автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Развитие методов прогнозирования и регулирования водно-теплового режима земляного полотна эксплуатируемых автомобильных дорог

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ ИЗУЧЕНИЯ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО И ДЕФОРМАТИВНОГО РЕЖИМОВ ПРОМЕРЗАЮЩЕГО ГРУНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

1.1 Механизмы тепло- и массопереноса в глинистых грунтах земляного полотна автомобильных дорог

1.2 Термодеформативные состояния и механизмы пучения промерзающих грунтов

1.3 Краткий обзор исследований по водно-тепловому режиму и назначению расчётных характеристик грунтов земляного полотна

1.4 Методы прогнозирования и диагностики влагонакопления в промерзающем грунте

2.ОСОБЕННОСТИ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

2.1 Природно-климатические условия

2.2 Влияние физических свойств грунтов на водно-тепловой режим земляного полотна

2.3 Влияние аномальных свойств воды на процесс промерзания грунта

ВЫВОДЫ ~ ■ " "

3 .ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО

РЕЖИМА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

3.1 Математическая модель промерзания грунта

3.2 Пародиффузионный механизм миграции влаги.

3.3 Перенос влаги в жидкой форме

ВЫВОДЫ

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРОМЕРЗАЮЩИХ ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

4.1 Предварительные полевые опыты

4.2 Методы и лабораторно-полевое оборудование для изучения давления и диффузии воздуха в подмерзлотной зоне грунта

4.3 Водно-тепловой режим грунтов при глубоком залегании грунтовых вод

4.4 Водно-тепловой и термодеформативный режимы в переувлажненном земляном полотне

4.5 Метод определения давления пучения замерзающего грунта 91 ВЫВОДЫ

5.МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

5.1 Разработка и совершенствование конструкций тепловых труб

5.2 Методы регулирования водно-теплового и деформативного режимов

5.3 Технико-экономическая оценка научных разработок 113 ВЫВОДЫ

Актуальность работы. Опыт эксплуатации автомобильных дорог в условиях Сибири свидетельствует о незначительном сроке службы дорожных одежд и. существенных затратах на восстановление их транспортно-эксплуатационных показателей до требуемых значений, установленных действующими нормативными документами, например, СНиП 2.05.02-85 или ВСН 21-83. Это является следствием недостаточного учёта особенностей природно-климатических условий на стадии проектирования автомобильных дорог в районах Зауралья, что ранее уже отмечалось в работах профессоров В.Н. Ефименко, В.В. Ушакова, А.Н. Шуваева, А.И. Ярмолинского и др., проводивших исследования по изучению водно-теплового режима грунтов земляного полотна автомобильных дорог Западно-, Восточно-Сибирского регионов и Дальнего Востока. Эти исследования на территории Западной Сибири в основном направлены на уточнение расчётных значений влажности грунтов при различных схемах увлажнения земляного полотна. Полученные при этом результаты способствуют обеспечению качества вновь проектируемых автомобильных дорог. Вместе с тем, до настоящего времени остаётся актуальной проблема обеспечения надёжной эксплуатации уже существующей сети автомобильных дорог. Решению этой проблемы в определённой степени может способствовать продолжение исследований водно-теплового режима глинистых грунтов земляного полотна в направлении развития методов его прогнозирования и регулирования.

Цель работы. Развитие методов прогноза и регулирования водно-теплового режима глинистых грунтов земляного полотна эксплуатируемых автомобильных дорог Юго-Западной Сибири.

Задачи исследований. Для реализации сформулированной цели требовалось решить следующие задачи:

1. Изучить закономерности промерзания, оттаивания и воздушный режим подмерзлотной зоны глинистых грунтов земляного полотна.

2. Изучить механизм, закономерности термоградиентного движения влаги в сезоннопромерзающих грунтах и на их основе обосновать физические методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна.

3. Экспериментально изучить водно-тепловой и воздушный режимы грунтов земляного полотна.

4. Разработать рекомендации и технические решения по регулированию водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог. Выполнить технико-экономическую оценку разработок.

Объект исследования - водно-тепловой режим земляного полотна эксплуатируемых автомобильных дорог Юго-Западной Сибири.

Научная новизна.

1. Изучены закономерности промерзания, оттаивания и воздушный режим подмерзлотной зоны глинистых грунтов земляного полотна. Изучен механизм и природа возникновения разрежения вакуума в подмерзлотной зоне грунтов.

2. Установлено, что в грунтах с выраженной зоной аэрации (глубокое залегание грунтовых вод) вакуум возникает после формирования воздухонепроницаемого мерзлотного слоя, а в обводнённых грунтах вакуум в подмерзлотной зоне наблюдается в период оттаивания грунтового массива у подвижной границы промерзания, что ранее в исследованиях специалистов-дорожников не учитывалось.

3. Разработана математическая модель промерзания грунта земляного полотна, отражающая снижение темпа и глубины промерзания за счет восходящего термоградиентного влагопереноса и потока напорных вод.

Уточнено, что в грунтах с выраженной зоной аэрации превалирует механизм переноса влаги в парообразной форме (пародиффузионный механизм), а в обводненных грунтах влага мигрирует в жидкой форме за счет работы объемных сил термического сжатия охлаждаемой твердой фазы (скелета) грунта.

4. Экспериментально-полевыми и лабораторными опытами выявлено, что аэрация подмерзлотной зоны грунта земляного полотна в период его замерзания позволяет ликвидировать возникающий в ней вакуум и существенно снизить величину восходящего влагопереноса. При этом ликвидация вакуума в период промерзания грунта земляного полотна позволяет снизить его влажность к моменту оттаивания на 20-30 %.

Защищаемые положения.

1. Обоснование механизма и природы возникновения вакуума в подмерз-лотной зоне сезоннопромерзающего грунта „земляного полотна автомобильных дорог.

2. Закономерности промерзания и механизм термоградиентной миграции влаги в грунте земляного полотна. Методика инженерного расчета и прогноза величины влагопереноса в сезоннопромерзающих грунтах.

3. Методы и лабораторно-полевое оборудование для экспериментального изучения водно-теплового режима сезоннопромерзающих грунтов.

4. Способы и технические средства регулирования водно-теплового режима грунта земляного полотна автомобильных дорог.

Практическая значимость работы.

В процессе исследований разработаны методы и лабораторно-полевое оборудование для экспериментального изучения вакуума и аэрации подмерзлотной зоны грунтов, изучения их водо- и воздухопроницаемости, позволяющие определять параметры регулирования водно-теплового и воздушного режимов земляного полотна. Для практического применения предложена методика инженерного расчёта величины восходящего влагопереноса в грунте земляного полотна с выраженной зоной аэрации и в обводненном грунте. Выполненные исследования явились основой создания практических рекомендаций и методов регулирования водно-теплового и воздушного режимов грунта земляного полотна автомобильных дорог, позволяющих повысить его несущую способность.

Достоверность основных результатов работы подтверждена совпадением теоретических и экспериментальных результатов, соответствием частных случаев экспериментальных данных данным, полученным другими авторами, проведением экспериментальных измерений с контролируемой точностью, использованием современных компьютерных технологий, обеспечивающих заданный уровень надежности результатов расчетов, а также Государственной экспертизой технических решений, полученных в результате работы.

Апробация результатов работы осуществлена на совещаниях, научных и научно-практических конференциях территориального, регионального, федерального и международного уровней: г. Новосибирск, НГАСУ, III международный конгресс "Ресурсо- и энергосбережение в реконструкции и новом строительстве" (9-10 февраля 2000 г.); г. Омск, СибАДИ, Международная научная конференция "Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии" (1315 ноября 2000 г.); г. Барнаул, АлтГТУ, ГУП «Алтайавтодор», администрация Алтайского края, Всероссийская научно-практическая конференция "Пути повышения качества и эффективности строительства, реконструкции и содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений на них" (19-23 марта 2001 г.); г. Томск, ТГАСУ, научно-практический семинар "Проблемы и перспективы эксплуатации дорожной сети Сибири и Дальнего Востока" (9-12 октября 2001 г.); г. Томск, ТГАСУ, Юбилейная научно-практическая конференция, посвященная 100-летию строительного образования в Сибири и 50-летию ТГАСУ (10-12 сентября 2002 г.).

Разработанные способы и технические средства экспонировались на II Международной выставке "Дорсиб-2000", г. Новосибирск, 30.05 - 2.06.2000 г. По итогам выставки ГУП «Алтайавтодор» награждён малой золотой медалью в номинации "Дороги XXI" века за разработку и применение новых технологий в дорожном строительстве. Результаты исследований опубликованы в 7 статьях. По материалам исследований получено 2 свидетельства на полезные модели и 2 патента РФ. 8

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицы, 31 рисунок, приложения занимают 9 страниц. В списке литературы 160 источников.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в природно-климатических условиях Юго-Западной Сибири процесс промерзания глинистых грунтов земляного полотна автомобильных дорог сопровождается образованием воздухонепроницаемого мерзлотного слоя. При промерзании глинистых грунтов в условиях первого типа местности по увлажнению (глубокий уровень залегания грунтовых вод) в под-мерзлотной зоне, содержащей в порах воздух и парообразную воду, образуется разрежение (вакуум), величина которого изменяется от 0 до 0,5 м водяного столба. Устройство скважин, соединяющих подмерзлотную зону с атмосферой, способствует аэрации этой зоны атмосферным воздухом и ликвидации в ней вакуума. Влажность массива сезоннопромерзающего грунта при этом уменьшается на 20 - 30 % по сравнению с аналогичными участками дорог, где регулирование водно-теплового режима не проводилось.

2. Математическим моделированием процесса промерзания грунта земляного полотна показано, что термоградиентный перенос влаги из глубинных слоев грунта к промерзающему слою способствует снижению темпов и глубины продвижения фронта промерзания. Математическая модель положена в основу разработки методики инженерного расчёта и прогнозирования динамики промерзания земляного полотна. Теоретическим моделированием тепло- и мас-сопереноса в промерзающем земляном полотне показано, что в грунтах с глубоким залеганием грунтовых вод и выраженной зоной аэрации превалирует процесс пародиффузионного влагопереноса с компрессионным циклическим движением конденсата в порах.

Природа и механизм термоградиентного движения влаги в водонасыщен-ных грунтах характеризуются изменением термодеформативного состояния твёрдой фазы грунта. При этом движение влаги обусловлено работой объёмных сил воздействия твёрдой фазы на плёночную прочносвязанную влагу, а через неё и на подвижные формы влаги при наличии температурного градиента по глубине земляного полотна.

На основе теоретических моделей разработаны расчётные методы численного определения и прогнозирования величин зимнего влагонакопления в грунтах земляного полотна для условий близкого и глубокого залегания грунтовых вод.

3. Для экспериментального изучения водно-теплового и воздушного режимов промерзающего грунта земляного полотна разработаны методы, физические модели и лабораторно-полевое оборудование, отличительной особенностью которых является возможность зондирования и диагностики термодинамических параметров в слоях подмерзлотной зоны грунта как в условиях его естественного состояния, так и в режимах регулирования.

Для экспериментального изучения воздухопроницаемости подмерзлотной зоны усовершенствован метод компрессионной аэрации грунта, позволяющий в условиях нестационарного режима нагнетания воздуха через погружные зонды определять коэффициент его диффузии и давление в слоях подмерзлотной зоны.

4. Разработаны, опробованы и внедрены в производство способы и технические средства, позволяющие регулировать процесс промерзания, оттаивания и увлажнения грунта с целью повышения несущей способности конструкций земляного полотна автомобильных дорог.

Сущность способа заключается в создании искусственных полостей, соединяющих подмерзлотную зону земляного^ полотна с атмосферой,- а также дренирующих слоёв, обеспечивающих прогрев дорожной конструкции восходящим потоком напорных подземных вод. Для обеспечения взаимодействия подмерзлотной зоны с атмосферой разработаны конструкции тепловых труб и термосифонов, не требующих энергетических затрат за счёт использования теплоты глубинных слоёв грунта.

1. Агроклиматические ресурсы Алтайского края. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 198 с.

2. Агроклиматический справочник по Алтайскому краю. Л.: Гидро-ме-теоиздат, 1957. - 214 с.

3. Агрофизическая характеристика почв Западной Сибири. Новосибирск: Наука СО, 1976.-544 с.

4. Бируля А.К., Сиденко В.М. Определение расчётной влажности для проектирования дорожного полотна по данным метеостанций. Харьков: Труды ХАДИ, вып. 17. - Изд-во ХГУ, 1954.

5. Бируля А.К., Сиденко В.М. Определение расчётной влажности земляного полотна автомобильных дорог с помощью теории вероятности. М.: "Автомобильные дороги, 1957, № 12. - С. 24,25.

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

7. Борозинец В.Е. Экспериментальное исследование параметров криогенного пучения глинистых грунтов в условиях регулярного режима промерзания: Автореф. дис. . канд. геол.-мин. наук. М., 1983. - 26 с.

8. Борозинец В.Е., Фельдман Г.М. Вакуумно-фильтрационный механизм образования мощных шлиров льда // Проблемы криолитологии. Вып. IX. М., 1981.-С. 165-178.

9. Быстров Н.В. Проектирование нежестких дорожных одежд с теплоизолированными слоями с учетом колебаний фронта промерзания: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1984. -28 с.

10. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. - 415 с.

11. Вериго С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага и ее значение в сельскохозяйственном производстве. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. - 289 с.

12. Вериго С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага. Л.: Гидрометеоиздат, 1973.

13. Вершинин П.В., Меньшиков М.К. и др. Основы агрофизики, М.: Госфиз-матгизиздат, 1959, - С. 60 - 85.

14. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд под редакцией профессоров И.А. Золотаря, H.A. Пузакова, В.М. Сиденко.- М.: Транспорт, 1971,- 416 с.

15. Воейков А.И. Избранные сочинения. Л.: Гидрометеоиздат, 1957.

16. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. -М.: Изд. МГУ 1984. 200 с.

17. Воронин АД. Основы физики почв. М.: Изд. МГУ, 1986. - 244 с.

18. Втюрина Е. А., Втюрин Б.И. Льдообразование в горных породах. М.: Наука, 1970.- 279 с.

19. Гапеев С.И. О причинах миграции влаги и образования прослойков льда в промерзающих грунтах: Тр. Ленгипротранса: Информ. письмо. Вып. 20. Л., 1956.-24 с.

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

21. Глобус A.M. Термодинамика почвенной влаги. JL: Гидрометеоиздат, 1966.

22. Глобус A.M. Экспериментальная гидрофизика почв. Д.: Гидрометеоиздат, 1969.

23. Глобус A.M., Нерпин C.B. О механизме передвижения почвенной влаги к промерзающему горизонту. / Докл. АН СССР, 1960. Т. 133. - № 6.

24. Гольдштейн Н.М. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1973. -368 с.

25. Гольдштейн Н.М. Деформации земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании. / Тр. Всесоюзного НИИ ж/д транспорта, вып. 16 М.: Трансжелдориздат, 1948 - 211 с.

26. Горяев В.Е. Гидродинамические режимы сезонной миграции почвенной влаги в степной Кулунде // Гидрогеолого-мелиоративные исследования в Зап. Сибири. / Красноярск: изд. СибНИИГиМ, 1986. С. 12 - 26.

27. Горяев В.Е. К вопросу влияния мерзлоты на режимы миграции почвенной влаги // Факторы плодородия почв и их регулирование. Новосибирск, 1985. -С. 27-30.

28. Горяев В.Е. О механизме миграции почвенной влаги // Экологические проблемы использования водных и земельных ресурсов на юге Западной Сибири. / АГАУ Барнаул, 1997. - С. 180 - 182.

29. Гречищев С.Е. Межфазовое взаимодействие в поровой влаге и термореологическая модель мерзлых грунтов // Инж. геол., 1979. № 4. С. 72-85.

30. Гречищев С.Е. Термодинамические условия в поровой влаге на границе промерзания // Геокриологические исследования. Вып. 138. М., 1980. - С. 49.

31. Дерягин Б.В., Сидоренков Г.П. // ДАН СССР, 1941. Т. 32. - № 9. - С. 622 -626.

32. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Наука, 1972. - 360 с.

33. Добров Э.М. и др. Глинистые грунты повышенной влажности в дорожном строительстве. М.: Изд-во "Транспорт", 1992. - 240 с.

34. Ефименко В.Н. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог при глубоком промерзании грунтов (на примере Юго-Востока Западной Сибири). / Диссертация канд. техн. наук М.: МАДИ, 1978. - 216 с.

35. Ефименко В.Н., Кон Ден Док. Прогноз прочности дорожных одежд эксплуатируемых автомобильных дорог по косвенным показателям // Совершенствование автомобильных дорог и искусственных сооружений на Северо-Западе РСФСР. Л.: ЛИСИ, 1987. - С. 53-59.

36. Ефименко В.Н. Проблемы обеспечения эксплуатационной надежности автомобильных дорог в условиях Западной Сибири // Техника и технология дорожного хозяйства № 4. Кемерово, 2001. - С. 26-29

37. Земляное полотно автомобильных дорог в северных условиях. Под ред. A.A. Малышева. М.: Транспорт, 1974. - 288 с.

38. Золотарь И.А. Обеспечение надёжности автомобильных дорог по прочности при их проектировании, строительстве и эксплуатации. Санкт-Петербург: ВАТТ, 1996. - 84 с.

39. Золотарь И.А. Расчёт испарения с поверхности грунтовых оснований в связи с прогнозом их влажностного состояния.- В кн.: Экспериментальные исследования процессов теплообмена в мёрзлых горных породах. Новосибирск: Наука, 1972, С. 119-137.

40. Золотарь И.А. Теоретические основы применения тонко дисперсных грунтов для возведения земляного полотна автомобильных дорог в северных районах области многолетнемёрзлых грунтов. JL: Военная академия тыла и транспорта, 1961. - 422 с.

41. Иванов Н.С. Тепло- и массоперенос в мерзлых горных породах. М.: Наука, 1969.-239 с.

42. Казарновский В.Д. Слабые грунты как основание насыпей автомобильных дорог. / Автореферат диссертации на соискание научной степени доктора технических наук / М.: МАДИ, 1975. - 58 с.

43. Казарновский В.Д., Лейтланд И.В., Пшеничникова Е.С. Новая редакция нормативного документа по проектированию нежёстких дорожных одежд. -М., Наука и техника, 2001, № 1. С. 38.

44. Казарновский В.Д. Опыт сооружения земляного полотна автомобильных дорог в сложных природно-климатических условиях. М., Журн. "Транспортное строительство", вып. 12: 1999 г., - С. 7 - 9.

45. Казарновский В.Д. Перспективные конструктивно-технологические решения при строительстве земляного полотна на слабых грунтах. / Архитектура и строительство. Междун. науч.-техн. конф. 11-12 сентября 2002 г./ г. Томск, ТГАСУ, 2002 г, С. 3 - 4.

46. Качинский Н.А. Физика почвы, Ч. 1, М.: Наука, 1965. - 323 с.

47. Ковда В.А. Основы учения о почвах М.: Наука, 1973, - Кн. 1. - 477 е., Кн. 2. - 468 с.

48. Корсунский М.Б., Гайваронский В.Н., Россовский П.Д. Прогнозирование расчётной влажности грунтов земляного полотна. М.:, "Труды Союздорни-и", вып. 76, 1975.-С. 5-29.

49. Кривисский A.M. Конструирование и расчёт нежёстких дорожных одежд по местному предельному равновесию. -М.: Автотрансиздат, 1963. 76 с.

50. Кривисский A.M., Корсунский М.Б., Россовский П.Д., Гайваронский В.Н. Исследование водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог в районах избыточного увлажнения. М.: "Труды Союздорнии", вып. 37, 1970.-С. 93-120.

51. Кудрявцев В.А. Новая методика определения глубины промерзания грунтов. М.: "Основания, фундаменты и механика грунтов", 1971, № 6. - С. 35, 36.

52. Лебедев А.Ф. Почвенные и грунтовые воды М.: Изд-во АН СССР, 1936.

53. Леонович И.И., Вырко Н.П. Механика земляного полотна. Минск, изд-во "Наука и техника", 1975. - 232 с.

54. Лукьянов B.C., Головко М.Д. Расчет глубины промерзания грунта. М.: Трансжелдориздат, 1957. - 164 с.

55. Лыков A.B. Теория теплопроводности М.: Высшая школа, 1967. - С. 421 -427.

56. Мазуров Г.П. Физико-механические свойства мерзлых грунтов.- Л.: Стройиздат, 1975.-С.216.

57. Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1985. - 48 с.

58. Макарычев C.B. Теплофизические свойства почв Юго-Западной Сибири. Дис. д.б.н. М.: 1993. - 348 с.

59. Мельников П.И., Фельдман Г.М., Анисимова Н.П. Формирование шлиров льда при колебаниях границы промерзания над уровнем грунтовых вод // Докл. АН СССР. 1984. Т. 279, № 2. С. 476-480.

60. Мерзлотные исследования./ Сб. статей.- Вып. XX под редакцией проф. Кудрявцева, МГУ, 1982. С. 200.71. "Метеорология и гидрология". 1984, № 10.

61. Методические рекомендации по проектированию оптимальных конструкций земляного полотна автомобильных дорог на основе методов регулирования водно-теплового режима. -М.: СоюздорНИИ, 1983 г.

62. Методические рекомендации по расчёту водно-теплового режима для разработки оптимальной конструкции земляного полотна автомобильных дорог. -М.: СоюздорНИИ, 1983 г.

63. Методология повышения качества дорожных работ в Алтайском крае // Пути повышения качества и эффективности строительства, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений на них / Тр.

64. Всероссийской науч.-практич. конф. 9-23 марта 2001 г. Барнаул, АлтГТУ.-2001.-С. 16-20.

65. Мосиенко H.A. Водопроницаемость мерзлых почв в Кулундинских степях.- Почвоведение, 1958, № 9. С. 122 - 127.

66. Муромцев H.A. Использование тензометров в гидрофизике почв. JL: Гид-рометеоиздат, 1979.

67. Нерпин С.В., Чудновский А.Ф. Физика почв. Наука, 1967. - 583 с.

68. Нерсесова З.А. Физико-химическая природа миграции воды в промерзающих почвах. / Труды 1-й Сиб. конф. почвоведов. Красноярск, 1962.

69. Носич И.А. Влияние влажности на прочность грунта в дорожном полотне.- Харьков: Труды ХАДИ, вып. 10, 1950.

70. Ольховиков В.М. Опыт использования стабилизаторов глинистых грунтов. / Журн. "Автомобильные дороги", 1994 г., №3 С. 11-13.

71. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Д.: Стройиздат, 1977. - С. 181.

72. Орнатский Н.В. Проектирование противопучинных мероприятий. В кн. : Регулирование водного режима дорожных оснований. - М.: Дориздат, 1946. -С. 37-85.

73. Павлов A.B. Теплообмен промерзающих и протаивающих грунтов с атмосферой. М.: Наука, 1965. - 254 с.

74. Панфилов В.П. Почвы сухостепной зоны // Агрофизическая характеристика почв Западной Сибири. Новосибирск: Наука СО, - 1976. - С. 414 - 435.

75. Пономарёв В.П. Пучины на железных дорогах и методы борьбы с ними. -М.: Трансжелдориздат, 1952. 255 с.

76. Попов А.И. О механизме льдообразования в тиксотропных дисперсных породах // Проблемы криолитологии. Вып. IX. М., 1981. - С. 30-40.

77. Преферансова Л.А. Водный режим дорожного полотна // Регулирование водного режима дорожных оснований. М., 1946. - С. 6-36.

78. Преферансова Л.А. Расчётная влажность грунтов земляного полотна и методы её определения // Автомобильные дороги, 1966, № 1. С. 17,18.

79. Проектирование нежёстких дорожных одежд. ОДН 218.046-01

80. Протасов Ю.И. Об эффективности термического разрушения горных пород. / Физика горных пород и процессов. М.: Недра, 1967. - С. 29 - 31.

81. Пузаков Н.А. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог. М.: Автотрансиздат, 1960. - 168 с.

82. Пузаков Н.А. Исследование дорожного полотна. Л.: Гострансиздат, 1935. -91 с.

83. Пузаков Н.А. Предохранение дорожного полотна от грунтовых вод. Труды Дорнии, вып. 4. М.: Дориздат, 1946. - С. 86-128.

84. Пузаков Н.А. Расчёт толщины дорожной одежды по условиям морозоустойчивости (теплоустойчивости) . В кн.: Материалы Всесоюзной межвузовской научно-технической конференции по прочности дорожных одежд. -Харьков: 1968.-С. 93-100.

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

86. Пучины на автомобильных дорогах. Труды Дорнии. М.: Лориздат, 1941, № 2. - 428 с.

87. Рабинович О.Н. Сборник задач по технической термодинамике. М: Машиностроение, 1969.

88. Разумова Л.А. Изменение запасов почвенной влаги в зимний период. / Метеорология и гидрология. № 1, 1950.

89. Ревут И.Б. Физика почв. Л.: Колос, - 1972. - 365 с.

90. Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Вып. VI. Равнинные районы Алтайского края и южная часть Новосибирской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. - 978 с.

91. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М: Недра, 1967. - С. 288.

92. Ривкин С.Л., Александров A.A. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. - М: Энергоатомиздат, 1984. - С. 80.

93. Роде A.A. Водные свойства почв и грунтов. М: АН СССР, 1955.

94. Роде A.A. Почвенная влага. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

95. Ю8.Роде A.A. Вопросы водного режима почв. Л: Гидрометеоиздат, 1988.

96. Рувинский В.И. Определение количества воды, поступающей в основание проезжей части через покрытия капитальных типов // Труды Союздорнии, вып. 37, 1970.-С. 121-146.

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

98. Рувинский В.И. Как оценить морозоустойчивость дорожной одежды. М.: Наука и техника, 2002 г., №2.

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

100. Рувинский В.И. и др. Гидроизолирующие прослойки для улучшения водно-теплового режима земляного полотна. / Автомобильные дороги, 1985 г., №12. С. 23-24.

101. Сиденко В.М. Основные проблемы исследований теплообмена в дорожном строительстве. -М.: «Труды Союздорнии», вып. 76, 1975. С. 83-93.

102. Сиденко В.М. Расчёт и регулирование водно-теплового режима дорожных одежд и земляного полотна. М.: Автотрансиздат, 1960. - 116 с.

103. Сиденко В.М., Батраков О.Т. и др. Автомобильные дороги (совершенствование методов проектирования и строительства). Киев: Будивельник, 1973. -278 с.

104. Сиденко В.М., Батраков В.Т., Леушин А.И. Технология строительства автомобильных дорог. Часть 1. Киев: Вища школа, 1970. - 235 с.

105. Слейтер, Микилрой. Практическая микроклиматология. М.: Прогресс, 1964. - 308 с.

106. Сляднев А.П. Географические основы климатического районирования и опыт их применения на юго-востоке Западно-Сибирской равнины // География Западной Сибири. Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1965. С. 3 - 121.

107. Справочник по бурению скважин на воду под редакцией проф. Д.Н. Баш-катова. М.: Недра, 1979. - С. 256-260.

108. Сребрянская П.И. Явление сезонного замерзания и оттаивания почв Центральной Барабы, Тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева АН СССР, 1954, - ч. 2, т. 42.

109. Сумгин М.И., Качурин С.П., Толстихин Н.И. и др. Общее мерзлотоведение. М.: Изд-во АН СССР, 1940. - 340 с.

110. Татаринцев Л.M. Физическое состояние основных пахотных почв Юго-Востока Западной Сибири. / Дис. д-ра биол. наук, АГАУ, 1993.

111. Тулаев А.Я. Круглогодичный цикл пучинообразования. М.: "Труды Дор-нии", вып. 2, 1941. - С. 172-245.

112. Тулаев А.Я. Регулирование водного режима земляного полотна на автомобильных дорогах. В кн.: "Проектирование и возведение земляного полотна железных и автомобильных дорог. М.: Изд-во АН СССР, 1950. - С. 89-163.

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

114. Тулаев А .Я., Пузаков H.A., Богатырёва Е.И. Регулирование водно-теплового режима земляного полотна в городских условиях. М.: Высшая школа, 1972. - 121 с.

115. Ушаков В.В. Повышение эффективности проектирования и строительства автомобильных дорог горно-промышленных предприятий. Чита: Забтранс, 1999.- 164 с.

116. Федосов А.Е. Физико-механические процессы в грунтах при их замерзании и оттаивании. М.: Трансжелдориздат, 1935. - 48 с.

117. Фельдман Г.М., Борозинец В.Е. Возможный механизм образования крупных ледяных включений в дисперсных грунтах // Региональные геокриологические исследования в Восточной Азии. Якутск, 1983. - С. 19-28.

118. Фельдман Г.М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах. Новосибирск: Наука, 1988.- С. 258

119. Цитович H.A. Механика мерзлых грунтов. М: Высшая школа, 1973.

120. Чирков В., Малютин А. Ход влажности в подзолистой почве при замерзании и оттаивании. / Научно-агрономический журнал. № 1, 1926.

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

122. Чугаев P.P. Гидравлика. JI: Энергоиздат, 1982.

123. Чураев Н.В. Физико-химия процессов массопереноса в пористых телах. -М: Химия, 1990.-С. 272.

124. Чудновский А.Ф. Теплофизика почв. М: Наука, 1976. - 328 с.

125. Швецов П.Ф. К термодинамическому анализу криогенного пучения промерзающей грунтовой массы / ДАН. 1972. Т. 206, № 2. - С. 337 - 340.

126. Швецов П.Ф., Ковальков В.П. Физическая геокриология. М: Наука, 1986. -С. 177.

127. Шестаков В.Н. Теплофизические основы технологии строительства автомобильных дорог в зимнее время. Омск: ОмПИ, 1988. - 87 с.

128. Шульгин A.M. Климат почвы и его регулирование. JI: Гидрометеоиздат, 1972.-344 с.

129. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды, JI: Гидрометеоиздат, 1975. - С. 280.

130. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена.- JL: Энергоиздат, 1961.-С.411.

131. Ярмолинский И.А. Регулирование водно-теплового режима автомобиль- ных дорог в условиях муссонного климата / Автореферат дис. на соисканиеуч. степени доктора технических наук. -М.: МАДИ, 1995. 42 с.

132. Сагу J.M. Soil heat transducers and water vapor flow. // Ibid., 1979, vol. 43. -P. 835-839.

133. Cass A., Campbell G.S., Jones T. L. Enhancement of thermal water vapor diffusion in soil. // Ibid., vol. 48. P. 25 - 32.

134. Hadas A. Problems involved in measuring the soil thermal conductivity and dif-fusivity in moist soil. // Agric. Meteor., 1974. v. 13. - № 3. - P. 105 - 114.

135. Kimball B.A., Jackson R.D., Reginato R.J. Comparison of field measured and calculated soil heat fluxes. // Ibid., 1976. - v. 40. - P. 18 - 25.

136. Физико-механические свойства глинистых грунтов

137. Грунты Место отбора пробы Номер выработки Глубина отбора образца, м Естественна я влажность, % Плотность, г/см"' Коэффициент пористости Пластичность, % Показатель консистенции Оптимальные параметры

138. Грунта естественной влажности Сухого грунта Частиц грунта (скелета) Граница текучести Граница раскатывания Число пластичности Влажность, % Предельно плотное состояние грунта, г/см32 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15

139. Автомобильная дорога М-52 «Чуйский тракт»

140. Суглинок лёгкий пылеватый Км. 263 С-1 3,5 20 1,8 1,5 2,7 0,800 26 18 8 0,25 15 1,83

141. С-2 5,0 26 1,92 1,52 2,7 0,776 26 16 10 1,00 14 1,85

142. Супесь песчаная Км. 264 С-3 1,5 13 1,65 1,46 2,68 0,836 19 15 4 -0,50 15 1,77

143. С-4 3,0 13 1,66 . 1,47 2,68 0,823 15 13 2 0,00 14 1,78

144. С-5 4,5 14 1,71 1,58 2,68 0,696 17 15 2 -3,50 15 1,76

145. Суглинок лёгкий пылеватый Км. 265 С-6 3,0 17 1,78 1,52 2,70 0,776 27 17 10 0,00 14 1,84

146. Автомобильная дорога «Алтай-Кузбасс»

147. Суглинок тяжёлый пылеватый нягкопластич ный Км. 136 С-1 3,0 27 1,80 1,42 2,73 0,923 32 17 15 0,67 18 1,73

148. Суглинок тяжёлый пылеватый текучепластич ный Км. 136 С-2 4,5 28 1,91 1,49 2,73 0,832 31 18 13 0,77 17 1,75

149. Суглинок лёгкий пылеватый текучий Км. 136 С-3 4,5 28 1,94 1,52 2,70 0,776 25 16 9 1,33 15 1,83

150. Суглинок лёгкий пылеватый текучепластич ный Км. 137 С-4 4,0 27 1,94 1,53 2,71 0,771 29 17 12 0,83 16 1,82

151. Глина лёгкая пылеватая мягкопластич ная Км. 137 С-5 4,0 29 1,97 1,53 2,74 0,791 36 18 18 0,61 18 1,81

152. Глина лёгкая пылеватая мягкопластич ная Км. 137 С-6 4,0 30 1,95 1,50 2,74 0,827 38 19 19 0,58 19 1,79

153. Глина пылеватая Км. 137 С-7 5,0 31 1,95 1,49 2,74 0,839 43 21 22 0,45йавтодор» воинский1. О г.натурных испытаний по использованию тепловых труб для повышения морозостойкости дорожной конструкции по теме

154. Разработка методов и средств предотвращения разрушающих деформаций земляного полотна и дорожной одежды»1. Научные предпосылки.

155. Для предотвращения промерзания сквозных полостей (скважин) рекомендуется использовать тепловые трубы, использующие теплоту глубинных слоев грунта земляного полотна в промерзающем слое дорожной конструкции.2. Цель испытаний.

156. Целью испытаний является изучение влияния тепловых труб, обеспечивающих аэрацию подмерзлотной зоны, на повышение морозостойкости и долговечности дорожной конструкции.3. Решаемые задачи.

157. Экспериментально изучить динамику промерзания и увлажнения грунта в земляном полотне и прилегающей зоне.

158. Изучить эффективность и надежность работы тепловых труб в течение зимнего периода.

159. Изучить влияние тепловых труб на процесс накопления влаги и увеличение массы промерзающего слоя земляного полотна.

160. Исследовать влияние тепловых труб на термодеформативное состояние и пучение грунта, стойкость дорожной одежды. Выявить радиус влияния тепловой трубы.

161. Начальник отдела внедрения новых технологий1. Л.А. Будянская1. От Алт ГТУ

162. Научный консультант, д.б.н., профессор1. В.Е. Горяеввнедрения тепловой трубьдренажа на км. 136 автомобильной дороги «Алтай-Кузбасс».1. АКТ

163. После установки тепловой трубы вертикального дренажа осуществлена засыпка затрубного пространства скважины мелкозернистым щебнем фракции 5-10 мм.

164. Параметры тепловой трубы вертикального дренажа:

165. Общая длина тепловой трубы

166. Наружный диаметр тепловой секции3. Длина тепловой секции4. Диаметр дренажной трубы

167. Длина перфорированной фильтрационной зоны (перф. <1-7 мм)

168. Выбор и подготовка площадок для установки тепловых труб.

169. Бурение 3-х скважин на глубину 7,5 м. и диаметром 135 мм.

170. Монтаж ранее изготовленных труб.

171. Заполнение нижней концевой части трубы (1000 мм.) дренажным материалом (щебень фр. 5-10.).

172. Заправка согревающей полости труб дизельным топливом до проектной отметки.

173. Устройство защитного конуса над выступающей над землей частью тепловых труб.

174. Конструктивные особенности тепловых труб:

175. Длина рабочей зоны 6 м., диаметр 110 мм.

176. Длина фильтрационной зоны с перфорацией 1 м., диаметр 80 мм.

177. Общая длина тепловой трубы 7м.

178. Г^^|с||синское ДРСУ» СЦ^ "

179. Будянская Л.А. Щелоков А.И. Горяев В.Е.