автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Проектирование оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных строительных материалов

На правах рукописи

Алексиков Илья Сергеевич

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА ИЗ МЕСТНЫХ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (в региональных условиях Нижнего Поволжья)

05.23.11 — Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 1/імР Ш

Волгоград 2012

005012992

005012992

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Богомолов Александр Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бондарев Борис Александрович, ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», профессор кафедры «Строительные материалы»;

кандидат технических наук, доцент Артемов Сергей Николаевич, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», доцент кафедры «Изыскания и проектирование транспортных сооружений».

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный

строительный университет».

Защита состоится 19.04. 2012 г. в 10-00 ч. в ауд. Б-203 на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан 16 марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Т.К. Акчурин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Постоянный рост интенсивности движения до 13,4% в год, увеличение осевых транспортных нагрузок до 10 т и более, дефицит финансирования дорожной отрасли требуют оптимизации наиболее дорогого элемента дороги - дорожной одежды. Постоянный рост стоимости строительства, изменение традиционных поставщиков материалов, требуют шире использовать местные строительные материалы и вторичную продукцию промышленности. Разработанные 20-25 лет назад по отмененной инструкции ВСН 46-83 региональные альбомы рациональных типовых конструкций дорожных одежд устарели и не могут быть использованы в практике проектирования. Необходима разработка новых конструкций дорожных одежд в структуре автоматизированного проектирования в виде электронного банка данных.

При расчете дорожных одежд особое внимание следует уделять повышению прочности грунтового основания, так как увеличение толщины конструкции обусловлено условием сдвигоустойчивости грунтов земляного полотна и подстилающих слоев. Совершенствование конструкций на дорогах Нижнего Поволжья требует обоснования региональной расчетной влажности и прочностных характеристик земляного полотна.

Вероятностный характер цен на строительные материалы и работы требуют совершенствования критериев оптимизации дорожных одежд по строительной стоимости. Существующие экономико-математические методы сравнения конструкций по приведенным затратам должны учитывать затраты, связанные с укреплением обочин и повышением прочности фунтового основания.

Таким образом, задача совершенствования методики проектирования оптимальных дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства на основе информационного банка данных рациональных конструкций дорожных

3

одежд весьма актуальна.

Цель работы состоит в совершенствовании методики проектирования оптимальных дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства на основе компьютерной базы рациональных конструкций дорожных одежд. Для достижения указанной цели поставлены следующие основные задачи:

1. выполнить анализ существующего опыта проектирования и строительства оптимальных дорожных одежд из местных материалов;

2. исследовать зависимость влажности и физико-механических свойств глинистых грунтов от региональных природно-климатических факторов, разработать методику и обосновать региональную расчетную влажность и прочности грунтов земляного полотна дорог Нижнего Поволжья;

3. усовершенствовать методику технико-экономического обоснования конструкций дорожных одежд на основе теории риска, позволяющую учитывать затраты в повышение прочности грунтов земляного полотна, перевозку грузов и пассажиров, потерь от ДТП;

4. разработать программную оболочку (СУБД) для ведения информационной базы оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, предназначенную для практического применения при автоматизированном проектировании автомобильных дорог;

5. разработать рекомендации по проектированию оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, включающие: районирование территории по условиям строительства дорожных одежд, рекомендации по формированию СУБД, оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Нижнего Поволжья с их опытно-производственной проверкой;

Предметом исследования является конструирование, расчет и технико-экономическое обоснование конструкций дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства.

Объектом исследования являются методы проектирования оптимальных дорожных одежд нежесткого тина из местных материалов.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в исследовании совместного влияния плотности и влажности глинистых грунтов на их прочностные характеристики, разработке методики обоснования расчетной влажности грунтов земляного полотна на основе данных агрометеослужбы. Впервые предложен подход к оптимизации конструкции дорожной одежды по единовременным затратам с позиций теории риска с учетом затрат на повышение прочности грунтового основания. Выполнено районирование территории Волгоградской области с учетом вероятностного характера строительных затрат на устройство дорожных одежд.

Практическая значимость исследования. Теоретические выводы и практические рекомендации использованы при разработке электронной базы данных оптимальных конструкций дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических условий, позволяющие снизить стоимость строительства до 400 руб/м2.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием общепринятых закономерностей в области проектирования дорожных одежд нежесткого типа, репрезентативностью статистических выборок случайных величин, подтверждается результатами проверки в производственных условиях и достаточным уровнем сходимости полученных результатов с данными других авторов.

Реализация результатов исследования. По заданию департамента городского хозяйства администрации г. Волгограда разработаны и внедрены Технические условия «Конструкции дорожных одежд улиц и дорог местного значения (второстепенные проезды в секторе индивидуальной застройки)» (Волгоград, 2008 г.).

Разработано учебное пособие «Ресурсное обеспечение дорожного строительства», которое используется при чтении учебных курсов «Основы автоматизации проектирования автомобильных дорог», «Информационные техноло-

5

гии в дорожном строительстве» в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете.

Отдельные аспекты диссертационного исследования были использованы при выполнении научно-исследовательской работы «Разработка рациональных конструкций дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Волгоградской области» (Волгоград, 2001 г.).

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ВолгГАСУ (2008-2010 гг.), Международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство в рамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России»: Технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области» (г. Волгоград, 15-16 декабря 2009 г.), II научно-технической конференции «Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства» (г. Волгоград, 24—25 сентября 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем - 2009» (г. Волгоград, 13-15 октября 2009г.), IX Российской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (г. Оренбург, 26-27 ноября 2009 г.), Региональной научно-практической конференции «Современные методы повышения долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения» (г. Махачкала, 26-27 ноября 2009 г.), 68-й Научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (Москва, 1-6 февраля 2010 г.). Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 19 публикациях и учебном пособии, в том числе 3 статьи, опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы. Результаты исследования изложены на 187 страницах основного текста, включающего 52 рисунка, 30 таблиц и библио1рафию из 164 названий и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, поставлена цель и сформулированы задачи диссертационного исследования, показаны научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе выполнен обзор и анализ исследований, посвященных использованию местных материалов и побочных продуктов промышленности в конструкциях дорожных одежд нежесткого типа. Работы Л. К. Славуц-кого, Л. К. Бируля, И. М. Грушко, И. В. Королева, Б. И. Дагаева, В. В. Малеванного, С. И. Романова, В. Н. Макарснкова, В. К. Некрасова, С. И. Самодурова, А. Я. Тулаева, В. С. Исаева, В. И. Резванцева и др. позволяют оценить запасы местных материалов в различных регионах РФ, изучить их физико-механические свойства, обосновать пути повышения прочностных показателей материалов с целью их использования в конструкциях дорожных одежд. Рассмотрены существующие классификации и каталоги местных материалов и побочных продуктов промышленности, региональные каталоги конструкций дорожных одежд на их основе, с помощью которых решались задачи преимущественно ручного проектирования. Автоматизация проектирования дорожных одежд (ROAD, CREDO, ROAD-МЛДИ), переход на расчет по ОДН 218.046-01, требуют переработки устаревших каталогов рациональных конструкций и представления их в электронном виде.

Ужесточение требований к сдвигоустойчивости дренирующих слоев и грунтового основания, общей толщине верхних слоев, обработанных органическим вяжущим, изменило подход к оптимизации дорожной одежды. Оптимизацию конструкций следует вести для системы «дорожная одежда^ земляное полотно» в направлении максимального удешевления основания и повышения прочности рабочего слоя земляного полотна. Исследования А. К. Славуцкого, JI. К. Бируля, И. М. Грушко, И. В. Королева, Б. И. Дагаева, В. В. Малеванского, С. И. Романова, автора доказывают эффективность использования в основании дорог с невысокой интенсивностью движения местных

малопрочных каменных материалов, отсевов щебня, шлаков, укрепленных и переуплотненных грунтов, геосинтетических материалов.

Расчетная влажность и плотность грунтов определяют их прочностные характеристики. Достоверная оценка несущей способности грунтового основания системы «дорожная одежда - земляное полотно» проблематична без обоснования региональной влажности земляного полотна

Случайные отклонения стоимости дорожной одежды относительно тренда имеют нормальное распределение. При сравнении конструкций следует учитывать вероятностный характер затрат, расчет укрупненной стоимости строительства рекомендуется выполнять в пределах доверительного интервала, на основе теории риска.

Проведенный обзор позволил конкретизировать цель и задачи исследования, изложенные выше.

Во второй главе выполнено исследование зависимости физико-механических свойств глинистых грунтов от их плотности и влажности, разработана методика обоснования расчетной влажности грунтов земляного полотна, предложены усовершенствованные экономико-математические модели оптимизации конструкции дорожных одежд нежесткого типа по единовременным и приведенным затратам с учетом теории риска, рассмотрена информационная база данных для решения задачи проектирования оптимальных дорожных одежд на основе местных материалов.

Оценка состояния более 80 конструкций дорожной одеждыЮга РФ показала, что запас прочности по упругому прогибу составляет 33-63%, на растяжение при изгибе монолитных слов покрытия - 49-62%, на сдвиг в подстилающем слое песка - 17-19%, на сдвиг в грунте земляного полотна - 2-6%. Оптимизация современных конструкций дорожной одежды сводится к снижению затрат в устройство основания и повышению прочности грунтового основания. Установлено, что толщина основания из щебня (//ос„) определяется его модулем упругости Ещ (весомость - 0,24) и несущей способностью

земляного полотна E,v (весомость - 0,31). Влияние прочности верхних слоев дорожной одежды (Еже) незначительно.

II ^ic о г 0,008.Г. -0,31. р -0,24

П ре« ^JjOßgRB lJrр L*щ ,

Исследованием влияния типа и влажности грунтов на их прочностные характеристики в различных дорожно-климатических зонах занимались Н. А. Пузаков, И. А. Золотарь, В. М. Сиденко, Е. И. Шелопаев, Л. К. Бируля, И. Е. Евгеньев, А. Я. Тулаев, Н. Н. Иванов, О. Т. Батраков, А. А. Малышев, Ю. А. Покутнев, А. М. Каменев и др. Физико-механические свойства фунтов степной и лесостепной зон Юга России исследованы в работах В. М. Сиденко, О. Т. Батракова, Ю. А. Покутнева, А. М. Каменева, Н. П. Толстикова, В. Ф. Царева и др. Штамповые испытания автомобильной дороги Самара-Пугачев-Волгоград показали, что коэффициент корреляции от влажности грунта составляет: для модуля упругости - 0,98, для угла внутреннего трения - 0,97, для сцепления - 0,95.

Повышение надежности дорожной одежды и снижение ее толщины эффективно за счет повышенного уплотнения грунтов до /Гу=1,03-1,05. Это позволяет увеличить модуль упругости грунта Erp на 10-50%. Наибольший эффект происходит на суглинках тяжелых и глинах в засушливых районах Юга России, в интервале влажности 0,5-0,7 WT. Автором установлено комплексное влияние относительной влажности W и плотности Ку глинистых грунтов Юга РФ на их прочностные характеристики (модуль упругости Е^, угол внутреннего трения Ргр, удельное сцепление сф):

m

с-К'/

Vv^c + aKy+bfV, (4)

где с, а, Ь- коэффициенты, зависят от типа грунта и прочностной характеристики.

Обоснование расчетной влажности земляного полотна автомобильных дорог в I-V дорожно-климатических зонах (ДКЗ) выполнено в работах А. К. Бируля, В. Ф. Бабкова, И. А. Золотаря, А. А. Малышева, Н. Ф. Савко, Н. А. Пузакова, Л. А. Преферансовой, М. Б. Корсунского, В. М. Сиденко, А. Я. Ту-лаева, Я. А. Калужского, Н. М. Кудрявцева, В. И. Рувинского, Е. И. Шело-паева, В. Н. Ефименко и др. Водно-тепловой режим земляного полотна в степных и лесостепных районах (IV-V ДКЗ) исследован А.К. Бируля, В.М. Сиденко, И. А. Носич, 10. А. Покутневым, М. Н. Гудзинским, В. А. Анфимо-вым, Т. X. Каландаровым, И. К. Дараган, А. М. Каменевым и др.

Для обоснования расчетной влажности земляного полотна Нижнего Поволжья предпочтителен метод AMC В. М. Сиденко, основанный на связи влажности почво-грунтов открытого поля и земляного полотна. Метод позволяет учитывать региональные природно-климатические условия увлажнения типичных грунтов полотна, успешно применен для обоснования расчетной влажности насыпей и дорожного районирования юга Украины, Туркменистана, Узбекистана, Таджикистана, Юга Западной Сибири. Вместе с тем использование метода AMC в условиях Нижнего Поволжья невозможно без следующих доработок: в связи с отсутствием регулярных наблюдений за влажностью почво-грунтов необходима методика ее расчета; определение расчетной влажности почво-грунтов требует исследования ее вариации; для перехода от влажности почво-грунтов к влажности земляного полотна необходимо уточнение корреляционного коэффициента.

Экспериментально- теоретические исследования В. С. Мезенцева позволили автору установить линейную зависимость влажности почво-грунтов открытого поля wtp от метеорологических факторов:

К = (--+b,Wr (5)

'р 5,88^/> 0 + 260

где а\ и Ь\ - коэффициенты уравнения, зависят от типа грунта; КХГ, >о -годовые суммы осадков и положительных среднемесячных температур воз-

духа; 1¥х - влажность на границе текучести. Коэффициент корреляции -0,84-0,93.

Исследования И. А .Золотаря, В. М. Сиденко, Ю. М. Яковлева, С. Ю. Ро-каса, А. Я. Тулаева, И. Е. Евгсньева, В. В. Столярова, М. Н. Гольдштейна, Н. Н. Маслова, Н. Н. Ермолаева, В. С.Мезенцева, автора позволили установить зависимость коэффициента вариации С„ влажности почво-грунтов от ее среднего значения Я'ср (в интервале 0,3 8-0,841УТ)

С„ = 0,5104й^2Ср - 0,9046И^р + 0,4883 (6)

Коэффициент корреляции равен - 0,71, свидетельствует о достаточной связи между Су и

Расчетная влажность почво-грунта (РУ°"Р) может быть вычислена:

ГУ^р (1±/С„) (7)

где г - одностороннее нормированное отклонение.

Определение коэффициента перехода (а) от влажности почво-грунтов открытого поля к влажности рабочего слоя (до 1,0 м) земляного полотна основано на наблюдениях 1987-2003 гг. (рис.1). Среднее значение а для региональных условий Нижнего Поволжья равно 0,83.

Сб X Е

с; О-5 о с • • , •

л 6 •

* га с • '

к 0,2 (О I ***

б 0 2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0,55 0.6 Относительная влажность открытого поля

Рис. 1 Связь влажности грунтов земляного полотна и открытого поля Расчетная влажность грунтов земляного полотна с учетом нормальности ее распределения в теле насыпи определяется: Ц"зп = 0,83'/? у (1+Ї СуГ), (8)

где р- коэффициент, учитывающий тип местности по условиям увлажнения, равен 1 для 1-го тина, 1,01-1,03 для 2-го типа, 1,04-1,07 - для 3-го типа; у-коэффициент, равным 1 для пористых граничных слоев дорожной одежды (песок, щебень, ПГС, гравий и т.п.), непосредственно укладываемых на земляное полотно и 0,85-0,95 для плотных грунтов (укрепленные грунты); Суг -коэффициент вариации влажности в рабочем слое полотна (согласно данных В. М. Сиденко при 1ГР = 0,4 IV-,, С¥ = 0,02 при IV,, = 0,5 1¥т , С = 0,03, при 1¥р = 0,6 Жп Су=0,04). Предложенная методика использована при обосновании расчетной влажности грунтов земляного полотна Волгоградской области.

При оптимизации равнопрочных конструкций дорожных одежд в качестве целевой функции используется минимум стоимость 1 м2 покрытия, с учетом затрат на укрепление обочин (С0б) и стоимости земляных работ (Сзр) в пределах рабочего слоя насыпи (Яакт):

п

Сдо = 1<1 ■ [(X н, • С,) + Яакт ■ С]р + Соб ] -мпт, (9)

1

где Н\ - толщина /' -го конструктивного слоя дорожной одежды, см.; С, -стоимость единицы толщины /-го конструктивного слоя, отнесенная к единице площади (м2) этого слоя, руб/см; и-количество конструктивных слоев; Щ -индексный коэффициент, рассчитывается с учетом вклада каждого из конструктивных слоев в сметную стоимость дорожной одежды.

Альтернативный метод определения стоимости дорожных одежд основан на ее зависимости от основных ресурсных показателей (материалоемкости (О), машинозатрат (МС) и трудозатрат (7)). Комплексное влияние указанных ресурсных показателей на стоимость дорожной одежды для Волгоградской области представлено функцией:

Сао = 384,04'б0'5С7'МС0''30'70,390—»шш (10)

Коэффициент множественной корреляции - 0,89.

Материалоемкость дорожной одежды определяется на основе удельного расхода строительных материалов по установленным автором зависимостям или нормативным документам (ГЭСН-2001 (Сб. № 27), ВСН 42-91, ЕниР Е17 и

др.). Машино (МС) и трудозатраты ('Г) зависят от назначения, толщины конструктивного слоя (И) и строительного материала:

Т = а к + Ъ, (чел/см), (11)

МС = сЪ + с1, (маш/см), (12)

где а и Ь - коэффициенты уравнения.

Стоимость конструкции подчинена нормальному закону распределения. При незначительном превышении математического ожидания стоимости первой конструкции (СдоО над второй (Сдо2), принятие окончательного проектного решения производится в условиях экономического риска г.

С —С Г ~ П * гЫ до! до2 ■1

г - 0,5 - Ф(-========) (13)

^сгао1+а'Ло2

где /°"до1 +сглсз - среднее квадратическое отклонение суммарного распределения стоимости конструкций.

Величина риска является дополнительным показателем при сравнении конструкций дорожных одежд по единовременным затратам, позволяет учитывать вероятностный характер изменения стоимости строительства в период производства дорожно-строительных работ.

При сравнении дорожных одежд с различным типом покрытия в качестве целевой функции используются приведенные затраты (Р„р) на 1 км дороги:

Рпр = К, • (С* + ст + Сц5) + X-——-—-» гат, (14)

где СдП - затраты на строительство дорожной одежды, руб/км; Ст -затраты в устройство рабочего слоя части земляного полотна, руб/км; С об - затраты в укрепление обочин, руб/км; Сш - транспортные расходы на перевозку грузов и пассажиров в году /, руб/км; С,„ - затраты на приобретение подвижного состава в году г, руб; Ср,, - затраты на содержание и ремонт проезжей части и обочин в году г, руб, Сл, - потери от дорожно-транспортных происшествий в году /, руб.; I - текущий год эксплуатации автомобильной дороги; Гс - период суммирования затрат, равный межремонтному сроку службы дорожной одежды, лет; Е - коэффициент дисконтирования разновременных затрат; С0 -

13

остаточная стоимость дорожной одежды, руб.

Потери от ДТП в í году рассчитываются: Q,=365 ' N(t)' D(t) а, (15)

D(t) - средние потери от одного ДТП (1,96 млн.руб.), а - число ДТП на 1 млн. автомобиле - километров, рассчитывается: для укрепленных обочин:

а = 0,449 ' N(t) "°'°78 ' П"0,539 ' О"0,1"9 , (16)

для неукрепленных обочин:

а = 1,142 ' N (/у0,069 П"0,879 ' О"0,145 , (17)

где П и О - соответственно ширина проезжей части и обочин, м. С целью повышения эффективности автоматизированного проектирования дорожных одежд разработана программная оболочка для ведения реляционной базы регионарных конструкций дорожных одежд из местных строительных материалах (СУБД «Оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов»). Прикладная программа AD разработана на языке FoxPro, позволяет произвести поиск конструкций дорожной одежды в зависимости от района строительства, технической категории дороги и типа грунта земляного полотна с последующей проверкой их на прочность, согласно ОДН 218.046-01. Проверка на прочность выполняется в компьютерных программах (Radon, IndorPavement, DO) с возможной корректировкой толщины конструктивных слов.

В третьей главе выполнены экспериментальные исследования по оценке возможности использования каменных материалов Волгоградской области в конструкциях дорожных одежд, обоснованию расчетной влажности и прочности грунтов земляного полотна, эксплуатационному состоянию экспериментальных участков дорожных одежд из местных материалов,

На территории региона расположено 119 месторождения каменных материалов объемом 1051172 м3. Щебень в основном марки 400-600 (57,39%), пригоден в основании дорожных одежд. Запасы камня марки 800-1000 незначительны, не более 1%. Обработка 198 испытаний щебня по критерию Колмо-

14

горова-Смирнова показала нормальность распределения свойств каменных материалов. Повышение прочности и однородности щебня возможно его укреплением 3-5% цементом. Для стабилизации отсевов известняка эффективно их укрепление 5-7% гудрона или битумной эмульсией

Для обоснования расчетной влажности грунтов земляного полотна выполнен анализ почвенно-грунтовых и гидрологических условий Волгоградской области. Грунта представлены суглинками тяжелыми (44%), суглинками легкими пылеватыми (19%), глинами (26%). Супеси и пески, предпочтительные для сооружения земляного полотна, составляют всего 6%. Около 97% территории области относится к 1-ому типу местности по условиям увлажнения. Остальная часть территории периодически подтопляется водой, имеет признаки заболачивания (Волго-Ахзубинская нойма) и относится к 2-3-ому типу местности по условиям увлажнения.

Обоснование расчетной влажности фунтов земляного полотна выполнено на основе оценки тепло-влагообеспеченности территории области (рис.2).

Рис. 2 Максимальная влажность грунтов земляного полотна Волгоградской области (1-ый тип местности по условиям увлажнения)

Среднемноголетняя максимальная влажность грунтов земляного полотна 0,48-0,59И/т для суглинистых грунтов и 0,37-0,50^ для супесчаных грунтов. На участках 2-го типа местности по условиям увлажнения влажность изменяется: для суглинистых грунтов - 0,49-0,60для супесчаных грунтов -0,38-0,521^. На 3-ом типе местности: для суглинистых грунтов - 0,53-0,62Ж, , для супесчаных грунтов -0,39-0,54^. Модуль упругости глинистых и суглинистых грунта - 63-115 Мпа, супесчаных грунтов - 63-91 Мпа.

Опытное строительство и эксплуатация участков автомобильных дорог «Нехаево-Захоперский» и «Реченский-Упорниковский» подтвердили данные Казахского филиала СоюзДорнИИ и проф. С. И. Романова о возможности использования мела в основании дорожных одежд на участках местности с обеспеченным стоком и интенсивностью движения до 300 авт/с. После 10-ти лет эксплуатации дорог на участках с обеспеченным водоотводом состояние покрытия хорошее. На основании испытаний конструкции модуль упругости мелового слоя (//=15-30 см) составляет 200-210Мпа.

Оценка эффективности повышенного уплотнения глинистых грунтов в основании дорожных одежд выполнена на автомобильной дороге «Победа-Солдатское-Степное» в Быковском районе Волгоградской области в 19992004гг. Дорога IV технической категории, расположена в засушливой зоне. Оценка прочности 7 экспериментальных конструкций показала, что уплотнение суглинка легкого до /^=1,03-1,05 повышает модуль упругости грунтового основания с 59 Мпа до 81 Мпа. Использование дренирующей прослойки из дорнита дополнительно увеличивает прочность грунтового основания до 97 Мпа. Повышенное уплотнение грунтового основания позволило снизить толщину основания из Липкинского щебня до 10%. Сметная стоимость строительства дорожной одежды при этом снизилась до 11%. После 4-6-ти летней эксплуатации состояние асфальтобетонного покрытия хорошее, дефекты, свидетельствующие о низкой прочности грунтового основания, отсутствуют.

Эффективность применения геотекстиля «Дорнит» в основании дорожных одежд доказана при строительстве автодороги "Кайсацкое-Золотари» в Палла-совском районе Заволжья (2001г.). Район строительства засушливый, дальность транспортировки щеб1и из Липкипского карьера - 250 км, песка для подстилающего слоя - 80 км. Для снижения транспортных затрат выполнена замена песчаного слоя (й=10 см) на прослойку из геотекстиля. Увеличение модуля упругости грунтового основания до 73 МПа позволило снизить толщину основания из местного щебня с 20 до 18 см.

В четвертой главе приведены рекомендации по проектированию оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, включающие: районирование территории Волгоградской области по условиям строительства дорожных одежд из местных материалов; рекомендации по формированию СУБД «Оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов»; программу расчета «ОО» и оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Нижнего Поволжья. Внедрение результатов исследований при строительстве автомобильных дорог в засушливых районах Волгоградской области позволило снизить стоимость конструкций дорожной одежды до 400 руб/м2.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Экспериментально-теоретические исследования проектирования, строительства и эксплуатации дорожных одежд нежесткого типа из местных строительных материалов в условиях Нижнего Поволжья позволили сделать следующие выводы:

1. Разработанные 15-20 лет назад региональные альбомы рациональных конструкций дорожных одежд устарели, не могут быть использованы в практике проектирования. В связи с вводом в действие ОДН 218.046-01 назрела острая необходимость в разработке новых рациональных конструкций дорожных одежд в структуре автоматизированной системы проектирования автомобильных дорог в виде электронного банка данных. Увеличение толщины

современных конструкций в 1,4-1,6 раза, обусловлено ужесточением условия

17

сдвигоустойчивости грунта земляного полотна и подстилающих конструктивных слоев основания из малосвязных материалов. Снижение стоимости дорожных одежд возможно за счет: использования в основании конструкции местных материалов (пористых малопрочных каменных материалов, отходов дробления щебня, шлаков, укрепленных грунтов); повышения прочности грунтового основания за счет конструктивных решений, приводящих к снижению расчетной влажности грунтов земляного полотна (укрепление обочин и грунтов в основании дорожных одежд, повышенное уплотнение грунтового основания, использование прослоек из геотскстилей и т.п.);

2. С целью разработки рациональных конструкций системы «дорожная одежда - земляное полотно» исследована зависимость физико-механических свойств глинистых грунтов от их влажности и плотности (2)-(4), разработана методика (5)-(8) и выполнено обоснование региональной расчетной влажности и прочности грунтов полотна автомобильных дорог Нижнего Поволжья;

3. Оптимизация конструкций дорожных одежд в неустойчивых производственно-экономических условиях возможна в доверительном интервале. Для сравнения равнопрочных рациональных конструкций по строительной стоимости предложена методика на основе теории риска (9)-(13). При сравнении конструкций по приведенным затратам необходимо учитывать дополнительные расходы в повышение прочности грунтового основания, снижение себестоимости перевозок и потерь от ДТП при укреплении обочин (14);

4. Для совершенствования процесса автоматизированного проектирования дорожных одежд в среде FoxPro разработана программная оболочка информационной базы «Оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов»;

5. Разработаны рекомендации по проектированию оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, включающие: районирование территории Волгоградской области по условиям строительства дорожных одежд из местных материалов, рекомендации по формированию СУБД «Оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов», оп-

18

тимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Нижнего Поволжья. Внедрение результатов исследований при строительстве автомобильной дороги Волгоградской области (V дорож-но-климатическая зона) позволило снизит стоимость сфошсльсгаадо 400 руб/м2.

Публикации в рецензируемых научных журналах

1. Ллексиков II. С. Использование теории риска при обосновании конструкций дорожных одежд // Вестник Волгог. госуд. архит.-строит. ун.-та. Сер.: Строительство и архитектура. Волгоград : ВолгГАСУ, 2007. Вып. 8. С. 95-97.

2. Ллексиков И. С., Боровик, В. С., Алексиков С. В. СУБД «Рациональные конструкции дорожных одежд» в структуре САПР. // Вестник Волгог. госуд. архит.-строит. ун.-та. Сер.: Строительство и архитектура. Волгоград : ВолгГАСУ, 2008. Вып. U.C. 40-43.

3. Алексиков И. С., Курдюкова Л. Е., Алексиков С. В., Прогнозирование физико-механических свойств грунтов земляного полотна // Вестник Волгог. госуд. архит.-строит. ун.-та. Сер.: Строительство и архитектура. Волгоград : ВолгГАСУ, 2008. Вып. 12. С. 51-53.

Публикации в прочих изданиях

4. Геоинформационная система сети дорог Волгоградской области / И. С. Алексиков [и др.] // Повышение надежности и долговечности автомобильных дорог и искусственных сооружений: сб. науч. тр. Всерос. науч.-практич. коиф. Краснодар : ТУ КубГТУ, 2000. С.65-66

5. Использование мела в основании дорожных одежд ! И. С. Алексиков [и др.] // Вестник Волгог. госуд. архит.-строит. ун.-та. Сер.: Строительство и архитектура. Волгоград : ВолгГАСУ, 2002. Вып. 2. С. 239-244.

6. Алексиков И. С., Алексиков С. В. Строительство дорожных одежд на переуплотненных грунтах в засушливых районах Заволжья // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций : материалы III междунар. науч.-техн. конф. Волгоград : ВолгГАСУ, 2003. Часть VI. С.143-145

7. Ллексиков И. С., Алексиков С. В., Казначеев С. В. Строительство дорожных одежд с основанием из переуплотненных грунтов // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура : материалы междунар. науч.-практ. конф. Омск : СибАДИ, 2003. Кн. 2. С. 16-18

8. Алексиков И. С., Алексиков С. В., Сидоренко M. Н. Оценка влияния дорожных условий па среднюю скорость транспортного потока // Дорожно-транспортный ком-

плекс, экономика, экология, строительство и архитектура : материалы между нар. науч,-пракг. конф. Омск : СибАДИ, 2003. Кн. 2. С. 59-61

9. Строительство дорожных одежд на основании из переуплотненных грунтов / И. С. Алексиков [и др.] // Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства : материалы II-III меж-дунар. науч.-практ. конф. Брянск, 2005. С. 185-187.

10. Алексиков И. С., Алексиков С. В., Алаторцев Д. В. Снижение стоимости дорожной одежды за счет повышения прочности грунтового основания // Транспортные системы Сибири : материалы III Всеросс. науч.-техн. конф. Красноярск, 2005. С.7-9.

11. Дорожные основания из переуплотненных грунтов в условиях Нижнего Поволжья / И. С. Алексиков [и др.] // Наука и техника в дорожной отрасли. 2003. №3. С.35-36.

12. Алексиков И. С., Боровик В. С.,. Алексиков C.B. СУБД «Оптимальные конструкции дорожных одежд» // Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасность дорожного движения : сб. науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф. Казань : КГАСУ, 2008. С 88-90.

13. Алексиков И. С. Повышение прочности грунтового основания дорожных одежд за счет его повышенного уплотнения // Современные научно-технические проблем транспортного строительства : сборник научных трудов Всерос. науч.-практ. конф. Казань : КГАСУ, 2007. С. 125-128

14. Алексиков И. С. Исследование влажности грунтовых резервов в засушливых районах Юга РФ // Дороги и мосты. РосДорНИИ. 2007. № 2. С. 43- 48.

15. Алексиков И. С. Статистический контроль влажности фунта при сооружении земляного полотна // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций : материалы IV Междунар.науч.-техн. конф., Волгоград : ВолгГАСУ,2005.411 С.13-17.

16. Алексиков И. С. Оптимизация конструкции дорожной одежды с использованием теории риска // Материалы ежегодной, науч.-техн. конф. професс.-препод состава и студентов. Сер.: Архитектура, градостроительство. Строительство. Волгоград : ВолгГАСУ, 2008.4.1. С. 160-163.

17. Алексиков И. С. Основы районирования территории Юга РФ по условиям сооружения земляного полотна // Материалы ежегодной, науч.-техн. конф. професс.-препод состава и студентов. Сер.: Архитектура, градостроительство. Строительство. Волгоград : ВолгГАСУ, 2008. 4.1. С. 182-185.

18. Алексиков И. С. Вероятностная оценка уплотняемости фунта II Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса и жи-

лищно-коммупалыюго хозяйства региона : материалы Всерос. науч.-техн. конф. Волгоград : ВолгГАСУ, 2006. Ч.І. С. 111-114.

19. Обоснование прочности грунтов земляного полотна автомобильных дорог Нижнего Поволжья/ И. С. Алексиков [и др.] // Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства : материалы II науч.-техн. Конф. Волгоград: ВолгГАСУ, 2009. С. 141-144.

20. Ресурсное обеспечение дорожного строительства: учеб. пособие / С. В. Алексиков [идр.] // Волгоград: ВолгГАСУ,2007.213с.

Рекомендации, учебные пособия

Подписано в печать 29.02.12. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-юл. л. 1,2. Тираж 110 экз. Заказ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» Отпечатано в секторе оперативной полиграфин ЦИТ 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1

61 12-5/2174

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

На правах рукописи

АЛЕКСИКОВ ИЛЬЯ СЕРГЕЕВИЧ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА ИЗ МЕСТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ( с учетом региональных условий Нижнего Поволжья)

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

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Богомолов Александр Николаевич

Волгоград - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................... 4

Глава 1. Состояние вопроса проектирования и строительства оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, цель и задачи исследования 1.1.Опыт применения местных материалов в конструкциях

дорожных одежд..................................................................... 11

1.2. Каталоги и атласы конструкций дорожных одежд с использованием местных материалов....................................... 32

1.3. Обзор и анализ методов проектирования дорожных одежд

из местных материалов......................................................... 35

1.4. Оптимизация при проектировании дорожных одежд.................... 40

1.5. Цель и задачи исследования.................................................... 43

Глава 2. Теоретические основы проектирования оптимальных

дорожных одежд из местных материалов 2.1 .Исследование зависимости физико-механических свойств

глинистых грунтов от их плотности и влажности................................. 47

2.2.Методика обоснования расчетной влажности грунтов

земляного полотна................................................................................... 54

2.3.Экономико-математические модели оптимизации конструкции

дорожных одежд нежесткого типа 2.3.1.Оптимизация конструкции дорожной одежды по

единовременным затратам.......................................................... 64

2.3.2.0птимизация конструкции дорожной одежды по приведенным

затратам................................................................................................ 79

2.4.Информационная база данных для решения задачи проектирования

дорожных одежд на основе местных материалов.......................... 82

Выводы по главе 2.................................................................... 89

Глава 3. Экспериментальные исследования

3.1.Анализ месторождений каменных материалов Волгоградской области и оценка возможности их использования при строительстве дорожных одежд..................................................................... 91

3.2,Обоснование расчетной влажности и прочности грунтов земляного

полотна............................................................................. 105

3.3. Опытно-экспериментальное строительство дорожных одежд из местных материалов в условиях Волгоградской области.

3.3.1.Строительство дорожных одежд на основании из мела по типу «минеральный бетон»............................................................. 112

3.3.2. Строительство дорожных одежд на основании из грунтов повышенной плотности................................................................. 122

3.3.3. Строительство дорожных одежд с использованием в основании

геотекстиля......................................................................... 131

Выводы по главе 3................................................................ 134

Глава 4. Рекомендации по проектированию оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов.

4.1 Районирование территории Волгоградской области по условиям строительства дорожных одежд из местных материалов......................... 136

4.2 Рекомендации по формированию СУБД «Оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов»................................. 146

4.3 Оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов

для региональных условий Нижнего Поволжья................................ 147

Основные выводы.................................................................... 167

Список использованной литературы..........................................:....... 169

Приложение........................................................................... 186

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. За последние 10 лет при увеличении протяженности автомобильных дорог всего на 15 % автомобильный парк России вырос почти в два раза и составил более 27 млн. автомобилей. Прирост парка автотранспортных средств достигает 13,4 % в год. (табл. 1).

Таблица 1

Рост уровня автомобилизации населения крупнейших городов России[164]

№ п.п. Города РФ Уровень автомобилизации , АТС на 1000 жителей

2006г. 2010 г. Прирост в год, %

1 Москва 265 320 5,2

2 Санкт-Петербург 253 324 7,0

3 Новосибирск 160 285 19,5

4 Нижний Новгород 164 234 10,7

5 Самара 206 279 8,9

6 Ростов на Дону 191 275 11,0

7 Волгоград 132 203 13,4

8 Пермь 178 187 1,3

9 Хабаровск 249 284 3,5

10 Саратов 198 219 2,7

Среднее 8,3

Опережающий, по сравнению с ростом протяженности дорог, рост численности парка автотранспортных средств привел к увеличению интенсивности движения. В летний период, когда интенсивность превышает среднегодовую суточную на 20-30 %, многие участки дорог, в первую очередь на подходах к крупным городам, работают в режиме перегрузки [77]. В составе транспортных потоков появились современные большегрузные автомобили с нагрузкой на ось 8-10 и более тонн. Дорожные одежды, рассчитанные на осевую нагрузку 6 тонн на ось, не способны воспринимать нагрузки от тяжелых автомобилей. Как следствие, состояние большинства автомобильных дорог (около 70 %) не отвечает возросшим требованиям по интенсивности движения и грузонапряженности, имеет недостаточную прочность покрытия.

Дороги, особенно местного значения, находятся в стадии постепенного износа, на полосе наката наблюдается интенсивное колееобразование. Потребность же в усовершенствованных автомобильных дорогах ежегодно возрастает. Согласно Концепции национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года общая протяженность дорог с твердым покрытием должна возрасти в 1,3 раза [77].

Дорожная одежда - один из наиболее дорогостоящих элементов дороги, и ее оптимальное проектирование имеет очень большое значение. Регрессионный анализ показывает, что стоимость строительства дорог (8схр), в ценах 2000г., в основном определяется общим модулем упругости дорожной одежды (Е) и шириной проезжей части (П). Уравнение множественной регрессии имеет вид:

8СТР = 0,701 П и98' Е !'213, тыс.руб/км, ' Множественный коэффициент корреляции равен 0,986. Структура уравнения позволяет сделать вывод о том, что на сметную стоимость объекта набольшее влияние оказывает проектная прочность, а, следовательно, и толщина дорожной одежды (коэффициент весомости 1,213). Вторым по значимости фактором является ширина проезжей части (коэффициент весомости 1,198).

Доля затрат на устройство дорожной одежды, запроектированной в соответствии с ВСН 46-83 [64], составляла 55-60 % от сметной стоимости объекта. Анализ проектных решений показывает, что в связи с вводом в действие ОДН 218.046-01 [103] толщина конструкций увеличивается в 1,4-1,6 раза, а затраты на строительство дорожной одежды дополнительно возросли на 3040%.

Процесс проектирования дорожной одежды включает в себя несколько этапов: конструирование, расчет дорожной конструкции на прочность, технико-экономические расчеты и поиск оптимального варианта дорожной одежды в соответствии с выбранным критерием [103, 119].

Дорожная одежда должна быть прочной, надежной и экономичной. Эти критерии обеспечиваются еще на стадии конструирования. Рациональное

конструирование с учетом всех выработанных практикой принципов позволяет получить конструкцию без излишнего запаса прочности по какому-либо критерию. В настоящее время конструирование, как правило, ограничивается принятием единственной, проверенной длительной практикой строительства и эксплуатации, типовой конструкции дорожной одежды. При этом не учитывается, что с распадом СССР произошел разрыв налаженных связей, были потеряны традиционные поставщики дорожно-строительных материалов. Кроме того, в связи с изменением состава и интенсивности движения, существенно изменились условия эксплуатации дорожных одежд. Существующие типовые конструкции, рассчитанные 15-20 лет назад, по отмененной инструкции ВСН 46-83 [64], безнадежно устарели и не могут быть использованы в практике проектирования. В связи с вводом в действие ОДН 218.046-01 [103] назрела острая необходимость в разработки новых рациональных конструкций дорожных одежд в структуре автоматизированной система проектирования автомобильных дорог в виде электронного банка данных, с учетом новых прогрессивных дорожно-строительных материалов и технологий.

До настоящего времени процедура расчета дорожной одежды сводилась к прочностным расчетам, принимаемых на первой стации проектирования, типовых конструкций дорожной одежды, выбранных проектировщиком из традиционно применяемых в данном регионе и хорошо зарекомендовавших себя в процессе эксплуатации конструкций. При этом, как правило, не учитываются мероприятия по снижению расчетной влажности и повышению прочности грунтового основания (переуплотнение грунтового основания, использование синтетических материалов и геосеток, укрепление обочин). Следует отметить, что при расчете дорожной одежды по ОДН 218.046-01 особое внимание следует уделять именно повышению прочности грунтового основания, так как увеличение толщины конструкции в основном вызвано обеспечением условия сдвигоустойчивости грунта земляного полотна и подстилающих конструктивных слоев основания из малосвязных материалов. Для обоснованного назначения расчетных характеристик грунтов и оценки эффективно-

сти мероприятий по повышению прочности фунтового основания целесообразно уточнение расчетной влажности земляного полотна с учетом региональных дорожно-климатических условий Юга РФ. Обеспечение сдвиговой прочности представительных для территории Нижнего Поволжья грунтов проблематично без исследования зависимости их физико-механических свойств от плотности и влажности.

Просчитав выбранные конструкции по имеющимся компьютерным программам (ROAD, CREDO), в дальнейшем выполняются технико-экономические расчеты и поиск оптимального варианта дорожной одежды в соответствии с выбранным критерием. В качестве критерия оптимальности используются приведенные затраты или сметная стоимость строительства. Однако расчеты сметной стоимости строительства в проектных организациях проводятся не всегда, что объясняется следующими причинами:

— в настоящее время, в связи с существенным увеличением сметных нормативов, прямое использование укрупненных показателей сметной стоимости (УПСС) на устройство дорожной одежды, составленных в ценах 1984г. и 1991г., неправомерно;

— расчет сметной стоимости строительства в базовых ценах отменен, а процедура составления локальных смет ресурсным методом на устройство дорожной одежды достаточно трудоемка, обеспечивает точность расчета 87-92 % [54, 126] .

Существующие экономико-математические методы оптимизации конструкций дорожных одежд по приведенным затратам не учитывают возможность снижения стоимости строительства и эксплуатационных затрат на их содержание, связанных с укреплением обочин, повышением прочности грунтов земляного полотна. Кроме того, неустойчивый характер цен на строительные материалы и работы требуют пересмотра критериев оптимизации дорожных одежд.

В связи со сложностью каждого этапа проектирования, а также потребностью включения в процесс автоматизированного проектирования больших

информационных массивов данных необходим подход к проектированию дорожных одежд на основе использования информационно-поисковой базы данных рациональных дорожных одежд из местных материалов.

Таким образом, задача совершенствования методики проектирования оптимальных дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства на основе информационного банка данных рациональных конструкций дорожных одежд весьма актуальна.

Цель работы состоит в совершенствовании методики проектирования оптимальных дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства на основе компьютерной базы данных рациональных конструкций дорожных одежд.

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие основные задачи:

1. выполнен анализ существующего опыта проектирования и строительства оптимальных дорожных одежд из местных материалов;

2. исследованы зависимости влажности и физико-механических свойств глинистых грунтов от природно-климатических факторов, разработана методика и выполнено обоснование региональной расчетной влажности и прочности грунтов земляного полотна автомобильных дорог Нижнего Поволжья;

3. усовершенствована методика технико-экономического обоснования оптимальных конструкций дорожных одежд на основе теории риска, позволяющая учитывать затраты в повышение прочности грунтов рабочего слоя земляного полотна;

4. разработана программная оболочка для ведения информационной базы данных оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, предназначенная для практического применения при автоматизированном проектировании дорожных одежд. :

5. выполнено районирование территории Волгоградской области, разработаны оптимальные конструкции дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов и выполнена их опытно-производственная проверка;

Предметом исследования является конструирование, расчет и технико-экономическое обоснование оптимальных конструкций дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства.

Объектом исследования являются методы проектирования оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов.

Научная новизна диссертационного исследования заключатся в исследовании совместного влияния плотности и влажности глинистых грунтов на их прочностные характеристики, разработке методики обоснования расчетной влажности грунтов земляного полотна на основе данных агрометеослужбы, характеризующих тепло и влагообеспеченность района строительства. Впервые предложен подход к оптимизации конструкции дорожной одежды по единовременным затратам с позиций теории риска. Выполнено районирование территории Волгоградской области с учетом вероятностного характера строительных затрат на устройство дорожных одежд.

Практическая значимость исследования. Теоретические выводы и практические рекомендации, полученные в результате исследования, могут быть использованы при обосновании целесообразности использования местных каменных материалов в конструкциях дорожных одежд, обоснования расчетной влажности и прочности грунтов земляного полотна с учетом региональных дорожно-климатических условий, расчете единовременных и приведенных затрат в процессе оптимизации дорожных одежд из местных материалов, разработки региональной электронной базы данных конструкций дорожных одежд из местных материалов.

Выполненные исследования позволяют снизить расход привозных строительных материалов и тем самым способствуют снижению стоимости строительства автомобильных дорог.

Апробация результатов исследования. Основные положения и выводы диссертационного исследования были представлены на VIII региональной научно-практической конференции молодых исследователей Волгоградской области, на научных региональных, всероссийских и международных конференциях в Краснодаре и Волгограде.

Реализация практических рекомендаций, разработанных в диссертационном исследовании, осуществлена в МУ «Комдорстрой» (ТУ «Конструкции дорожных одежд улиц и дорог местного значения (второстепенные проезды в секторе индивидуальной застройки». Волгоград, 2008 г.), что подтверждается справками о внедрении.

Теоретические результаты исследования используются при чтении учебных курсов «Основы автоматизации проектирования автомобильных дорог», «Информационные технологии в дорожном строительстве» в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете.

Отдельные аспекты диссертационного исследования были использованы при выполнении научно-исследовательской работы «Разработка рациональных конструкций дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Волгоградской области» (2001 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 19 публикациях и учебном пособии, в том числе 3 статьи, опубликованные в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Результаты исследования изложены на 187 страницах основного текста, включающего 52 рисунка, 30 таблиц и библиографию из 164 названий и приложения.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ОПТИМАЛЬНЫХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА ИЗ МЕСТНЫХ МАТЕРИ