ю)

В этом случае коэффициент связи между исследуемыми параметрами составил 0,78.

Зависимость удельного сцепления суглинка от его относительной влажности может быть представлена в виде уравнения:

С„=е-№, (11)

где Сгр — удельное сцепление фунта, МПа; Wot - относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна в долях от Wr. Теснота связи между исследуемыми параметрами соответствует R=0,76.

Для супеси зависимость Сгр = f(Wom) имеет следующий вид:

Сгр = e'b-lliVoT ■ (12)

Теснота связи между исследуемыми параметрами составила R = 0,77.

Общий анализ результатов штамповых испытаний грунтов земляного полотна, на территории исследования показывает, что модуль упругости суглинистых грунтов земляного полотна с учётом местных условий изменяется в пределах Егр = 10...73 МПа. Для супесей интервал выявленных значений соответствует Егр = 26...84 МПа.

Отметим, предложенные ранее зависимости, выражающие связь Егр, <ргр, Сгр= /(1Уот) для грунтов земляного полотна степных районов Украины проф. В.М. Сиденко, представлены показательной функцией вида:

Е 03)

*р И" . " гр

где N ии— показатели, зависящие от рода грунта (для суглинков Ы=2П\п - 1,7). Аналогичными функциональными зависимостями оперирует в своих работах И.А. Золотарь.

Статистическая обработка результатов штамповых испытаний позволила установить, что функциональные зависимости Егр = /(ТУвт), как и в случае аппроксимации зависимостей прочностных характеристик глинистых грунтов от относительной влажности (р,р, Срр = /(IV„„^ для природно-климатических условий районов Западной Сибири, можно выразить через экспоненциальную функцию. В частности, модуль суглинистого грунта может быть представлен в виде уравнения:

Е,р =Щ92+3771 47-е~9'7аг°Т > (14)

для супеси пылеватой:

=28,95+ 49297,25-е-14'9^ ^

где Е,,р — модуль упругости грунта, МПа; 1У0Т - относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна в долях от 1УГ.

Предложенные по результатам наших исследований зависимости 9 — 12 и 14 — 15 были применены при назначении расчётных показателей свойств глинистых грунтов на территории Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край).

Сопоставление результатов теоретического и экспериментального определения расчётной влажности грунтов активной зоны земляного полотна оценено коэффициентом линейной корреляции (г), который является теоретически обоснованной мерой тесноты связи между двумя статистически связанными признаками. При этом, значение линейного коэффициента корреляции для осенней относительной влажности 0У°С) составило г = 0,86, а для весенней относительной влажности (ИгрЕС~) — г-0,89, что свидетельствует о достаточно высокой сходимости результатов полученных на основе аналитического решения и путём обработки данных фактических наблюдений за влажностью грунтов земляного полотна.

В пятой главе приведена характеристика дорожных районов, выделенных на территории Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края. Рекомендованы значения расчётных характеристик

влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд по условию прочности. Выполнено экономическое обоснование рекомендаций, представленных в диссертации.

За основу разделения территории Западной Сибири при дорожном районировании принята таксономическая система: зона - подзона — район. При этом дорожный район представляет собой генетически однородную территорию, характеризуемую типичными, свойственными только ей климатом, геологией, рельефом местности и другими геофизическими элементами, внутри которой однотипные дорожные конструкции имеют однородную прочность и устойчивость.

По рельефу территория Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край), в зависимости от частоты чередования отметок, разделена на 5 типов. Первый тип рельефа - равнинный, второй и третий - слабохолмистый и холмистый, четвертый и пятый - гористый и горный.

На равнинной территории Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край) выражена широтная зональность. Наиболее холодной и переувлажненной является крайняя северная часть региона. Избыточное увлажнение характерно для центральной и северной частей исследуемой территории. •

Уточнённая схема дорожного районирования представлена на примере территории Новосибирской области (см. рис 1.).

ТОМС*

»

Рис. 1. Карта дорожно-климатического районирования территории Новосибирской области: II, III, IV - дорожно-климатические зоны; Р, X, Г - подзона по типу рельефа; 1 - 5 - номера дорожных районов

Для расчёта нежёстких дорожных одежд по условию прочности применительно к участкам автомобильных дорог, расположенных на местности 1 типа, когда поверхностный сток обеспечен, а грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи земляного полотна, нормируемые

значения влажности установлены по формуле 8. Показатели, характеризующие особенности климатических условий отдельных районов на территории исследования, установлены с учётом многолетних наблюдений (не менее 25 лет) гидометеорологических станций Западно-Сибирского УГМС. Расчётные значения влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов рекомендованы для проектирования нежёстких дорожных одежд для всех выделенных на территории исследования районов ус-тановленны при уровне надёжности Р = 0,95 и представлены в виде таблиц (см. табл. 1).

При определении расчётных значений влажности грунтов рабочего слоя земляного полотна в условиях 2 и 3 типов местности по увлажнению, а также для установления продолжительности периодов осеннего влагона-копления и промерзания была принята наиболее часто встречающаяся конструкция дорожной одежды - двухслойный асфальтобетон, щебёночное основание и дополнительный слой основания из гравийно-песчаной смеси, характерная для региона исследования.

Результаты определения расчётных значений характеристик грунтов систематизированы в виде таблиц (см. табл. 2).

При расчёте нежестких дорожных одежд на прочность по условию сдвигоустойчивости подстилающего фунта ОДН 218.046-01 рекомендуют учитывать значения сдвиговых характеристик, изменяющихся в зависимости от расчётного числа приложений расчётной нагрузки. Для природно-климатических условий западно-сибирского региона расчётные значения <ргр и Сгр, приведены в табл. 3.

Таблица 1

Расчетные значения характеристик глинистых фунтов (суглинки пылеватые) рабочего слоя земляного полотна в условиях 1 типа местности по характеру и степени увлажнения для дорожных

Индекс дорожного района Административный пункт Влажность W¡n в долях от »V, Модуль упругости МПа /гол внутреннего трения, град. Удельное сиепление, С^, МПа

II Р Л Кыштоека Колывань 0,84 21,0 12 0,048

ИХ 1 Сокур 0.78 23,0 13 0,050

Н.Г.1 Черепанова . 0,80 22,5 13 0,049

Ш.Р.1 Венгерово 0.67 28,5 18 0,056

Ш.Р.2 Болотное 0,79 23,0 13 0,049

III Р.З Татарск Чнстозёрное 0,70 27,0 17 0,054

[П.Р.4 Новосбирск Кочкн 0.61 33,0 22 0,061

Ш.Р.5 Сузун 0,67 28,5 18 0,056

Ш.Х 1 Ордынское 0,77 23,5 14 0,050

, 1V.P1 ■ Купино Карасук 0,67 29,0 18 0,056

Таблица 2

Расчетные значения характеристик глинистых грунтов (суглинок лёгкий пылеватый) земляного полотна для участков дорог с близким залеганием

Коэффициент валаго про водности . К,. сма/час 1 Уровень грунтовых или поверхностных вод от верха земляного полотна Яд, м Расчетные значения показателей грунта

весенняя - • влажность в долях от ИУ"*1 ■ модуль упругости Еф, МПа угол внутреннего трения Ст. град удельное сцепление С», МПа

1 0,5 0,721 14,2 15,90 0,025

1,0 0,631 18,9 17,63 0,040

1,5 0,547 29,0 22.14 0,062

2,0 0,508 37,4 26,34 0,075

2,5 0,495 41,0 28.23 0,080

3,0 0,492 41,9 28,72 0.082

1,5 0.5 0.741 13.6 15,71 0,023

1.0 • 0,645 17,9 17,23 0,038

1,5 0,555 27,7 21,49 0,059

2,0 0,514 35,9 25,56 0,073

2,5 0,500 39,6 27,47 0,078

3,0 0,496 40,7 28,08 0,080

2 0,5 0,759 13.2 15,57 0,021

1,0 0,657 17,1 16,93 0,035

1.5 0,563 26,4 20,90 0,057

2,0 0,519 34,7 24,95 0,071

2.5 0,504 38,5 26,89 0,077

3.0 0,501 39,3 27,32 0,078

0,5 0,775 12,9 15,48 0,019

1.0 0,669 16,4 16,67 0,033

1,5 0,569 25,5 20.49 0.055

2,0 0,524 33,6 24,38 0,069

2,5 0,508 37,4 26,34 0,075

3,0 0,504 38.5 26.89 0,077

Таблица 3

Нормативные значения сдвиговых характеристик глинистых грунтов в зависимости от расчётного числа приложений нагрузки

Расчетная весенняя - Удельное сцепление, С (МПа) при суммарном числе приложений нагрузки (¿7У„) Угол внутреннего трения, р (град) при суммарном числе приложений нагрузки

влажность в долях от №т„ И'/«' 1 !03 10' 10! 10" 1 10' 10' 10' 10'

Суглинки лёгкие пылеватые

0,60 0,047 0,047 0,025 0,022 0,019 18,80 15,67 11,12 8,62 7.05

0,65 0,037 0,029 0,020 0.017 0,014 17,10 12,21 8,96 6,51 5,70

0,70 0,028 0,019 0,013 0,010 0,009 16,16 10,43 7,63 5,84 4,94

0,75 0,022 0,013 0,009 0,007 0,006 15,64 10,33 7,82 5,21 4,17

0,80 0,017 0,011 0,008 0,005 0,003 15,35 9,45 5,90 3.54 2,95

0,90 0,010 0,005 0,005 0,003 0,001 15,11 8,54 4.60 2,89 2.63

Супеси пылеватые

0,60 0,017 0,015 0,010 0,007 0,006 23,98 15,99 11,99 9,33 7,99

0,65 0,012 0,009 0,007 0,006 0,004 22,87 14,93 10,80 8,90 7,62

0,70 0.009 0,007 0,005 0,004 о.ооз 22,01 14,78 10,69 8,80 7,54

0,75 0,006 0,004 0.003 0,002 0,002 21,33 14,00 10,66 8,50 7,30

0.80 0,004 0,003 0,002 0,002 0,001 . 20,79 14,00 9,17 8,50 7,30

Экономический эффект от внедрения рекомендуемых параметров для расчёта дорожных одежд из условия прочности в районах Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край), под-

считанный по приведенным строительным и эксплуатационным затратам в базисном уровне цен 2000г. составляет около 591 тыс. руб. на 1 км дороги.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и реализована методическая схема проведения исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд на территориях со слаборазвитой инфраструктурой, отражающая выделение на обследуемой территории однородных по природно-климатическим условиям дорожных районов; мониторинг существующей сети автомобильных дорог, включающий работы по изучению и испытанию конструкций, отбору проб грунта и лабораторным исследованиям; разработку математических моделей, характеризующих состав и свойства грунтов; назначение их расчётных значений для конкретных дорожных районов.

2. Уточнена математическая модель формирования влагонакопления в рабочем слое земляного полотна применительно к участкам 2, 3 типов местности по характеру и степени увлажнения в части учёта ранее установленной особенности водно-теплового режима автомобильных дорог западно-сибирского региона, состоящей в увеличении количества мигрирующей влаги в промерзающих слоях грунта с уменьшением скорости продвижения зоны льдовыделения до 1,6 см/сутки и менее.

3. Изучен состав глинистых грунтов, распространённых на территории исследования. Установлена особенность формирования гранулометрического и минералогического составов в сравнении с результатами ранее выполненных специалистами исследований на территории юга европейской части Российской Федерации. Показаны существенные отличия в содержании пылеватых и глинистых фракций в связных грунтах. Так, содержание пылеватых фракций в западно-сибирских суглинках примерно в три раза превышает их количество в суглинках на территории европейского Юга России, напротив, содержание глинистых фракций в исследуемых грунтах Сибири примерно в два раза ниже, чем в образцах, отбор которых произведён в южных районах европейской части России. Выявлены отличия, характеризующие минералогический состав сравниваемых образцов грунта. Установлено, что кристаллические составляющие поликомпонентной системы, характерных для Западной Сибири суглинков, включают кварц (60,7 %), плагиоклаз (15,4 %), монтмориллонит (14,5 %), а также кальцит, хлорит и микроклин, суммарная интенсивность дифракционных отражений которых приблизительно равна 3 %. В суглинках южных районов европейских части Российской Федерации исследователи отмечают

- доминирование гидрослюды типа иллита - их содержится не менее 50%, содержание монтмориллонита - 20 - 30%, единичные случаи ко-

гда его менее 10% и более 50%. Каолинита мало, до нескольких процентов.

4. Получена совокупность математических зависимостей, характеризующих влажность, прочность и деформируемость грунтовой среды в природно-климатических условиях региона исследований. Установлено, что значения влажности (W0t). приведённые в ОДН 218.046-01, по сравнению с результатами выполненных в районах Западной Сибири исследований, занижены на 7 - 10% (с учётом типа местности по характеру и степени увлажнения). Рекомендованные ОДН 218.046-01 значения угла внутреннего трения завышены на 17 - 32% по сравнению с результатами фактических исследований. Значения удельного сцепления {С,,р), приведённые в ОДН 218.046-01 для супесей завышены на 14 - 28 %, а для суглинков занижены на 13 - 24 %. Значения модуля упругости (Е,,р) глинистых фунтов по сравнению с расчётными величинами, полученными в результате фактических наблюдений завышены на 25 — 30%. Установленный комплекс характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности нормирован применительно к выделенным в работе дорожным районам.

5. Экономический эффект от внедрения рекомендуемых значений характеристик влажности, прочности и деформируемости глинистых фунтов для расчёта нежёстких дорожных одежд по условию прочности в районах Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край), подсчитанный по приведенным строительным и эксплуатационным затратам в базисном уровне цен 2000г., составляет около 591 тыс. руб. на 1 км автомобильной дороги.

Результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Базуев В.П. Некоторые результаты испытаний фунтов рабочего слоя земляного полотна автомобильных дорог, эксплуатируемых в Новосибирской области/ В.П. Базуев, К.Д. Бычкова, C.B. Ефименко // Архитектура и строительство: тезисы докладов науч.-тех. конф. — Томск, 1999. -С. 36 - 37. (вклад соискателя 80%).

2. Базавлук В.А. Организация полевых работ при обследовании состояния сети автомобильных дорог Новосибирской области/ В.А.Базавлук,

A.A. Миронов, C.B. Ефименко и др.// Архитектура и строительство: тезисы докладов науч.-тех. конф. - Томск, 1999. -С. 37 — 38. (вклад соискателя 65%).

3. Базавлук В.А. Исследование прочностных и деформативных характеристик глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог на территории Новосибирской области/ В.А. Базавлук, C.B. Ефименко,

B.П. Базуев, К.Д. Бычкова// Вестник Том. гос. архитектурно-строит. ун-та. - Томск, 2000. - №1 - С. 291-294. (вклад соискателя 75%).

4. Ефименко В.Н. Теоретическое обоснование дорожно-климатического районирования территории Юго-Востока Западной Сибири/

B.Н. Ефименко, C.B. Ефименко// Вестник Том. гос. архитектурно-строит. ун-та. - Томск, 2001. - №2 - С. 5-9. (вклад соискателя 50%).

5. Агафонов В.В. Назначение диапазона расчётной нагрузки в многослойных конструкциях при штамповых испытаниях автомобильных дорог/ В.В. Агафонов, C.B. Ефименко// Пути повышения качества и эффективности строительства, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: труды всероссийской науч.-практ. конф. — Барнаул, 2001. -С. 227 - 228. (вклад соискателя 75%).

6. Ефименко C.B. Назначение расчётных значений прочностных и деформационных свойств глинистых грунтов Юго-Востока Западной Сибири для проектирования нежёстких дорожных одежд/

C.B. Ефименко, К.Д. Бычкова// Архитектура и строительство: тезисы докладов международной науч.-тех. конф. — Томск, 2002. -С. 68. (вклад соискателя 85%).

7. Полищук А.И. Обоснование характеристик прочности и деформируемости глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд/ А.И. Полищук, C.B. Ефименко// Архитектура и строительство: тезисы докладов международной науч.-тех. конф. - Томск, 2002. -С. 137 - 138. (вклад соискателя 75%).

8. Полищук А.И. Результаты исследования прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог Западной Сибири/ А.И. Полищук, C.B. Ефименко// Актуальные проблемы повышения надёжности и долговечности автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: труды всероссийской науч.-практ. конф. - Барнаул, 2003. -С. 101 - 104. (вклад соискателя 75%).

9. Ефименко C.B. Некоторые особенности формирования состава и свойств глинистых грунтов на территории Западной Сибири/ C.B. Ефименко// Автомобильные дороги/ СибАДИ.- 2004, Омск. - № 2 (9).-С. 19-21.

10. Ефименкр C.B. Штамповые испытания фунтов земляного полотна автомобильных дорог территории Юга Западной Сибири/ С.В.Ефименко// Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей среды: материалы Российской науч.-техн. конф. - Пермь, 2004. — С. 70 — 75.

11. Полищук А.И. Результаты исследования свойств глинистых фунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд/ А.И. Полищук, С.В.Ефименко// 62-ая науч.-тех. конф НГАСУ (Сибстрин): тезисы докладов науч.-техн. конф. -Новосибирск, 2005. — С. 92. (вклад соискателя 75%).

12. Полищук А.И. Расчётные значения характеристик глинистых фунтов для проектирования автомобильных дорог/ А.И. Полищук, C.B. Ефименко// Известия высших учебных заведений, Строительство - 2005г. - №8. - С . 66 - 71. (вклад соискателя 75%).

13. Ефименко C.B. Исследования состава и свойств глинистых грунтов районов Западной Сибири для назначения их расчётных характеристик/ C.B. Ефименко// Вестник Том. гос. архитектурно-строит. ун-та. -Томск, 2005.-№ 1 (10)-С. 213-220.

14. Ефименко C.B. Расчётные значения глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог в районах Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край)/ C.B. Ефименко// Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений: Материалы I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 24-26 мая 2006 г. - Омск, 2006. — (Книга I.) - С. 53 -60.

15. Ефименко C.B. Обоснование значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Западной Сибири/ C.B. Ефименко// Транспорт: наука, техника и управление, Москва - 2006. - №7. - С . 28 — 30.

16. СТП - ГУП «Алтайавтодор» 32-03-2001. Расчётные значения характеристик глинистых фунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Алтайского края. — Барнаул, 2001. —28с.

17. СТП - ТОДДФиАД 32-03-2002. Расчётные значения глинистых футов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Томской области. - Томск, 2002. - 27с.

18. СТП - ТУ АД 32-03-2000. Расчётные значения глинистых фунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Новосибирской области. - Новосибирск, 2000. — 32с.

Изд. лиц.№ 021253 от 31.10.97. Подписано в печать 18.09.06 Формат 60x90/ 16. Бумага офсет. Гарнитура Тайме Уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ № 334

Издательство ТГАСУ, 634021, г. Томск, пл. Соляная, 2 Отпечатано с оригинал-макета ООП ТГАСУ 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Расчётные условия, характеристики и показатели грунтов, применяемые при проектировании нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности.

1.2. Особенности формирования состава и свойств глинистых грунтов на территории исследования.

1.3. Анализ методов определения расчётной влажности при различных схемах увлажнения рабочего слоя земляного полотна.

1.3.1. Особенности увлажнения грунтов рабочего слоя земляного полотна на территории исследования.

1.3.2. Методы прогнозирования влажности грунтов земляного полотна в условиях глубокого залегания уровня грунтовых вод.

1.3.3. Методы прогнозирования влажности грунтов земляного полотна при близком залегании уровня грунтовых вод.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛАГОНА-КОПЛЕНИЯ В ГРУНТАХ РАБОЧЕГО СЛОЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА.

2.1. Назначение методической схемы исследований.

2.2. Уточнение теоретических положений при обосновании влагонакопления в рабочем слое земляного полотна для участков автомобильных дорог с близким залеганием уровня грунтовых вод.

2.2.1. Прогноз осенней влажности грунтов в рабочем слое избыточно увлажнённого земляного полотна.

2.2.2. Прогноз зимнего влагонакопления в рабочем слое избыточно увлажнённого земляного полотна.

2.3. Условия назначения расчётной влажности грунтов рабочего слоя земляного полотна при глубоком залегании уровня грунтовых вод.

2.4. Выводы по главе 2.

3. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ПОЛЕВЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ.

3.1. Характеристика участков автомобильных дорог, выбранных для обследования на территории Западной Сибири (II, III, IV дорожно-климатические зоны).

3.2. Методы и приборы проведения полевых обследований автомобильных дорог региона.

3.3. Методы и приборы для лабораторных исследований состава и свойств глинистых грунтов.

3.4. Выводы по главе 3.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (II, III, IV дорожно-климатическийе зоны).

4.1. Состав глинистых грунтов бассейна р. Обь.

4.2. Анализ результатов полевых и лабораторных исследований свойств глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог территории исследования.

4.2.1. Анализ влажностных свойств глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог.

4.2.2. Анализ прочностных характеристик глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог.

4.3. Анализ результатов полевых исследований деформируемости глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог.

4.4. Анализ достоверности результатов теоретического моделирования влажности грунтов рабочего слоя земляного полотна.

4.5. Выводы по главе 4.

5. НАЗНАЧЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ВЛАЖНОСТИ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМИРУЕМОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ ДОРОЖНЫХ РАЙОНОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ.

5.1. Характеристика дорожных районов, выделенных на территории Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края.

5.2. Определение расчётных характеристик глинистых грунтов рабочего слоя земляного полотна в условиях 1 типа местности по характеру и степени увлажнения.

5.3. Определение расчётных характеристик глинистых грунтов рабочего слоя земляного полотна в условиях 2 и 3 типов местности по характеру и степени увлажнения.

5.4. Обоснование экономической эффективности 128 рекомендаций.

Актуальность работы. Срок службы транспортных сооружений в значительной мере зависит от качества их проектирования. К сожалению, действующие в Российской Федерации нормы и правила проектирования автомобильных дорог не в полной мере учитывают специфику природно-климатических условий отдельных регионов. Например, рекомендуемые, отраслевыми дорожными нормами расчётные значения характеристик влажности, прочности и деформируемости грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд преимущественно были получены по результатам исследований в Европейской части Российской Федерации, а для остальных территорий назначены, часто без достаточного обоснования. Поэтому, не случайно, ОДН 218.046-01, при проектировании дорожных одежд для конкретных объектов, предлагает (п.п. 1.7, 2.37, 3.28) учитывать данные регионального научно-практического опыта.

Вместе с тем, актуальность исследований, направленных на обоснование значений характеристик грунтов земляного полотна для качественного проектирования автомобильных дорог в интенсивно осваиваемых районах страны, например, в западно-сибирском регионе, обусловлена низкой плотностью сети транспортных сооружений, недостаточной изученностью особенностей формирования состава, например, широко распространённых в Западной Сибири глинистых грунтов, необходимостью уточнения границ дорожно-климатических зон и существующих моделей, характеризующих физико-механические и другие свойства грунтов среды в конкретных природно-климатических условиях. Решение перечисленных вопросов может способствовать улучшению качества проектирования транспортных сооружений на недостаточно изученных территориях, а также сокращению затрат на преждевременные ремонты автомобильных дорог.

Актуальность диссертационной работы подтверждается выполнением её разделов по госбюджетной теме: Программы Министерства образования и науки Российской Федерации: Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники. Подпрограмма 211. Архитектура и строительство. Регистрационный номер/ НИР: 07.01.043.

Объект исследования - глинистые грунты земляного полотна автомобильных дорог.

Предмет исследования - состав и свойства глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог, методы обоснования расчётных значений характеристик прочности и деформируемости для проектирования нежёстких дорожных одежд.

Методы исследований - теоретические и экспериментальные, включающие математическое моделирование.

Цель работы - обоснование расчётных значений характеристик глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности во II, III и IV дорожно-климатических зонах Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край).

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы следующие задачи:

1. Уточнить дислокацию границ II - III и III - IV дорожно-климатических зон, детализировать районирование региона исследования для проектирования автомобильных дорог.

2. Выполнить мониторинг сети автомобильных дорог, исследовать состав и свойства глинистых грунтов, сформировавшихся в природно-климатических условиях региона.

3. Уточнить математическую модель влагонакопления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2, 3 типов местности по увлажнению с учётом особенностей протекания водно-тепловых процессов на территории с глубоким сезонным промерзанием грунтов.

4. Установить закономерности изменения характеристик прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог Западной Сибири в зависимости от их влажности.

5. Выполнить территориальное нормирование расчётных значений влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для дорожных районов, выделенных на территории западно-сибирского региона.

Научная новизна работы заключается в изучении связей и закономерностей, характеризующих состав и свойства глинистых грунтов, способствующих обеспечению качества проектирования и, соответственно, экономичности эксплуатации транспортных сооружений.

1. Разработана методическая схема проведения исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд на территориях со слаборазвитой инфраструктурой.

2. Уточнена математическая модель формирования влагонакопления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2, 3 типов местности по характеру и степени увлажнения в части учёта особенностей промерзания дорожных конструкций в условиях протекания водно-тепловых процессов, характерных для II-IV дорожно-климатических зон Западной Сибири.

3. Предложены графические и корреляционные зависимости, отражающие изменение характеристик прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна в зависимости от их влажности в западно-сибирском регионе

Практическая значимость и реализация работы 1. Практическая значимость состоит:

• в уточнении дислокации границ II - III и III - IV дорожно-климатических зон, детализировании районирования территории исследования для целей проектирования автомобильных дорог, на основе анализа модели, включающей факторы азонального, зонального, интразонального и регионального геокомплексов; в территориальном нормировании расчётных значений характеристик глинистых грунтов, учитывающем природно-климатические условия западно-сибирского региона (Томская, Новосибирская, Тюменская области и Алтайский край) для организаций, проектирующих автомобильные дороги. 2. Результаты исследований внедрены: в Территориальных управлениях автомобильных дорог Томской области (СТП - ТОДДФиАД 32-03-2002. Расчётные значения глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Томской области (введён в действие приказом № 10-П от 20 января 2003г.)); Новосибирской области (СТП -ТУ АД 32-03-2000. Расчётные значения глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Новосибирской области (введён в действие приказом № 20 от 17 марта 2000г.)); Алтайского края (СТП - ГУЛ «Алтайавтодор» 32-03-2001. Расчётные значения характеристик глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Алтайского края (введён в действие приказом № 19-04/ 1186 от 5 декабря 2003г.)); в проектных организациях. С применением результатов исследований, приведённых в диссертационной работе, запроектированы автомобильные дороги «Новосибирск-Томск», «118 км а/д К-17р -Камень на Оби» на участке с Кирза - граница Алтайского края (в

Новосибирской области) и «Томск-Мариинск» на участке км 0 - км 5 (в Томской области) (даты выдачи справки 17 марта 2005г.);

• в Томском государственном архитектурно-строительном университете при чтении лекций для студентов и аспирантов дорожно-строительного факультета по специальности 270205 «Автомобильные дороги». На защиту выносятся:

1. Методика проведения комплексных исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд на территориях со слаборазвитой инфраструктурой.

2. Математическая модель формирования влагонакопления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2,3 типов местности по характеру и степени увлажнения

3. Результаты полевых и лабораторных исследований свойств глинистых грунтов автомобильных дорог Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края.

4. Аналитические зависимости Егр, (ргр, Сгр = /(¡У0т), характеризующие свойства глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд по условию прочности, учитывающие природно-климатические условия районов Западной Сибири.

5. Территориально нормированные расчётные значения влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности, для дорожных районов, выделенных на территории Западной Сибири.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций гарантирована необходимым объёмом статистики, применением современных методов расчёта и инженерного оборудования, обеспечивающих достаточный уровень надёжности результатов математического моделирования и измерений физических величин.

Апробация работы: Материалы диссертации были доложены и обсуждены на конференциях и семинарах: всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей среды» (г. Пермь, 2004г.); I всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (г. Омск, 2006г.); научно-техническая конференция, посвященная 75-летию НГАСУ (СИБСТРИН) (г. Новосибирск, 2005 г.); научно-техническая конференция «Архитектура и строительство», (г. Томск, 1999г.); научно-техническая конференция «Архитектура и строительство», (г. Томск, 2002г.); научный семинар «Обоснование расчётных значений характеристик свойств глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Тюменской области» (г. Тюмень, 2004г.); межкафедральный научный семинар «Дорожно-климатическое районирование и обоснование расчётных значений характеристик свойств глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Западной Сибири» (г. Омск, 2004г.); научные межкафедральные семинары Томского государственного архитектурно-строительного университета (г. Томск, 2002 - 2006г.).

Личный вклад автора состоит:

• в разработке методики проведения комплексных исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов, для проектирования нежёстких дорожных одежд, на территориях со слаборазвитой инфраструктурой;

• в получении математической модели формирования влагонакопления в рабочем слое земляного полотна автомобильных дорог применительно к участкам 2,3 типов местности по характеру и степени увлажнения;

• в проведении и анализе результатов полевых и лабораторных исследований состава и свойств глинистых грунтов автомобильных дорог Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края;

• в установлении аналитических зависимостей Е, ср, С = f(W) глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд по условию прочности, учитывающие природно-климатические условия районов Западной Сибири;

• в получении научно обоснованных данных для разработки региональных нормативных документов.

Структура диссертации. Во введении приведена общая характеристика работы. В первой главе дано обобщение причин, вызывающих необходимость уточнения характеристик влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог районов Западной Сибири по условию прочности. Основываясь на результатах исследований И.А. Золотаря, М.Б. Корсунского, H.A. Пузакова, В.И.Рувинского, В.М. Сиденко, Е.И. Шелопаева, А.И. Ярмолинского, учитывая существующие проблемы проектирования, а также нерешенные вопросы теории и практики, сформулированы цель и задачи исследований. Вторая глава посвящена вопросам разработки методологии исследований включающим анализ прогнозирования влагонакопления в грунтах земляного полотна при близком и глубоком залегании уровня грунтовых вод.

Представлены математические модели, позволяющие установить расчётные значения влажности грунтов земляного полотна автомобильных дорог на территории исследований при 1, 2 и 3 типах местности по характеру и степени увлажнения. В третей главе рассмотрены методы и приборы, применяемые при экспериментальных работах, по исследованию состава и свойств глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог.

Рассмотрены характеристики участков дорог, выбранных для обследования на территории западно-сибирского региона. В четвёртой главе отражён анализ результатов полевых и лабораторных исследований состава и свойств глинистых грунтов. Показаны отличия составов глинистых грунтов, сформировавшихся в условиях Западной Сибири и Юга европейской части России. Представлена совокупность математических зависимостей, характеризующих прочность и деформируемость грунтов земляного полотна автомобильных дорог в природно-климатических условиях региона исследований. В пятой главе приведена характеристика дорожных районов, выделенных на территории Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края. Рекомендованы значения расчётных характеристик влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов земляного полотна для проектирования нежёстких дорожных одежд по условию прочности. Выполнено экономическое обоснование рекомендаций, представленных в диссертации.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 18 публикациях, в том числе в 3 стандартах предприятия, 7 статьях, опубликованных в журналах и сборниках трудов, 8 тезисах докладов на конференциях.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка литературы, включающего 162 наименования. Объём работы 217 стр., в том числе 15 таблиц, 30 рисунков и 11 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и реализована методическая схема проведения исследований по уточнению расчётных значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд на территориях со слаборазвитой инфраструктурой, отражающая выделение на обследуемой территории однородных по природно-климатическим условиям дорожных районов; мониторинг существующей сети автомобильных дорог, включающий работы по изучению и испытанию конструкций, отбору проб грунта и лабораторным исследованиям; разработку математических моделей, характеризующих состав и свойства грунтов; назначение их расчётных значений для конкретных дорожных районов.

2. Уточнена математическая модель формирования влагонакопления в рабочем слое земляного полотна применительно к участкам 2, 3 типов местности по характеру и степени увлажнения в части учёта ранее установленной особенности водно-теплового режима автомобильных дорог западно-сибирского региона, состоящей в увеличении количества мигрирующей влаги в промерзающих слоях грунта с уменьшением скорости продвижения зоны льдовыделения до 1,6 см/сутки и менее.

3. Изучен состав глинистых грунтов, распространённых на территории исследования. Установлена особенность формирования гранулометрического и минералогического составов в сравнении с результатами ранее выполненных специалистами исследований на территории юга европейской части Российской Федерации. Показаны существенные отличия в содержании пылеватых и глинистых фракций в связных грунтах. Так, содержание пылеватых фракций в западносибирских суглинках примерно в три раза превышает их количество в суглинках на территории европейского Юга России, напротив, содержание глинистых фракций в исследуемых грунтах Сибири примерно в два раза ниже, чем в образцах, отбор которых произведён в южных районах европейской части России. Выявлены отличия, характеризующие минералогический состав сравниваемых образцов грунта. Установлено, что кристаллические составляющие поликомпонентной системы, характерных для Западной Сибири суглинков, включают кварц (60,7 %), плагиоклаз (15,4 %), монтмориллонит (14,5 %), а также кальцит, хлорит и микроклин, суммарная интенсивность дифракционных отражений которых приблизительно равна 3 %. В суглинках южных районов европейских части Российской Федерации исследователи отмечают доминирование гидрослюды типа иллита - их содержится не менее 50%, содержание монтмориллонита - 20 - 30%, единичные случаи когда его менее 10% и более 50%. Каолинита мало, до нескольких процентов.

4. Получена совокупность математических зависимостей, характеризующих влажность, прочность и деформируемость грунтовой среды в природно-климатических условиях региона исследований. Установлено, что значения влажности (И^ог), приведённые в ОДН 218.046-01, по сравнению с результатами выполненных в районах Западной Сибири исследований, занижены на 7 - 10% (с учётом типа местности по характеру и степени увлажнения). Рекомендованные ОДН 218.046-01 значения угла внутреннего трения (<ргр) завышены на 17 - 32% по сравнению с результатами фактических исследований. Значения удельного сцепления (Сгр), приведённые в ОДН 218.046-01 для супесей завышены на 14 - 28 %, а для суглинков занижены на 13 -24 %. Значения модуля упругости (Егр) глинистых грунтов по сравнению с расчётными величинами, полученными в результате фактических наблюдений завышены на 25 - 30%. Установленный комплекс характеристик глинистых грунтов, для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог по условию прочности нормирован применительно к выделенным в работе дорожным районам.

5. Экономический эффект от внедрения рекомендуемых значений характеристик влажности, прочности и деформируемости глинистых грунтов для расчёта нежёстких дорожных одежд по условию прочности в районах Западной Сибири (Томская, Тюменская, Новосибирская области и Алтайский край), подсчитанный по приведенным строительным и эксплуатационным затратам в базисном уровне цен 2000г., составляет около 591 тыс. руб. на 1 км автомобильной дороги.

1. Агроклиматические ресурсы Томской области. - JL: Гидрометеоиздат,1975.- 148с.

2. Анаияи A.A. Исследование процессов перемещения влаги и образование сегрегационного льда в промерзающих и мерзлых горных породах/ A.A. Ананян//Труды Гидропроекта.-М.: 1960.-вып.З-С. 121-148.

3. Апестин В.К. Испытание и оценка прочности нежёстких дорожных одежд./ В.К. Апестин, A.M. Шак, Ю.М. Яковлев. М.: Транспорт, 1977. -112с.

4. Бастамов C.JI. О роли парообразного перераспределения влаги в замерзающих и мёрзлых грунтах/ C.JI. Бастамов// Регулирование водного режима дорожных оснований. М.: Дориздат, 1946. - вып. 6 - С. 129 -163.

5. Бастамов C.JI. Опыт прогноза пучинных явлений на автомобильных дорогах/ C.JI. Бастамов// Труды ДорНИИ. 1941. - С. 343 - 360.

6. Бируля А.К. Полотно и покрытия автомобильных дорог в зоне сухих степей/ А.К. Бируля// Труды ХАДИ. 1949. - вып. 13 - С. 5 - 33.

7. Бируля А.К. Проектирование автомобильных дорог, часть I/ А.К. Бируля. М.: Автотрансиздат, 1961. - 499с.

8. Бируля А.К. Устойчивость грунтов дорожного полотна в степных районах/ А.К. Бируля, В.И. Бируля, П.А. Носич М.: Дориздат, 1951. -176с.

9. Бируля А.К. Эксплуатационные качества автомобильных дорог/ А.К. Бируля.-М.: Транспорт, 1961.- 135с.

10. Ю.Большов JI.H Таблицы математической статистики/ JI.H. Болыыов, Н.В.

11. Смирнов. М.: Наука, 1983.-416с. 11.Борьба с пучинами на железных и автомобильных дорогах. - М.: «Транспорт», 1965. - 216 с.

12. Бредюк Г.П. Способы выявления эпюр интенсивности пучения промерзших грунтов/ Г.П. Бердюк// Борьба с пучинами на железных и автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1965. - С. 147 - 159.

13. Будников А.Н. Формула для определения глубины промерзания для водопроводных труб/ А.Н. Будников// Водоснабжение и санитарная техника. 1938. - № 7 - С. 32 - 43.

14. Венецкий И.Г. Теория вероятностей и математическая статистика/ И.Г. Венецкий, Г.С. Кильдешев// Учебное пособие для студентов математических специальностей вузов-М.: Статистика, 1975.-264с.

15. Вентцель Е.С. Теория вероятностей/ Е.С.Вентцель. М.: Высшая школа, 2001.-575с.1 б.Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд/ под ред. H.A. Золотаря, H.A. Пузакова, В.М. Сиденко. М.: Транспорт, 1971-416с.

16. Гарманов E.H. Экономическая эффективность дорожного хозяйства/ E.H. Гарманов. М.: Транспорт, 1984. - 174с.

17. Герасимов В.Н. Руководство по рентгеновскому изучению минералов/ В.Н. Герасимов, Е.М. Доливо-Добровольская, И.Е. Каменцев и др.: Под ред. В.А. Франк-Каменецкого. JL: Недра, 1975. - 399с.

18. Гидрогеология СССР, т. XVII. Л.: Недра, 1972. - 398с.

19. Глобус A.M. О термоградиентных механизмах миграции почвенной и грунтовой влаги и передвижение воды в промерзающем грунте/ A.M. Глобус. М.: Почвоведение, 1962. - №2 - С. 7 - 18.

20. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика/ В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк., 2001. - 479с.

21. Гольдштейн М.Н. Деформация земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании/ М.Н. Гольдштейн// Труды Всесоз. НИИ ж/д тр-та. М.: Трансжелдориздат, 1948. - вып. 16- 211с.

22. Гончарова JI.B. Термозакрепление грунтов с использованием СВЧ-энергии в целях создания грунтоматериалов/ Л.В. Гончарова, В.И.

23. Баранова, JI.A. Бабин и др.// Обеспечение надёжности транспортных сооружений в условиях Сибири/ Томск: Изд-во Том. Ун-та, 1993. С. 32 -38.

24. Горшков B.C. Термография строительных материалов./ В.С Горшков. -М.: Стройиздат, 1968.-238с.

25. ГОСТ 12071-84. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 8с.

26. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. -100с.

27. ГОСТ 12536-74. Грунты. Метод лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного составов.- М.: Изд-во стандартов, 1982. 24с.

28. ГОСТ 20522-96. Грунты. Метод статистической обработки результатов определений характеристик. -М.: Изд-во стандартов, 1997. -22с.

29. ГОСТ 22733-79 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.- М.: Изд-во стандартов, 1981. Юс.

30. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. М.: Изд-во стандартов, 1996. -32с.

31. ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.-М.: Изд-во стандартов, 1997. 22с.

32. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 24с.

33. Грим Р.Э. Физико-механические свойства грунтов, глинистые минералы/ Р.Э. Грим; пер. с англ. Е.И. Терёхина// Проблемы инженерной геологии: (сб. статей). М.: Мир, 1964. - С. 11 - 29.

34. Далматов Б.И. Вопросы инженерной подготовки территории для строительства в районах глубокого сезонного промерзания грунтов в Западной Сибири/ Б.И. Далматов// Труды ЛИСИ. Л.: 1970. - вып. 61 - С. 5-11.

35. Дерягин Б.В. Основные закономерности движения воды в почве при различном увлажнении/ Б.В. Дерягин, Колясев Ф.Е., Мельникова М.К.// Сборник трудов по агрофизике/ Агрофиз. Ин-т ВССР. Акад. с.-х. наук им. Ленина. 1956. - вып. 6 - С. 170 - 181.

36. Дмитриев Е.А. Об оценке достаточного объёма выборочных наблюдений// Закономерности пространственного варьирования с учётом свойств почв и информационно-статистические методы их изучения. М.: Наука, 1970. -С. 200-209.

37. Дубелир Г.Д. Эксплуатация грунтовых дорог/ Г.Д Дубелир. Л.: Гострансиздат, 1934.-488с.

38. Ефименко В.Н. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог при глубоком промерзании грунтов (На примере Юго-Востока Западной Сибири)/ В.Н. Ефименко// Диссерт. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1978. 216с.

39. Ефименко В.Н. Закономерности изменения состава и свойств связных грунтов в процессе термического упрочнения/ В.Н.Ефименко, В.ЕОльховатенко., Ю.М.Чарыков// Геоэкология. Инженерная геология. Гидрология. Геокриология. Томск, 1993. - №1. - с.89-93

40. Ефименко В.Н. Обеспечение надежности дорожных одежд автомобильных дорог юго-восточной части Западной Сибири/ В.Н. Ефименко// Исследование транспортных сооружений. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1982. - С. 41-45.

41. Ефименко В.Н. Плазменная обработка гранулированного глинистого грунта при производстве керамического материала для строительстваоснований дорожных одежд автомобильных дорог/ Диссертация на соискание ученой степени док. тех. наук. Томск, 1994. - 377с.

42. Ефименко В.Н. Теоретическое обоснование дорожно-климатического районирования территории Юго-Востока Западной Сибири/ В.Н. Ефименко, C.B. Ефименко// Вестник Том. гос. архитектурно-строит. унта. Томск, 2001. - №2 - С. 5-9.

43. Ефименко C.B. Исследования состава и свойств глинистых грунтов районов Западной Сибири для назначения их расчётных характеристик/ C.B. Ефименко// Вестник Том. гос. архитектурно-строит. ун-та. Томск, 2005.-№1(10)-С. 213-220.

44. Ефименко C.B. Некоторые особенности формирования состава и свойств глинистых грунтов на территории Западной Сибири/ C.B. Ефименко// Автомобильные дороги/ СибАДИ.- 2004, Омск. № 2 (9) - С. 19-21.

45. Ефименко C.B. Обоснование значений характеристик глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Западной Сибири/ C.B. Ефименко// Транспорт: наука, техника и управление, Москва 2006. - №7. - С . 28 - 30.

46. Ефименко C.B. Результаты исследования свойств глинистых грунтов для проектирования нежёстких дорожных одежд/ С.В.Ефименко// 62-ая науч.-тех. конф НГАСУ (Сибстрин): тезисы докладов науч.-техн. конф. -Новосибирск, 2005. С. 92.

47. Золотарь И.А. Теоретические основы применения тонкодисперсных грунтов для возведения земляного полотна автомобильных дорог в северных районах области многолетнемёрзлых грунтов/ И.А. Золотарь. -Л.: Изд-во ВАТТ, 1961. 422с.

48. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежёсткого типа ВСН 46-72/ М-во транспортного стр-ва СССР. М.: Транспорт, 1973. - 112с.

49. Инструкция по расчету дорожных одежд нежесткого типа: ВСН 46-83/ М-во транспортного стр-ва СССР. М.: Транспорт, 1985. -158с.

50. Киряков Е.И. Краткосрочный прогноз состояния нежёстких дорожных одежд в районах с глубоким сезонным промерзанием грунтов/ Е.И. Киряков// Автореферат диссерт. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2001. - 23с.

51. Колосков П.И. К изучению роли сезонной мерзлоты в формировании почвы/ П.И. Колосков// Мерзлотоведение. 1946. - №1 - С. 23 - 30.

52. Корсунский М.Б. Прогнозирование расчётной влажности грунтов земляного полотна/ М.Б. Корсунский, В.Н. Гайворонский, П.Д. Россовский// Труды Союздорнии. Вып. 76. М.: 1975. - С. 5 - 29.

53. Кривисский A.M. Конструирование и расчёт дорожных одежд по местному и придельному равновесию/ A.M. Кривисский. М.: Автотрансиздат, 1963. - 76с.

54. Кудрявцев В.А. Новая методика определения глубины промерзания грунтов/ В.А. Кудрявцев// «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1971.-№6-С. 35-36.

55. Лапкин Г.И. Определение глубины промерзания грунтов для целей фундаментостроения/ ГИ. Лапкин// Труды института оснований и фундаментов. М., 1955. - № 26 - С. 13 - 37.

56. Леонович И.И. Механика земляного полотна/ И.И. Леонович, Н.П. Вырко. Минск, Изд-во Наука и техника, 1975. - 232с.

57. Лукьянов B.C. Расчёт глубины промерзания грунтов/ B.C. Лукьянов, М.Д.Головко// Труды ЦНИС. М.: Трансжелдориздат, 1957. - вып. 23 -164с.

58. Лысенко М.П. Состав и физико-механические свойства грунтов/ М.П. Лысенко. М.: Недра, 1980. - 272с.

59. Мезенцев B.C. Гидролого-климатическая характеристика ЗападноСибирской равнины/ B.C. Мезенцев, И.А. Карнацевич// Тепловой и водный режим некоторых районов Сибири. Л.: Наука, 1970. - С. 23-42.

60. Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации, (МДС 81-35. 2004)/ Госстрой России/ М., 2004 -72с.

61. Методические указания по определению величины накладных расходов в строительстве, (МДС 81-33. 2004)/ Госстрой России/ М., 2004 33с.

62. Мотылёв Ю.Л. Устойчивость земляного полотна автомобильных дорог в засушливых и пустынных районах/ Ю.Л. Мотылёв М.: Транспорт, 1969. -230с.

63. Мурашко М.Г. Новые представления о процессе промерзания влажных грунтов/ М.Г. Мурашко// Инж. Физический журнал. 1958. - №1 - С.96-99.

64. Оценка прочности нежёстких дорожных одежд: ОДН 218.1.052-2002./ Гос. служба дор. хоз-ва М-ва транспорта Российской Федерации/ М., 2003. -80с.

65. Пановский Г.А. Статистические методы в метеорологии/ Г.А. Пановский, Г.В. Брайер. JL: Гидрометеоиздат, 1972. - 210с.

66. Паспорт. Прибор для определения коэффициента влагопроводности грунтов "ПКВГ-ФУТУРУМ" Санкт-Петербург, 2003. - 24с.

67. Пикулевич Л.Д. О стадийности процессов промерзания и изменения влажности в сезоннопромерзающих грунтах/ Л.Д. Пикулевич// Мерзлотные исследования. М.: Изд-во МГУ, 1963. - вып.З - С. 158 -168.

68. Повышение надёжности автомобильных дорог/ под. ред. И.А.Золотаря. -М.: Транспорт, 1977. 138с.

69. Полянская К.С. Исследование морозного пучения городских дорог/ К.С. Полянская// Автореферат диссерт. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л., 1976. 20с.

70. Полячек И. Принципы защиты дорожных одежд от морозных деформаций/ И. Полячек, H.H. Попов.// Труды ЛИСИ. Л., 1975. - № 108 -С. 60-67.

71. Пономарев В.П. Пучины на железных дорогах и методы борьбы с ними/ В.П. Понаморев. М.: Трансжелдориздат, 1952. - 255с.

72. Попов И.В. Инженерная геология СССР. Часть III/ И.В. Попов. М.: Изд-во Московского университета, 1969. С. 178 - 186.

73. Порхаев Г.В. О нормативной глубине промерзания грунтов для целей фундаментостроения/ Г.В. Порхаев, В.Ф.Жуков// Основания, фундаменты и механика грунтов, 1971. №6 - С. 33 - 34.

74. Пособие по определению сметной стоимости ремонтно-строительных работ/ Томский центр ценообразования в строительстве/ Томск, 2005 -104с.

75. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог: ОДН 218.0.006-2002./-М., 2002 134с.

76. Преферансова J1.A. Расчётная влажность грунтов земляного полотна и методы её определения/ J1.A. Преферансова// Автомобильные дороги.1966.-№ 1-е. 17-18.

77. Пузаков H.A. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог/ H.A. Пузаков. М.: Автотрансиздат, 1960. - 168с.

78. Пузаков H.A. Теоретические основы накопления влаги в дорожном полотне и их практическое применение/ H.A. Пузаков// Проектирование и сооружение земляного полотна железных и автомобильных дорог. М.: Изд-во АН СССР, 1950. - С. 58 - 88.

79. Разработка методики прогноза весеннего состояния автомобильных дорог в Кемеровской области// Отчёт НИР/ ТГАСА. Руководитель темы В.Н. Ефименко. Отчёт депонирован в ВНТИЦ. ГР 01950005057; Инв. №02960004901.-Томск, 1995.-39с.

80. Регулирование водно-теплового режима земляного полотна в городских условиях/ под общей редакцией А.Я. Тулаева. М.: Высшая школа, 1972.- 121с.

81. Резник A.A. Методы анализа природных вод/ A.A. Резник, Е.П. Муликовская, И.Ю.Соколов. М.: Недра, 1970. - 488с.

82. Рувинский В.И. Оптимальные конструкции земляного полотна на основе регулирования водно-теплового режима/ В.И. Рувинский. М.: Транспорт, 1982.- 166с.

83. Рувинский В.И., Технико-экономическая эффективность применения тепло- и водоизолирующих слоев для обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна и дорожных одежд/ В.И. Рувинский, В.И. Чуев// Труды Союздорнии, вып.76. М.: 1975. - С.59 -81.

84. Сергеев Е.М. Сущность процесса облессования в подзолистой зоне/ Е.М.Сергеев, А.В.Минервин.// Вестник Моск. ун-та. Сер. геол., 1960.-№3. -С. 3-14.

85. Сиденко В.М. Автомобильные дороги (Совершенствование методов проектирования и строительства)/ В.М. Сиденко, О.Т. Батраков и др. -Киев: Бущвельник, 1973. -278с.

86. Сиденко В.М. О расчётном состоянии грунтовых оснований дорожных покрытий в степных районах/ В.М. Сиденко// Труды ХАДИ, Вып. 19. -1957.-С. 77-82.

87. Сиденко В.М. Расчёт глубины промерзания автомобильных дорог/ В.М. Сиденко// Автомобильные дороги, 1967. - №12 - С. 23 - 24.

88. Сиденко В.М. Расчёт и регулирование водно-теплового режима дорожных одежд и земляного полотна/ В.М. Сиденко. М.: Автотрансиздат, 1962. - 116с.

89. Смирнов Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики./ Н.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский. М.: Наука, 1965. -511с.

90. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -56с.

91. СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве. М.: Госкомитет СССР, 1985-24с.

92. Справочник по климату СССР ч. 1 5. Вып. 20 - Л.: Гидрометеоиздат, 1968.

93. Стоценко A.B. О формулах по определению глубины сезонного промерзания почв/ A.B. Стоценко. Владивосток, ДВИП, 1950. - 16с.

94. СТП ГУП «Алтайавтодор» 32-03-2001. Расчётные значения характеристик глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Алтайского края. - Барнаул, 2001. - 28с.

95. СТП ТОДДФиАД 32-03-2002. Расчётные значения глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Томской области. - Томск, 2002. - 27с.

96. СТП ТУ АД 32-03-2000. Расчётные значения глинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Новосибирской области. - Новосибирск, 2000. - 32с.

97. Термический анализ минералов и горных пород. М.: Недра, 1985. -288 с.

98. Территориальные единичные расценки на ремонтно-строительные работы ТЕРр-2001. Томск, 2002. - 195 с.

99. Территориальные единичные расценки на строительные работы: ТЕРр-81 -02-11. Томск, 2003. - 62с.

100. Территориальные сборник сметных цен на автомобильные перевозки грузов ТСЦ 81-01-2001/ Администрация Томской области. -2003. 64с.

101. Топор Н.Д. Дифференциально-термический и термовесовой анализ минералов/ Н.Д.Топор. М.: Изд-во МГУ, 1977. - 143с.

102. Тулаев А.Я. Отечественная наука о земляном полотне/ А.Я. Тулаев, Ю.Л. Мотылёв, В.Д. Казарновский// Автомобильные дороги. М.: 1977. -№7-С.21-23.

103. Тютюнов И.А. Природа миграции воды в грунтах при промерзании и основы физико-химических приемов борьбы с пучениями/ H.A. Тютюнов, З.А. Нерсесова. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 158с.

104. Указания по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог. ВСН 21-83/ Минавтодор РСФСР. М.: Транспорт, 1985 - 125с.

105. Утенков В.Ф. Промерзание грунтов/ В.Ф. Утенков// Бюллетень «Строительная техника». 1945. - № 16 - С. 1.

106. Хархута Н.Я. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог/ Н.Я. Хархута, Ю.М. Васильев-М.: Транспорт, 1975. 228с.

107. Хромов С.П. Метеорологический словарь/ С.П. Хромов, JI.H. Мамонтова. JI.: Гидрометеоиздат, 1974. - 568с.

108. Цытович H.A. Механика мёрзлых грунтов/ H.A. Цитович. М.: Высшая школа, 1973. - 446с.

109. Чистотинов JI.B. Количественные методы прогноза криогенного пучения грунтов/ JI.B. Чистотинов, B.JI. Невечеря. М.: ВСЕГИНГЕО, 1975.-69с.

110. Чистотинов JI.B. Криогенная миграция влаги и пучение горных пород/ Л.В. Чистотинов. М.: ВСЕГИНГЕО, 1974. - 45с.

111. Чистотинов JI.B. Миграция влаги в промерзающих неводонасыщенных грунтах/ JI.B. Чистотинов. М.: Наука, 1973. - 144с.

112. Чистотинов Л.В. О миграционном потоке воды при промерзании грунтов/ Л.В. Чистотинов// Экспериментальные исследования тепломассообмена в мерзлых горных породах. М.: Наука, 1972. - С.36 - 40.

113. Чуд^новский А.Ф. Физика почвы./ А.Ф. Чудиновский, С.В. Неприн. -М.: Наука, 1967.-583с.

114. Шахунянц Г.М. Земляное полотно железных дорог/ Г.М. Шахунянц -М.: Трансжелдориздат, 1953. 827с.

115. Швейковский Н.Т. Накопление влажности в мёрзлом грунте под влиянием температурного режима/ Н.Т. Швейковский// Регулирование водного режима дорожных оснований. М.: Дориздат, 1946. - вып. 6 -129с.

116. Шелопаев Е.И. Водно-тепловой режим и устойчивость автомобильных дорог в избыточно увлажнённых районах Сибири/ Е.И. Шелопаев// Строительство и эксплуатация автомобильных и лесовозных дорог, вып. 72.-Химки, 1966.-75 с.

117. Шелопаев Е.И. Расчёт глубины промерзания оголённого грунта/ Е.И. Шелопаев// Известия высших учебных заведений, «Лесной журнал». -1967.-№2-С. 75-79.

118. Шелопаев'Е.И. Расчет устойчивости автомобильных дорог в суровых природных условиях/Е.И. Шелопаев //Учебное пособие. Красноярск: Изд-во КПИ, 1983.- 100с.

119. Шеслер А.И. Определение коэффициентов тепло- и влагопроводности суглинистых грунтов земляного полотна/ А.И. Шеслер, А.А. Миронов, В.Н. Ефименко// Труды ГИПРОДОРНИИ. М., 1976. - С. 82 - 94.

120. Ярмолинский А.И. Автомобтльные дороги Дальнего Востока/ А.И. Ярмолинский// Опыт проектирования и эксплуатации. М.: Транспорт, 1994.-141с.

121. Aldrich Н.Р. «Frost penetration below highway and airfield pawements/ H.P. Aldrich// (HRB Bulleten). 1956. - № 135

122. Beckev P. Influencia de las dieversas soilcitaciones en la reducción de la capacida structural de los firmes flexibles/ P. Beckev// Bol. Inf. Lab. Carret. Y. geotecn. 1982 - № 15 - P. 35 - 47.

123. Cumberledge C. Moisture variation in Highway subgrades and the Assiceated change in surface defections/ C. Cumberledge, G. Hoffman, A. Bhajadas.// Transportation research recjrd. 1974. - №479 - P. 40 - 49.

124. Freden S. Mechanism of frost heave and ist relation to heat flow/ S. Freden// «International Conference on soil mechanics and foundation engineering» 6 th. Procedings v. 1, Div 1 2. - Montreal, 1965. - P 41 - 45.

125. Goodwin H.F. Pavement deflections to establish soil support values of overall design/ H.F. Goodwin// Int. Symp. Bear. CapacityRoads and Air fields, Norw. Ins Tehcnol., Trondheim, yanc 23 25, 1982, Proc. Vol. 2. Trondheim. -1982.-P. 684-690.

126. Haas W.M. Frost action theories compared with field observation/ W.M. Haas// «Highway Researh Board Bulletin». 1962. - № 331 - P. 81 - 97.

127. Higashi A. Experimental Studu of Frost Heaving/ A. Higashi// Snow, Yce and Permafrost Res. Est (SYPPE) Res. Rept. 1958. - №45

128. Kersten N. Frost penetration: Relationship to air temperatures and other factors/ N. Kersten// «Highway research board» (HRB Bulletin). Washington, 1959. -№225-P.45-80.

129. Loch J.P.G. State-of-the-art peport-frost action in soils/ J/P/G/ LochIII Enginering Geologi. 1981. - Tom 18, № 1 - 4. - P. 213-224.

130. Moosszadeh I. Prediction of subgrade modul for soil the exhibits nonlinear behavior/1. Moosszadeh, M.W. WitczarkII Transp. Rec. 1981 - № 810 - P. 9 -17.

131. Penner E. The importance of freezing rate in frost action in soils// Proc., ASTM. 1960 - vol. 60 - P. 126 (Also published bi the National Researh Council of Canada as Division of building research.)

132. Richlinien fur die Standartisierung des Oberbaues von Verkehrsfiuchen RstO 86. 5000 Kuln 2 Alfred - Shutte - Allee 10/ - 1986 - 42 s.

133. STATISTICA version 5.1// STATSOFT. Ltd. London (UK), 1997. - 252p.