автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Совершенствование мероприятий по повышению эксплуатационной надежности водопропускных труб на автомобильных дорогах Республики Тыва

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Автомобильно-дорожный институт

□□3069641

На правах раджписи ДОНГАК ДЖАМИЛЬ АЙЫР-САНААЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА

Специальность 05 23 11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискании ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2007

003069641

Работа выполнена на кафедре мостов и тоннелей ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Быстров Владимир Аполлинарьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Карпов Борис Николаевич,

кандидат технических наук Подкин Александр Леонидович

Ведущая организация

ЗАО «Научно исследовательский и проектный институт территориального развития и транспортной инфраструктуры» (НИПИ ТРТИ)

Защита диссертации состоится 22 мая 2007 г на заседании диссертационного совета Д 212 223 01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу 190005, Санкт-Петербург, ул 2-я Красноармейская, д 4, ауд 206

Эл Почта rector@spise spb su Телефакс (812)316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат диссертации размещен на официальном сайте ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (www spbgasu ru)

.Автореферат разосгт?н а

9ПП7 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Г М Бадьин

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации.

При строительстве и эксплуатации водопропускных труб (ВПТ) в суровых климатических (СКУ) остаются ряд проблем, связанных с обеспечением прочности, устойчивости и долговечности ВПТ, а также с существенными затратами средств на поддержание их эксплуатационной надежности

Перспективным вариантом увеличения надежности ВПТ в СКУ является использование полистирольных пенопластов (ПП) в проектах новых конструктивно-технологических решениях

В связи, с этим назревает проблема прогноза распространения температуры во времени и связанного с ним напряженно-деформированного состояния (НДС) в грунтах, окружающих ВПТ, утепленных полистирольными пенопластами При этом необходимо определение толщины утеплителя, температуры под пенополис-тиролом, глубины промерзания грунта

В соответствии с вышеизложенным, для решения проблемы повышения эксплуатационной надела гости ВПТ необходимо проведение научных исследований, в том числе, в излагаемом далее направлении

Цель диссертации заключается в повышении надежности водопропускных труб, эксплуатируемых в суровых климатических условиях Республики Тыва посредством использования в их конструкциях ПП В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи

• исследование температурного режима и НДС грунта вокруг ВПТ утепленных полистиролом при пучинистых грунтах насыпи и основания, а также при наличии в ее основании вечной мерзлоты

• обоснование новых конструктивно-технологических решений элементов труб с целью совершенствования их надежности в криолитозоне.

• анализ эффективности применения полистирольных пенопластов в качестве теплоизоляции в конструкциях водопропускных труб на автомобильных дорогах РТ

Научная новизна работы:

Обоснована эффективность применения полистирольных пенопластов в конструкциях ВПТ, снижающих величины деформаций морозного пучения грунтов основания, исключающих образование наледей и повышающих их эксплуатационную надежность в СКУ в результате уменьшения глубины промерзания (оттаивания) окружающих их грунтов

Практическая значимость проведенных исследований заключается

1 Полученные в работе результаты моделирования процесса распределения температуры, обоснование эффективности ПП в конструкциях ВПТ, ориентированы на использование их в практике проектирования, строительства и эксплуатации в районах с суровыми природно-климатическими условиями, криолитозоне, применительно к условиям Республики Тыва

2 Предложенные в работе конкретные решения вариантов конструктивно-технологических решений ВПТ с применением полистирольных пенопластов по-

зволяет снизить стоимость строительства и эксплуатации, увеличить сроки службы труб эксплуатируемых в РТ и прилегающих территориях Сибири

3 Применение разработанных конструктивно-технологических решений с использованием ПП в конструкциях ВПТ, эксплуатируемых в криолитозоне и суровых природно-климатических условиях, позволяет

• уменьшить образование наледей, посредством возможного зимнего стока воды по утепленным лоткам,

• улучшить ровность покрытия проезжей части и комфортность проезда над трубами, значительно уменьшить воздействие сил морозного пучения на конструкции ВПТ,

• значительно уменьшить сроки ввода ВПТ в эксплуатацию,

• сохранить естественный природный ландшафт, условия вблизи постройки ВПТ, что немаловажно для сохранения экологического равновесия природной среды в криолитозоне

Достоверность научных результатов подтверждена использованием в работе современных теоретических положений о процессах тепло-массопереноса и деформирования пучинистых грунтов при промерзании и оттаивании, данных исследований отечественных, зарубежных ученых и практики строительства ВПТ в криолитозоне

Апробация результатов работы и публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 10 печатных работах и апробированы на девяти научных, научно-практических и научно-технических конференциях, а также в трудах молодых ученых Санкт-Петербургского государственного архитектурно строительного университета в 2001 — 2006 гг

На защиту выносятся:

Результаты теоретических исследований новых конструктивных решений ВПТ с полистирольными пенопластами и их влияний

• на температурный режим грунтов основания и насыпи при промерзании-оттаивании,

• на НДС морозоопасных грунтов основания и насыпи,

® на высокотемпературную вечную мерзлоту основания,

• на эффективность применения в суровых климатических условиях

Личный вклад соискателя: Формулирование проблемы, постановка цели

и задач исследовании, научно-теоретические исследования, анализ полученных результатов, выводы и практические рекомендации по внедрению, а также публикация научных статьей по теме диссертации, пять из которых в соавторстве вы-

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения Материал изложен на 158 страницах, проиллюстрирован 28 таблицами и 49 рисунками Список использованной литературы содержит 118 единиц ссылок

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено изложению основных положений работы с позиций требований ВЛК по пунктам акп'алыюсти, новизны, апробации, практической значимости, достоверности защищаемых положений, публикаций. Кратко описана структура диссертации.

Первая глава посвящена анализу особенностей природно-климатических факторов, влияющих на надежность ВИТ эксплуатируемых на автомобильных дорогах Республики Тыва (РТ), территория которой входит в зону островного распространения вечной мерзлоты.

Дано описание таких явлений криояитшоны как наледи и морозное пучение, непосредственно влияющих на эксплуатационную надежность ВПТ, а также методы борьбы с ними.

Как известно, основной причиной возникновения наледей и морозного пучения в системе ВПТ - грунт в СКУ является низкая температура воздуха, влияние железобетонных конструкции трубы на грунты насыпи и основания, вызывающее более глубокое сезонное промерзание окружающих их грунтов, чем в некотором удалении от нес (рис. 1).

От глубины промерзания в пределах трубы зависит объем как поверхностных, так и фунтовых наледей. Промерзание грунтов основания труб вдоль их длины, как правило, неравномерно, вследствие чего конструктивные элементы труб подвергаются также неравномерным силовым воздействиям при пучинистых грунтах в основании и насыпи трубы.

TS----£ПГ

Рис. I. Водопропускная труба под насыпью автомобильной дороги:

1,6- открылки; 2 - фундамент открылка и входных ого.човочных звеньев; 3 - входная (выходная) секция; 4 — пасы fit; 5 - покрытие дорожной одежды; 7 — фундамент под средние звенья; 8 - глубина промерзания грунта основания; 9 - волоупор или верхняя граница печной мерзлоты; 10 - средние звенья; И - лед водотока; 12 - образующийся перед трубой наледь

При этом отмечено, что значительней икпяд в пешеиии проблемы проектирования, строительства и эксплуатации ВПТ в суровых климатических условиях и крнолитозоны внесен в работах:

* по изучению наледных явлений, их воздействий и защиты ИС В.А. Дементьева, Ы.Ф. Савко, Д.¡vi. Меркулова, В.Р Алексеева, H.A. Румянцева;

• по изучению сил морозного пучения на ИС G.И. Далматова, В.Д. Карлова, A.M. Крюкова, H.A. Перетру,«)на. В.И. Пускова;

• по применению полистирольных пенопластов в дорожном строительстве В И Рувинского, И А Золотарья, В Д Казарновского,

• по основам инженерного мерзлотоведения Н А Цытовича, В О Орлова, С С Вялова,ЭД Ершова, Л Н Хрусталева и др,

• по исследованию температурного режима грунтов вокруг ВПТ О В Снеж-ко, М М Смышляева, А И Кузьминых, А А Топехи, и др

• по основам теплообмена А В Лыкова, А А Самарского, В Т Меламед, В В Васильева, ГМ Фельдмана, Е Н Новоселова, А Р Павлова, С В Патанкара и др

Следует также отметить существенные теоретические, экспериментальные и натурные исследования по вопросам теплообмена грунтов с ИС приведены в работах гидротехников Санкт-Петербурга, Москвы и др

Плодом трудов вышеперечисленных ученных разных поколений явились теоретико-экспериментальные работы по тепломассопереносу и натурные данные по теплообмену грунтов с ВПТ, которые наилучшим образом раскрывают причины возникновения НДС в морозоопасных .грунтах, отрицательно влияющих на конструкции ВПТ Это позволило посредством улучшения конструктивно-технологических решений и применения новых дорожных материалов увеличить планку надежности ВПТ в криолитозоне

Тем не менее, анализ данных об эксплуатации труб на территории РТ показывает, что более половины из них деформируются и имеются низкие, не соответствующие техническим условиям показатели надежности, а также повышенные эксплуатационные расходы по их содержанию Эти проблемы заставляют искать новые пути решения задачи посредством проведения исследований, применения передовых контруктивно-технологических решений и использования современных строительных материалов в дорожном строительстве

В зарубежной и частично в отечественной практике в дорожном строительстве начали применять полистирольные пенопласты

В связи с этим возникает проблема исследования и прогноза распространения температуры во времени и связанного с ней НДС в грунтах, окружающих ВПТ и утепленных полистирольными пенопластами

В настоящее время разработаны рекомендации, пособия по проектированию, расчету и устройству теплоизолирующих слоев из полистирольных пенопластов для автомобильных дорог Однако следует отметить, что работы по исследованию распространения температуры во времени и связанного с ней НДС в грунтах, окружающих ВПТ, утепленных ПП, начаты сравнительно недавно и не являются достаточными для практики

Существующие методы решения таких задач разработаны пока в недостаточной мере и требуют дальнейших теоретических исследований

Большое значение имеет оценка эффективности использования ПП в конструкциях труб и определение ее рациональной толщины на стадии проектирования, что возможно лишь с использованием специальных расчетных методов и алгоритмов

Проведенный анализ состояния проблемы позволил сформулировать задачи исследования изложенные выше

Во второй главе изложены результаты теоретических исследований процессов промерзания, распределения температуры и НДС грунтов, окружающих водопропускные трубы

Для прогнозирования теплового режима грунтов системы ВПТ- грунт были произведены температурные расчеты в одномерной и трехмерной постановке с соответствующими начальными и граничными условиями

В основе расчетов температурных полей при передаче тепла теплопроводностью лежит дифференциальное уравнение теплопроводности (1), связывающее между собой частную производную температуры по времени и вторые производные температуры по координатам

^-Т{1,х) = а1~Т(1,х)+/(1,х)> (1)

о( дх

1 X

где а ~— - коэффициент температуропровдности (м2/с), X - коэффициент ср

теплопроводности (Вт/м °С), с-удельная теплоемкость талого или мерзлого грунта (Дж/кг-°С), р - плотность сухого грунта (кг/м3), Г-температура (аС),"( - время (с), х - координаты (м),/((,х) — мощность внутренних источников тепла (Вт/м3)

Грунтом основания и насыпы ВПТ в нашем примере служит наиболее распространенный в условиях РТ грунт—суглинок Расчетные значения его теплофи-зических характеристик приведены в табл 1

Максимальная толщина грунта в рассматриваемом примере ограничивается 20-ю метрами, продолжительность времени принималась от 365 дней и более

Поставленная нестационарная задача по теплообмену в системе ВПТ - грунт исследовалась методом конечных разностей (метод прогонки) по неявной разностной схеме с использованием программного комплекса МаШсас! (одномерная постановка)

При участии С А Кудрявцева произведено численное решение нестационарной задачи теплопроводности и НДС в системе ВПТ - грунт в трехмерной постановке на программном модуле «Теппоотоипс!» разработанной геотехниками Санкт-Петербурга (А.Г. Шашкин и др).

В исследованиях рассмотрены шесть вариантов ВПТ В-первых двух вариантах анализированы водопропускные трубы без утеплителя (полистирола), которые имеют фундаменты разной толщины (3,7 и 0,5 м)

В третьем варианте исследована ВПТ утепленная полистиролом Высота фундамента составляет 0,5 м По наружному периметру звеньев трубы и под фун-дамсты введены ПП толщиной 0,10 м Участки, б начале и конце трубы длинен в 2,5 м, также утеплены полистиролом толщиной 0,20 м

В четвертом варианте, исследованном по той же расчетной схеме (второго варианта), толщина ПП под фундаментом увеличена до 0,20 м

В пятом варианте рассмотрена труба с массивным фундаментом глубиной заложения 3,7 м На глубине 2,0 м от подошвы фундамента залегает высокотемпературный вечномерзлый грунт (ВМГ) с температурой - 0,8 °С

7

В шестом варианте анализирована ВПТ с фундаментом мелкого заложения толщиной 0,50 м и с утеплителем толщиной 0,10 м вокруг звеньев, а под фундаментом - 0,20 м На глубине 5,0 м от подошвы фундамента также залегает высокотемпературный ВМГ

Кроме того, для каждого варианта системы ВПТ - грунт дополнительно рассмотрен случай, когда отверстия трубы закрыты

Расчет производился помесячно с учетом годового хода изменения среднемесячной температуры для условий Республики Тыва (в январе - 33,7 °С, июле +19,6 °С)

Характер эпюр распределения и количественные значения температуры в толще грунта, окружающего ВПТ по исследованным вариантам приведены на рис 2

Табпица 1

Теплофнзические характеристики употребляемых при исследовании материалов

материал

№ Характеристики асфальтобетон железобетон грунт

п/п материалов « I мерзлый талый мерзлый пп талый мерзлый

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Теплопроводность, Вт/(м °С) 0,74 0,74 2,0 2,2 0,05 1,68 1,86

2 Объемная теплоемкость, кДж/(м3 0 С) 978 978 500 490 - 1840 2480

3 Плотность, кг/м"1 2120 2500 40 1600 1600

4 Влажность по массе, % 1 2 -5 0,01 3

Результаты расчетов показывают, что промерзание и оттаивание оснований труб начинается с их концов (оголовков), вследствие чего грунт основания промерзает (оттаивает) неравномерно по длине трубы Значения отрицательной температуры в грунтах под оголовками трубы на участке длиной 3,0 - 3,5 м, как правило, значительно больше и постепенно убывают в направлении к средней част:; ВПТ

В осенне-зимний период наиболее отрицательная температура мерзлого грунта значительной мощности будет под оголовками, а весной под центром грубы Соответственно мощность сезонномерзлого грунта, окружающего ВПТ, будет наибольшей при первом и втором вариантах (рис. 2, а)

Рис. 2. Эпюры распределения температуры в грунтах окружающих ВПТ;

л ч,ч-т ту* ОТ ТТ к ■> I.: тттп п А • . I/•> :т 1(> ■ ги :I■ ^:I"Т"1 Н П Т й '1-1 т 'VIМ V

~ '"^Ц *** * ■ " " —------ - ч' ----------"I- ----с ~----- -I------У - - -I' >

вариант}' ГШТ в феврале; е, г - но четвертому варианту в феврале и апреле, соответственно; дч е'-лрн наличии вечной мерзлоты в основании к апреле месяце по пятому и шестому вариат зм (5н;) утеплителя а с утеплителем, соответственно)

Введение в конструкциях B¡ IT утеплителя - полистирола толщиной в 0,10 (0,20 м) существенно изменяет температурный режим окружающих их грунтов.

При этом в 1,7 (4,5) раза уменьшается мощность сезонномерзлого слоя грунта в основании и по периметру звеньев, фундамента трубы (рис 2, б, в, г)

Наибольшая глубина промерзания грунта в основании утепленной ПП трубы составляет 1,45 (0,55) м, что на 1,35 (2,25) м меньше чем глубина промерзания лога водотока вдали от ВПТ (2,8 м)

Заметим, что в этом случае образование наледи перед трубой маловероятно, так как грунты основания трубы промерзают на меньшую глубину, чем грунт лога водотока в некотором удалении от нее

При толщине ПП в 0,20 м под фундаментом ВПТ наблюдается эффективная защита грунтов основания от проникновения как отрицательной, так и положительной температуры, чем при меньшей толщине утеплителя, что позволяет при наличии вечной мерзлоты в основании трубы сохранить их оптимальный температурный режим (рис 2, е)

При этом изменения прочностных характеристик грунтов основания по длине трубы под оголовочными звеньями и средними звеньями минимальны

Ключевой ролью ПП, соответствующей толщины, является устранение неравномерности промерзания-оттаивания грунта в основании трубы, которая позволяет ликвидировать главным образом неравномерное распределение сил морозного пучения под подошвой фундамента

Следует заметить, что итоги проведенных исследований по теплообмену окружающих трубы грунтов (без утеплителя) хорошо согласуются с результатами многочисленных работ, накопленных, по сей день другими исследователями, выполненными также в аналогичных природно-климатических условиях

Что касается результатов температурных исследований грунтов вокруг труб, утепленных полистиролом, то натурные работы в этой области отсутствуют Но, тем не менее, есть теоретические исследования ряда ученых по теплообмену утепленных полистиролом грунтах, подтвержденных натурными измерениями на автомобильных дорогах, а также в зданиях и сооружениях (В И Рувинский, Л Н Хрусталев, Е Н Новоселов, С А Кудрявцев и др )

Сопоставление результатов температурных расчетов в системе ВПТ - грунт утепленной полистиролом с плодами работ вышеназванных ученых также удовлетворительно сходится

Далее в системе ВПТ - грунт было рассмотрено напряженно-деформированное состояние (НДС) пучинистых грунтов вокруг трубы вследствие изменения температуры среды

На рис 3 приведены в виде эпюр количественные значения удельных каса-

x^rriLuMv || рппМ/1 n^HMY гигт lunnmnnm m/upuuo прйгттгтищу »я fhnnrMf»UT Tnvfita -------- .. _г ---— - ------..j — - , ^------,-----Т1— --с фундаментом В первом варианте величины удельных касательных сил морозного пучения достигают максимума - 110 кПа (рис 3, а)

В конструктивно-технологическом решении ВПТ со слоем ПП толщиной в 0,10 м (третий вариант, рис 3, б) значения удельных касательных сил уменьшились в 9 раз, достигнув 12 кПа Однако в этом случае наблюдаются увеличение значений нормальных сил морозного пучения в грунтах основания трубы

до 257 кПй, 41« говорит о возникновений значительных усилий, которые способны деформировать элементы ВП !.

В четвертом варианте благодаря увеличении толщины до 0,20 м слоя ПП значения удельных нормальных сил пучения уменьшились до 125 кПа, что на 2 раза меньше чем во втором варианте (рис. 3, в).

Максимальные удельные касательные силы морозного лучения в первом варианте (рис. 3. а) равны ПО кПа, так как грунты, прилегающие к стенкам секции и фундамента, сильно промерзают. При утеплении стен трубы полистиролом резко уменьшается мощность мерзлого слоя грунта вокруг нее, соответственно, понижаются значения касательных сил пучения до 12 кПа.

а 6 в

Рис. 3, а, 6, в. Удельные касательные и нормальные силы морозного пучения, действующие на конструкции Г?ПТ в апреле месяце по первому, третьему и четвертому вариантам (кПа)

Для сравнения, смазки БАМ-3, БЛМ-4 нанесенные на поверхность фундаментов не затвердевают при температуре мшгуе 40 - 50 °С и понижают касательные силы пучения на 50 - 60 %. Покрытие фундаментов эластичными полимерными пленками снижает силы пучения до 8 раз (В.О. Орлов).

Что касается величин нормальных сил морозного пучения под подошвой фундамента трубы (рис, 3, б и в), то здесь они зависят также от многих факторов, как влажность, вид грунта, температура и т.п. Температура и мощность мерзлого грунта являются также главными факторами, что и показывают эпюры па рис. 3, 6, в.

На рис. 4 в виде графиков представлены деформации покрытий проезжей части по оси дороги во времени над ВПТ по трем вариантам. Как правило, интенсивность морозного пучения заметны первые Т ,5 — 2,0 месяца с момента перехода температуры через 0" С, далее интенсивность снижается, а максимальной величины достигают в апреле (рис. 4, вариант I). В нашем случае поднятие покрытия дорожной одежды начинается с середины октября.

В третьем и четвертом вариантах поднятие покрытия дорожной одежды идет равномерно от начала до конца пучения и его начало запаздывает на один месяц, чем в первом случае.

Сравнение числовых значений величины пучения покрытия дорожной одежды над трубой показывает, что в вариантах, где в конструкциях труб использованы утеплители, они меньше, чем в первом, что подтверждает эффективность применения ПП

Начало осадки поверхности протаивающего грунта наблюдается в апреле, прекращение в августе октябре

Рис 4 Величины деформаций покрытия дорожной одежды над ВПТ во времени по трем вариантам I - ВПТ с массивным бетонным фундаментом где секции трубы жестко связаны

с фундаментом, III и IV - в конструкциях трубы с фундаментом толщиной 0,50 м применены полистирол толщиной в 0,10 и 0,20 м, соответственно

Сравнение полученных количественных значений деформаций покрытия с данными натурных измерений ряда исследователей в аналогичных климатических условиях показывают удовлетворительную сходимость

• наиболее интенсивное и неравномерное поднятие покрытия отмечается при промерзании грунта засыпки и слоя грунта вокруг звеньев трубы мощностью около 1 м,

• промерзающий слой грунта засыпки и основания представляет собой жесткую оболочку, которая испытывает, в основном, изгибающие напряжения и при дальнейшем промерзании грунта способствует уменьшению неровности и величины поднятия поверхности грунта,

• мерзлый грунт вокруг звеньев и фундамента трубы, во-первых, увеличивает нагрузку на фундамент, во-вторых, повышает изгибную жесткость ВПТ

Выше рассмотренных исследованиях по теплообмену и связанного с ней НДС в системе ВПТ - грунт ввиду, сложности вопроса не учитывали влияние грунтовых вод и миграцию влаги в промерзающую зону — окружающие секции и фундамент водопропускной трубы пучинистые грунты

Так как прямое назначение водопропускной трубы является пропуск воды, и располагаются они непосредственно на водотоках, то в большинстве случаях грунтовые воды располагаются близко к поверхности, и должны быть учтены в расчетах

В этом случае величина морозного пучения в промерзающем слое грунта при наличии подземных вод вычислялись по методике В Д Карлова (ТМД 50-601-2004 «Методика оценки характеристик морозоопасных свойств грунтов в строительстве Санкт-Петербурга)

Результаты представлены в табл 2 и указывают

« при использовании полистирола в конструкциях ВПТ, снижаются деформации пучения морозоопасных грунтов основания, вследствие уменьшения их глубины промерзания,

• при учете грунтовых вод деформации пучинистого грунта основания резко возрастают в зависимости от глубины се залегания (столбцы 6, 7, 8, нижняя строка),

• при толщине утеплителя в 0,20 м под оголовочными звеньями и в 0,10 м под средними звеньями заметно уменьшаются как неравномерность промерзания так величина пучения морозоопасного грунта основания трубы (табл 2, г)

Далее был произведен анализ конструкций ВПТ без утеплителя и утепленных полистиролом по устойчивости на воздействие сил морозного пучения в соответствии с указаниями СНиП 2 02 04—88, а также сравнены величины усилий и прогибов, возникающих при неравномерном промерзании и оттаивании

Расчет оголовочных секций (без утеплителя) длиной 3,0 м с фундаментом толщиной 0,5 м по устойчивости на воздействие касательных сил морозного пучения грунтов показал на их неустойчивость При этом значения касательных сил приняты т^ =110 кПа согласно нормативам

Секция трубы, утепленная полистиролом, обеспечивает устойчивость при этом значения касательных сил приняты тй = 12 кПа в соответствии с исследованиями в гл 2.

Проверка устойчивости секций труб на нормальные силы морозного пучения показала, что неустойчивы как обычная, так и утепленная секции трубы

Усилия в сечениях элементов труб определялись с использованием метода расчета малоэтажных зданий с фундаментами в продольном направлении при неравномерном морозном пучении грунта путем решения дифференциальных уравнений оси изогнутой балки с использованием переменного коэффициента постели по длине фундамента (В С Сажин, В Я Шишкин, А С Волох)

дхл Е^ Е У

где и(х) -прогиб балки, м, к(х) - коэффициент постели, кН/м3, я(х) - распределенная нагрузка на балку кН/м, Е1 - жесткость балки, кН м2, х - координата вдоль длины балки, м, Р^ - нормальные силы морозного пучения, кН/м, Р]ь = Р^ Ь (где Р^ -нормальные силы морозного пучения, кН/м2, Ь - ширина подошвы фундамента, м) Значения коэффициента постели к(х) вычислены по известной формуле П Л Пастернака как для плитного фундамента на однослойном основании-

ычл = р т п."> и2) (31

гр

где Е — модуль деформации основания, кН/м2, Яс — мощность сжимаемой толщи грунтового основания, V - коэффициент Пуассона

Среднее значение модуля деформации слоев грунта основания под концевыми звеньями (средними) трубы принята по формуле М И Горбунова-Посадова

где Я,- толщина /-го слоя, м; Е. - модуль деформаций ¿-го Слоя; о - давление нормальных напряжений для данного слоя.

Модуль общей деформации мерзлого грунта определяется приближенно в зависимости от температуры 7 (A.M. Фадеев, ПН. Полянкин):

Е, = £ ■ (1 + купр ■ Г,-) (5)

где Е - Модуль деформации талого грунта, 10 МПа; k ~ 1 - коэффициент упрочения; Г. - температура грунта 1-го слоя

Коэффициент постели к(х) грунта основания предусмотрен изменяющейся по длине балки в зависимости от его вида и температуры. Так яри промерзании грунта основания се жесткость изменяется по кривой так. что иод концами трубы она больше, чем под средними звеньями (рис. 5, а).

При оттаивании наблюдается также неравномерное изменение жесткости грунта основания, но под средними звеньями трубы ее значения выше, чем иод концевыми элементами (рис. 5, б). Такой вид графика наиболее характерен при близком залегании ВМГ в основании трубы.

Put:. 5 Изменение жесткое™ грунта основания трубы: а - при неравномерном промерзании; б - при неравномерном опаивании грунта основания (при наличии вечномерзлых грунтов в основании трубы)

В случаях использования ПП в конструкциях труб прочностные характеристики грунтов основания меняется более равномерно. Здесь кривизна или вогнутость (выпуклость) параболы уменьшается, принимая линию малой кривизны.

Были проанализированы работа гибких железобетонных фундаментных плит толщиной 0,3 и 0.5 м и жестких прямоугольных звеньев трубы, а также МГТ длиной 22 М при изменяющейся по длине жесткости грунте основания моделирующей пром ерзан и е-оттаи ва!ш с.

Неравномерное промерзайие-отгаивайЙе грунтов основания трубы вызывает в ^е конструкциях усилия разных знаков, и они возрастают с увеличением глу-

бииы промерзания-оттаивания и ростом ее неравномерности, пучинистости грунта, а также при повышении изгибной жесткости конструкции, нагрузки па нее (рис. б, табл. 2).

21 1ЕГ

3 15.ЦТ

1 5 10*

ИМ ¡с' 7 ; .]0> 10* л и?

2 мл1 ч 10* -61 <0*

Рис. 6 Усилия н Прогибы в конструкциях трубы: а - при неравномерном промерзании; б - неравномерном оттаивании; 1 - изгибающий момент (М); 2 - поперечная сила (О). 3 - прогиб (и); Е]=7,96Р ¡О5 кН м \ Ч= 116 кН/м

При использовании ПП в конструкциях ВПТ в суровых климатических условиях как показали исследования, наблюдаются положительные результаты в отношении регулирования температуры и снижения НДС в окружающих трубы грунтах которые уменьшают возникающие при этом усилия и напряжения в конструкциях.

В третьей гласе анализированы достоинства и недостатки используемых в настоящий момент конструктивных решений ВПТ эксплуатируемых в СКУ и произведены их сравнение с конструктивными решениями вариантов водопропускных труб с использованием полистирола, которые были рассмотрены во второй главе.

Опираясь на результаты теоретических и экспериментальных исследований вышеуказанных ученых, инженеров, а также теоретических исследований и обоснований, изложенных во 2-й главе, даны рекомендации и область применения ПП в конструкциях ВПТ эксплуатируемых в условиях Республики Тыва (табл. 3).

Огнлт применения ПП в гражданском и до рожно - м о сто в о м строительстве и результаты теоретических исследований позволяют сделать вывод о целесообразности и эффективности использования полистирола в конструкциях водопропускных труб, как прямоугольных, круглых железобетонных, так и металлических гофрированных (МГТ).

Результаты выполненных теоретических исследований потно п я ют установить требуемую минимальную толщину используемого полистирола для конструкций водопропускных труб применительно к природным условиям Республики Тыва:

• вокруг звеньев трубы - не менее 0,10 м;

* под оголовками трубы на длине 3,0 - 3,5 м - не менее 0,20 м;

Таблица 2

Сравниваемые варианты ВИТ (глубина промерзания, величин* морозного пучения н коэффициент постели грунта основания, я

также усилия и напряжения в них)

ГЙ1 Эскизы вариантов ВЛТ С1х> М см см 1% см к(х), кН/м3 Р и,=500 кПа Коэффициент постели Ь(х), кН/м3

ц ц и %2 и М кН-м о | и кН ; мм <5 кг/см2

1 2 3 4 5 6 7 9 10 И 12 13 14 15

| а _. ■ 11 3.15 2,5 2,35 2,2 1,55 1,3 95 95 105 14 12 34 8,0 6,8 10 6,0 5,2 24 ¡1430 7064 5265 734 7,0 76 «йЬмч "—* ¿г: . _ . . ^____... ....

_ __^_| " ......".............

1 I ,_ ___. _ 2,2 1,45 1,25 1,4 0,65 0,35 3,5 2,1 2,7 4,0 3,9 6,2 6934 5882 1866 260 3,0 27 г»

80 80 90 7,5 6,0 8,9

— -1——*-—^

в \ :----г ^ ¡.4 0,55 0,50 0,40 0,05 50 50 50 3,3 3,3 2,8 0 0 0,2 7 3,3 3,3 2,5 6127 4092 2625 366 4,0 38 —--—|

Г : | ! 1—- - -—- 1.4 0,55 0,50 1,4 0,65 0,35 3,4 1,9 2,8 4,5 0,9 0,7 6127 5824 572 80 0,8 8,2

0 10 15 2,9 2,8 2.1

. 1 ■ ч^.и/т1 | 1 ■' . 1 ■ -■ ■ ^__12.^1____ ■ " ......*

Примечание к рисункам таблицы 1 - входной открылок оголовка, 2 - фундамент, 3 - тело (секши) трубы, 4 - грунт основания, 5 - грунт засыпки, 6 - покрытие дорожной одежды, 7 - нулевая изолиния, 8 - положение нулевой изотонии при закрытых отверстиях ВПТ, 9 - потастирод, ОС-естественная глубина промерзания грунта основания, ЬО - неутепленный участок лога водотока перед трубой, 1Л - длина открылка, 1.2 - длила звена оголовка, ЬЗ, 1Л -длина секций трубы следующих после оголовочпого звена, Ь5 - длина средних секций трубы а - ВПТ с фундаментом мелкого заложения толщиной 0,5 и, б- ВПТ с полистиролом толщиной в 0,10 м (перед трубой на длине Ь, в 0,20 м), в-толщина ПП 0,20 м под всей длиной трубы, (перед трубой на длине Ц в 0,20 м), г - разная толщина полистирола под трубой Ь. -Ь, -0,20м, Ц-Г-0,10 м

13' 4 5 7

Цифры таблицы обозначают столбцы 3,4 верхний ряд- глубина промерзания под входным оголовком и под средзшми звеньями, второй ряд - соответственно мощность мерзлого грунта в начале и середине при открытых отверстиях трубы, третий ряд - то же при закрытых отверстиях трубы, столбец 5 - соответствешю их разности, столбцы 6,7 - величина деформации мерзлого грунта соответствующей мощности, столбец 8 - соответствешю их разности, нижний ряд столбцов 6, 7 - величина морозного пучения при а = 0,0457 МПа и грунтовых водах залегающих ниже 3,0 м от подошвы фундамеота, столбцы 9,10 - коэффициент постели под оголовочными и средними звеньями трубы, столбцы 11,12, 13 и 14 - изгибающие моменты, поперечные силы, прогибы и напряжения в конструкциях труб (нормальные силы морозного пучения Р/л = 500 кПа, q = 116 кН/м, жесткость конструкций трубы Е] = 3,057 107кН м2, стотоец 15 - изменение коэффициента постели грунта основания по длине трубы при промерзании

Для более эффективного использования, а также для увеличения сроков службы полистирольных пенопластов рекомендуется их применение в комбинации с геотекст ильными материалами (фильтрующими, дренажными, гидроизоляционными, армирующими и т п )

В этом случае помимо уменьшения глубины и мощности промерзания, окружающих ВПТ грунтов, также прерывается миграция и застой влаги (аккумуляция воды) в грунтах системы ВПТ - грунт

При наличии прочных грунтов в основании ВПТ предусматривается устройство их без фундаментов - на гравийно-песчаной подушке В этом случае прямоугольные секции трубы можно укладывать на полистирольные плиты

Это позволяет в наибольшей степени сохранить естественный режим фильтрации подруслового потока, уменьшающей вероятность возникновения наледи перед трубой

Для защиты поверхности полистирола от механических повреждений предусматриваем засыпку как сверху, так и снизу 10 - 15 см слоем песка с усилением его геосеткой

Технология монтажа полистирольных пенопластов, в виду их легкости, весьма проста При этом она не требует специальных приспособлений и механизмов Для укладки ПП достаточно звена из 2-х человек

В четвертой главе изложены практические рекомендации по использованию ПП в конструкциях ВПТ и представлены количественные данные о технико-экономических показателях их применения

Таблица 3

Конструктивные решении ьолонропускимх труб с полистирол ьными пеноплистами, рекомендуемые для применения в суровых климатических условии* (на наледных и пучинистых участках автомобильных дорог)

Поперечный разрез ВПТ

Продольный разрез участка ВПТ _

Примечание

ВПТ кз ттрямсугольнът железобетонных звеньев. Толщина фулщамента 0Т5 м ПП но периметру толщиной в 10 смт поя фундаментам концевых элеметов увеличен до 20 см. Поверх листов полистирола 3 предусмотрена укладка двух слоев полиэтиленовой пленки 9.

Рассмотрена прямоугольная железобетонная трупа без фундаментов. В основании трудоустроена граветйгсмгестаная подушка Над и род полистиролом предусмотрен защитный в выравнивающий слой из песка УСИЛбКНЬШ геореаям® 8.

г.д^з.о'

МГТ защищенная полистиролом. Толщина -10 см по ИМ;: ¡у У а под концевыми элементами и участками трубы - 20 см. МГТ устроена на гравийно-песчаной подушке Над полистиролом засыпан слой реска 12 армироиашшй теотекстмлсм 8 (теоревкт-

Комбинированная водопропускная труба с металлической сводчатой несущей конструкцией и &елсюбетонным летком - основанием. Железобетонный лоток ВПТ устроен на гравийно-песчалой подушке. Под железобетонным лотком ¡трелусм отмены плиты полистирола толщиной в 20 см.

мстаап-

МГГ на наледном участке автодорога. В русле водотока под лотком проложены утепленные трубы 13. Грунтовые и подледные воды 10 попадают в аодозлборних ! 4 и далее протекают пп трубам 13 за пределы водсктрояускттой трубйГ. Яодозяоор-ник 14 состоит из дренажных (фильтрующих) матоа е загцнтной водопроницаемой тканевой оболочкой задерживающей грунтовые частицы._____

Условные обозначения к таблице 3: 1 - покрытие дорожной одежды; 2 - тело насыпи; 3 - полистирол; 4 - входной оголовок (зпено трубы); 5 - открылок; 6 - укрепленный лоток; 7 - фундамент мелкого задожекия; 8 - армирующая прослойка из геотеке№яз;9 - полиэтиленовая пленка (два слоя поверх полистирола); 10- поток грунтовых или подледных вод; 11 - бетонный лоток; 12 - песок (10.. 15 см) над полистиролом; 13 — дренажные грубы, утепленные полистиролом и защитным кожухом из полимера дяя фильтрации грунтовых вод; 14 - водозаборник; 15 - щит из досок применяемый для частичного закрытия отверстия трубы

В суровых климатических условиях из числа исследованных вариантов водопропускных труб с полистирольными пенопластами, наиболее целесообразны и будут эффективно функционировать прямоугольные железобетонные и металлические гофрированные водопропускные оцинкованные трубы арочного очертания с отверстиями от 2,0 м и более.

На водотоках, где возникают наледи целесообразно примененить металлические гофрированные оцинкованные трубы арочного очертания, утепленные полистиролом в комплексе с геосинтетическими материалами

При больших расходах грунтовых вод дополнительно под ВПТ должна быть предусмотрена прокладка утепленных труб, предназначенных для их отвода

Для определения технико-экономических показателей сравнены два варианта ВПТ В первом варианте рассмотрена ВПТ с массивным фундаментом глубиной заложения 3,5 м Звенья трубы прямоугольные железобетонные с отверстием 2,0 м Полная длина ВПТ в обоих вариантах составляет 22 м

По второму варианту проанализирована водопропускная труба с фундаментом мелкого заложения толщиной 0,5 м Толщина ПП составляет 0,10 м вокруг звеньев и под фундаментом средней части ВПТ Под фундаментом входных и выходных оголовочных звеньев в пределах 3,0 - 3,5 м и на участке длиной 2,5 - 3,5 м перед входом в трубу (участок такой же длины в конце трубы) уложены полисти-рольные плиты толщиной в 0,20 м

Проведенный анализ, также имеющиеся отечественные данные о технико-экономических показателях применения водопропускных труб с ПП показывают на значительное уменьшение (в несколько раз) объемов работ и трудоемкости их возведения

1 объем котлована—10,7,

2 объем фундаментов - 7,58,

3 объем грунта обратной засыпки - 17,3,

4 затраты времени рабочих - 1,5,

5 затраты времени машиниста - 3,5

Общие выводы

На основании результатов выполненных исследований, сделаны следующие выводы

1 Низкая эксплуатационная надежность водопропускных труб в СКУ обусловлена в комплексном воздействии на их конструкции факторов характерных в криолитозоне как наледи, морозное пучение и вецнял мепзппта

2 Эксплуатация труб с фундаментами глубокого заложения в СКУ исключает воздействие только нормальных сил пучения, что значительно удорожает стоимость строительства и приводит в сложных гидрогеологических условиях образованию наледей

3 Введение в конструкциях водопропускных труб полистирола существенно изменяет температурный режим и НДС окружающих их грунтов При этом глу-

бина промерзания грунта основания в климатических условиях республики Тыва составляет

а) при толщине полистирола 0,10 м - 1,45 м под входными (выходными) звеньями и 0,65 м под средними

б) при толщине 0,20 м - 0,55 м под входными звеньям и 0,05 м под средними звеньями

4 Толщина мерзлого слоя грунта в основании трубы уменьшается в 1,7 и 4,5 раза

5 В 1,8 и 4,0 раза уменьшается величина морозного пучения грунта основания

6 Значительно уменьшаются силы морозного пучения в 9 раз удельные касательные, в 2 и более раза удельные нормальные силы морозного пучения

7 Ключевой ролью полистирола соответствующей толщины в конструкциях трубы является

> снижение вероятности возникновения грунтовых наледей перед ВПТ

> устранение неравномерности промерзания-оттаивания грунта в основании трубы, что позволяет устранить неравномерное распределение сил морозного пучения,

> повышение долговечности (надежности) труб вследствие снижения абсолютной величины периодически возникающих деформаций морозного пучения грунтов основания и насыпи,

> сохранение деформационных и прочностных свойств грунтов основания более равномерной по длине трубы и их плавное изменение при промерзании и оттаивании,

> снижение усилий и напряжений в конструкциях трубы при неравномерном промерзании-оттаивании 1рунтов насыпи и основания,

> эффективная защита высокотемпературных вечномерзлых грунтов основания (при их наличии в основаниях труб)

8 Результаты теоретических исследований и опыт применения полистирола в гражданском и дорожном строительстве позволяют сделать вывод о целесообразности и эффективности использования их в конструкциях водопропускных труб, как прямоугольных, так и металлических гофрированных (МГТ)

Минимальная толщина используемого в конструкциях труб полистирола применительно к климатическим условиям Республики Тыва, составляет 0,10 м вокруг звеньев средней часги и 0,20 м вокруг входных, выходных звеньев ВПТ (оголовочными секциями) на длине 3,0 - 3,5 м

rinTiS* ?' !L!'~> '''У11' <vrvnr-uí.v u ■ T,-\tvr', ;ч r i: i i v лт ai i DnnnnnnmfriíUüV Tnvíí rn-

* • • " ^ ' ' "J" ---" -------r J ----rj- - -

прикасающиеся с грунтом насыпи и основания дольны, изолированы полистиролом При этом глубина заложения их фундаментов должна быть ниже глубины промерзания согласно нормам

Для более эффективного использования, а также для увеличения сроков службы полистирола рекомендуется их применение в комбинации с гсотекстильными материалами (фильтрующие, дренажные, гидроизоляционные, армирующие и тп )

В результате чего помимо уменьшения глубины и мощности промерзания грунтов вокруг ВПТ, также эффективно прерывается миграция и застой влаги в них

9 Сравнительный анализ технико-экономических показателей исследованных вариантов ВПТ показывает, что при использовании полистирольного пенопласта в конструкции одной водопропускной трубы экономический эффект составляет 19024,8 руб или 20 % в ценах 2000 года

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1 Донгак Д А-С Особенности проектирования, строительства и эксплуатации мостов в условиях Республики Тыва // Докл 58-й науч конф профессоров, преподователей, науч работников, инженеров и аспирантов ун-та - СПб , 2001 -Ч 1 -С 68-69

2 Донгак Д А-С , Быстров В А Воздействие наледей на искусственные сооружения и разработка мероприятий по борьбе с ними // Труды молодых ученых / С -Петерб гос архитектур -строит ун-т - СПб , 2001, -4 2 -С 41-44

3 Донгак Д А-С Современные подходы при реконструкции малых искусственных сооружений в условиях сурового климата // Реконструкция - Санкт-Петербург - 2003 г Междунар науч практ конф Сб докл / С-Петерб гос архитектур-строит ун-т-СПб , 2002 -Ч 2-С 93-96

4 Донгак Д А-С , Быстров В А Обеспечение требований термозащиты искусственных сооружений в условиях Сибири // Докл 59-й науч конф проф , препод, науч работников, инженеров и аспирантов ун-та /С-Петерб гос архитектур -строит ун-т - СПб, 2002 - Ч 1 - С 55-57

5 Донгак Д А-С Из опыта применения полистирольных пенопластов в конструкциях искусственных транспортных сооружений // Докл 61-й науч. конф профессоров, преподователей, науч работников, инженеров и аспирантов ун-та / С -Петерб гос архитектур -строит ун-т - СПб , 2002 -Ч 1 -С 58-60

6 Донгак Д А-С , Быстров В А Совершенствование конструктивно-технологических решений и расчета искусственных транспортных сооружений эксплуатируемых в условиях сурового климата // Докл 56-й науч -техн конф молодых ученых / С -Петерб гос архитектур -строит ун-т-СПб,2004 -4 2 -С.69-70

7 Донгак Д А-С , Кудрявцев С А. Численное моделирование процессов промерзания и морозного пучения на конструкции искусственных гооружений //Яок-л 57-й науч -техн конф молодых ученых / С -Петерб гос архитектур -строит ун-т - СПб, 2004 — Ч 2 — С 75-79

8 Донгак Д А-С Новые конструктивно-технблогические решения с применением полистирольных пенопластов в конструкциях мостовых сооружений эксплуатируемых в криолитозоне //Докл 58-й науч-техн конф молодых ученых / С -Петерб гос архитектур -строит ун-т - СПб , 2005 -Ч 2 - С 129-133

9 Донгак Д А-С. Некоторые пути повышения эксплуатационной надежности водопропускных труб в суровых климатических условиях // Докл 56-й науч -техн конф молодых ученых / С -Петерб roc архитекгур -строит ун-т - СПб, 2006 - Ч 2 - С 54-57.

10 Донгак Д А-С , Быстрое В А Повышение эксплуатационной надежности водопропускных труб в суровых климатических условиях Республики Тыва /Лэтемебкльные дороги 2007 — С Rl-iH

Подписано к печати 10 04 07 Формат 60x84 1/16 Бум офсетная Уел пел л 1,25 Тираж 100 экз Заказ

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

190005, Санкт-Петербург, ул 2-я Красноармейская, 4

Отпечатано на ризографе 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 5

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Особенности географического положения и характеристика природно-климатических условий Республики Тыва.

1.2. Состояние и проблемы повышения сроков службы водопропускных труб на автомобильных дорогах Республики Тыва.

1.3. Наледи, их воздействия на водопропускные трубы и методы борьбы с ними.

1.4. Морозное пучение, условия его проявления и воздействие на водопропускные трубы.

1.4.1. Противопучинные мероприятия и их применимость.

1.5. Критическая оценка и условия применения полистирольных пенопла-стов в дорожно-транспортном строительстве.

1.6. Температурный режим грунтов в зоне водопропускной трубы.

1.6.1. Моделирование процессов теплообмена и методы решения задач теплопроводности в грунтах.

1.7. Выводы, постановка задач исследования.

ГЛАВА II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ГРУНТОВ ВОКРУГ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В НИХ УТЕПЛИТЕЛЯ (ПОЛИСТИРОЛА).

2.1 Численное решение задачи теплопроводности в грунтах окружающих водопропускную трубу в одномерной постановке.

2.1.1. Численное решение задачи теплопроводности в грунтах окружающих ВПТ в трехмерной постановке.

2.2. Результаты теоретических исследований температурного режима грунтов вокруг водопропускной трубы.

2.3. Определение НДС морозоопасных грунтов и оценка ее воздействия на конструкции ВПТ.

2.3.1. Деформация морозоопасного грунта насыпи и основания ВПТ при промерзании и оттаивании.

2.3.2. Оценка устойчивости элементов водопропускной трубы при промерзании пучинистых грунтов насыпи и основания.

2.3.3. Оценка величин деформации пучинистых грунтов основания ВПТ при их промерзании.

2.3.4. Оценка усилий в конструкциях водопропускной трубы при промерзании пучинистых грунтов ее основания.

2.4. Выводы.

ГЛАВА III. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В КРИОЛИТОЗОНЕ.

3.1. Анализ достоинств и недостатков конструктивных решений ВПТ эксплуатируемых в суровых климатических условиях.

3.1.1 Обоснование применения в условиях сурового климата металлических гофрированных труб (МГТ).

3.1.2 Практика применения полистирольных пенопластов в транспортном строительстве.

3.2.Новые конструктивные решения с применением полистирольных пенопластов в конструкциях ВПТ.

З.З.Обоснование технологических решений при использовании полистирольных пенопластов в конструкциях ВПТ.

3.4. Выводы.

ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Актуальность темы:

Строительство и эксплуатационная надежность водопропускных труб (ВПТ) в условиях Республики Тыва (РТ) сопряжены со значительными трудностями, которые, прежде всего, вызваны необходимостью учета специфических природно-климатических условий. При этом имеет место ряд проблем, связанных с обеспечением прочности, устойчивости и долговечности ВПТ.

Опыт эксплуатации ВПТ в условиях сурового климата республики свидетельствует об их незначительном сроке службы и существенных затратах материальных, технических, а также людских средств на поддержание эксплуатационной надежности труб.

Республика Тыва - часть Сибири с суровым резко континентальным климатом, высокогорно-таежным рельефом и многочисленными реками. На территории республики широко распространены криогенные процессы: наледи, морозное пучение и высокотемпературные вечномерзлые грунты.

В таких условиях стоит ряд проблем, связанных с обеспечением нормальных условий эксплуатационной надежности ВПТ по соблюдению ровности проезжей части над трубами и подходов к ним, по защите от наледных процессов, морозного пучения, осадок и т.д. Устранение вышеперечисленных проблем должно привести к увеличению сроков службы ВПТ.

Значительные расходы по содержанию и ремонту водопропускных труб в суровых климатических условиях (СКУ) требуют применения в проектах новых конструктивно-технологических решений, эффективных строительных материалов и прогрессивных технологий возведения ВПТ.

В дорожном строительстве все более широкое применение в качестве утеплителей находят полистирольные пенопласты (ПП). Применение ПП в конструкциях водопропускных труб дает хорошие результаты по регулированию температуры, напряженно-деформированного состояния (НДС) окружающих их грунтов, сохранению вечной мерзлоты в основании, снижению или исключению образования наледей, морозного пучения и т.д. В связи, с этим назревает проблема прогноза распространения температуры во времени и связанного с ним НДС в грунтах, окружающих ВПТ, утепленных полистирольными пено-пластами. При этом необходимо определение толщины утеплителя, температуры под пенополистиролом, глубины промерзания.

В соответствии с вышеизложенным, для решения проблемы повышения эксплуатационной надежности ВПТ необходимо проведение научных исследований, в том числе, в излагаемом далее направлении.

Цель диссертации заключается в повышение надежности водопропускных труб, эксплуатируемых в суровых климатических условиях Республики Тыва посредством использования в их конструкциях полистирольных пенопла-стов. В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

• исследование температурного режима грунта вокруг ВПТ: а. при массивном бетонном фундаменте; б. при использовании ПП в ее конструкции; в. при наличии в ее основании вечной мерзлоты.

• исследование степени воздействия сил морозного пучения на конструкции труб утепленных полистиролом;

• разработка рекомендаций по применению оптимальных параметров ПП в конструкциях водопропускных труб;

• обоснование новых конструктивно-технологических решений элементов труб с целью совершенствования их надежности в криолитозоне.

• анализ эффективности применения полистирольных пенопластов в качестве теплоизоляции в конструкциях водопропускных труб на автомобильных дорогах РТ

Научная новизна работы: 1. В трехмерной постановке выполнено моделирование процесса теплообмена в системе ВПТ - грунт при использовании в ней ПП;

2. Методами вычислительного моделирования доказана эффективность применения ПП в конструкциях водопропускных труб, эксплуатируемых в суровых условиях РТ снижающих деформации морозного пучения грунтов, исключающие образование наледей и сохранение ВМГ.

3. Обоснована эффективность применения ПП в конструкциях ВПТ, повышающих их эксплуатационную надежность в СКУ.

Личный вклад соискателя: Представленная работа основана на результатах исследований, полученных при выполнении научно-исследовательских работ в рамках подпрограммы «Автомобильные дороги» федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.), а также программам НИР Федерального дорожного агентства Министерства транспорта Российской Федерации.

Формулирование проблемы, постановка цели и задач исследований, научно-теоретические исследования, анализ полученных результатов, выводы и практические рекомендации по внедрению, а также публикация научных статьей по теме диссертации, пять из которых в соавторстве выполнены автором.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в том что:

1. Полученные в работе результаты моделирования процесса распределения температуры и обоснование эффективности ПП в конструкциях ВПТ, ориентированы на использование их в практике проектирования, строительства и эксплуатации в районах с суровыми природно-климатическими условиями, крио-литозоне применительно к условиям Республики Тыва.

2. Предложенные в работе конкретные решения вариантов конструктивно-технологических решений ВПТ с применением полистирольных пенопластов позволяют снизить стоимость строительства и эксплуатации, увеличить сроки службы труб, эксплуатируемых в Республике Тыва и прилегающих территориях Сибири.

3. Применение разработанных конструктивно-технологических решений с использованием ПП в конструкциях ВПТ, эксплуатируемых в криолитозоне и суровых природно-климатических условиях, позволяет:

• снизить затраты на строительство за счет уменьшения глубины заложения фундаментов;

• значительно уменьшить объем привозного песка крупных фракций вместо пучинистого грунта вокруг ВПТ;

• значительно сократить сроки ввода ВПТ в эксплуатацию;

• сократить ремонтно-восстановительные работы в процессе эксплуатации;

• уменьшить образование наледей, посредством возможного зимнего стока воды по утепленным лоткам;

• повысить ровность покрытия проезжей части и комфортность проезда над трубами, значительно уменьшить воздействие сил морозного пучения на конструкции ВПТ;

• сохранить естественный природный ландшафт вблизи постройки ВПТ, что немаловажно для сохранения экологического равновесия природной среды в криолитозоне.

Достоверность научных результатов подтверждена использованием в работе современных теоретических положений о процессах тепло-массопереноса и деформирования пучинистых грунтов при промерзании и оттаивании, данных исследований отечественных и зарубежных ученых и практики строительства ВПТ в криолитозоне.

Апробация результатов работы и публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 10 печатных работах и апробированы: на 58-й научной конференции профессоров, преподователей, научных работников, инженеров и аспирантов университета (СПбГАСУ) СПб., 2001; в трудах молодых ученых СПбГАСУ, СПб., 2001; на Международной научно-практической конференции «Реконструкция - Санкт-Петербург - 2003 г» (СПбГАСУ), СПб., 2002; на 59-й научной конференции профессоров, преподователей, научных работников, инженеров и аспирантов университета СПбГАСУ, СПб., 2002; на 61-й научной конференции профессоров, преподователей, научных работников, инженеров и аспирантов университета (СПбГАСУ), СПб., 2002; на 56-й научно-технической конференции молодых ученых СПбГАСУ, СПб., 2004; на 57-й научно-технической конференции молодых ученых СПбГАСУ, СПб., 2004 г; на 58-й научно-технической конференции молодых ученых СПбГАСУ, СПб., 2005; на 58-й научно-технической конференции молодых ученых СПбГАСУ, СПб., 2006;

На защиту выносятся:

Результаты теоретических исследований новых конструктивных решений ВПТ с полистирольными пенопластами и их влияния

• на температурный режим грунтов основания и насыпи при промерзании-оттаивании;

• на НДС морозоопасных грунтов основания и насыпи;

• на высокотемпературную вечную мерзлоту основания;

• на эффективность применения в суровых климатических условиях.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Материал изложен на 159 страницах, проиллюстрирован 28 таблицами и 49 рисунками. Список использованной литературы содержит 118 единиц ссылок. Работа выполнена на кафедре «Мосты и тоннели» СПбГАСУ.

Автор выражает благодарность научному руководителю проф. В.А. Бы-строву, д-ру техн. наук С.А. Кудрявцеву, д-ру техн. наук, проф. В.Д. Карлову, д-ру техн. наук, проф. Б.Н. Карпову, кандидату техн. наук Н.Н. Попову и всем сотрудникам кафедры мостов и тоннелей СПбГАСУ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основании результатов выполненных исследований, сделаны следующие выводы:

1. Низкая эксплуатационная надежность водопропускных в СКУ обусловлена в комплексном воздействии на их конструкции характерных в крио-литозоне природных явлений как наледи, морозное пучение и вечная мерзлота.

2. Эксплуатация труб с фундаментами глубокого заложения в СКУ исключает воздействие только нормальных сил пучения, что значительно удорожает стоимость строительства и приводит в сложных гидрогеологических условиях образованию наледей, а также не исключает воздействие касательных сил пучения.

3. Введение в конструкциях водопропускных труб полистирола существенно изменяет температурный режим и НДС окружающих их грунтов. При этом глубина промерзания грунта основания в климатических условиях республики Тыва составляет: а) при толщине полистирола 0,10 м - 1,45 м под входными (выходными) звеньями и 0,65 м под средними. б) при толщине 0,20 м - 0,55 м под входными звеньями, 0,05 м под средними звеньями.

4. Толщина мерзлого слоя грунта в основании трубы уменьшается в 1,7 и 4,5 раза.

5. В 1,8 и 4,0 раза уменьшается величина морозного пучения грунта основания.

6. Значительно уменьшаются силы морозного пучения: в 9 раз удельные касательные, в 2 и более раза удельные нормальные силы морозного пучения.

7. Ключевой ролью полистирола соответствующей толщины в конструкциях трубы является: снижение вероятности возникновения грунтовых наледей перед ВПТ; устранение неравномерности промерзания-оттаивания грунта в основании трубы, что позволяет устранить неравномерное распределение сил морозного пучения; повышение долговечности (надежности) труб вследствие снижения абсолютной величины периодически возникающих деформаций морозного пучения грунтов основания и насыпи; сохранение деформационных и прочностных свойств грунтов основания более равномерной по длине трубы и их плавное изменение при промерзании и оттаивании; эффективная защита высокотемпературных вечномерзлых грунтов основания (при их наличии в основании трубы); снижение усилий и напряжений в конструкциях трубы при неравномерном промерзании-оттаивании грунтов насыпи и основания;

8. Результаты теоретических исследований и опыт применения полистирола в гражданском и дорожном строительстве позволяют сделать вывод о це-лесообазности и эффективности использования их в конструкциях водопропускных труб, как прямоугольных, так и металлических гофривованных (МГТ).

Минимальная толщина используемого в конструкциях труб полистирола применительно к климатическим условиям Республики Тыва, составляет 0,10 м вокруг звеньев средней части и 0,20 м вокруг входных, выходных звеньев ВПТ (оголовочными секциями) на длине 3,0 - 3,5 м.

Подземные части откосных и портальных стен водопропускных труб соприкасающиеся с грунтом насыпи и основания должны, изолированы полистиролом. При этом глубина заложения их фундаментов должна быть ниже глубины промерзания согласно нормам.

Для более эффективного использования, а также для увеличения сроков службы полистирола рекомендуется их применение в комбинации с геотекстильными материалами (фильтрующие, дренажные, гидроизоляционные, армирующие и т.п.). В результате чего помимо уменьшения глубины и мощности промерзания грунтов вокруг ВПТ, также эффективно прерывается миграция и застой влаги в них.

9. Сравнительный анализ технико-экономических показателей исследованных вариантов ВПТ показывает, что при использовании полистирольного пенопласта в конструкции одной водопропускной трубы экономический эффект составляет 19024,8 руб. или 20% в ценах 2000 года.

Полученные результаты теоретических исследований по количественной оценке степени воздействия отрицательных температур, наледей, морозного пучения, вечной мерзлоты на состояние эксплуатируемых в условиях Республики Тыва водопропускных труб позволили обосновать принципиально новый подход к решению вопросов применения полистирольных пенопластов при проектировании, строительстве и эксплуатации ВПТ в условиях сурового климата применительно к территории Республики Тыва.

Таким образом, технико-экономический анализ показывает практическую значимость результатов проведенных исследований, возможность повышения сроков службы и эксплуатационной надежности ВПТ в условиях Республики Тыва при внедрении полученных результатов в производство.

145

ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Практические рекомендации по внедрению новых конструктивных решений ВПТ с полистирольными пенопластами в суровых климатических условиях

Теплоизоляционные и противопучинные материалы в виде экструдиро-ванных полистирольных пенопластов (ПП) в настоящее время широко используют в гражданском, а также в дорожном строительстве.

Существующие технические нормы и рекомендации предлагают располагать полистирольные пенопласты под подошвой фундамента водопропускных труб в основном для уменьшения глубины промерзания [51, 52, 61, 68, 105].

Однако опыт эксплуатации ВПТ в суровых климатических условиях показывает, что этого не достаточно. Массив грунта, окружающий конструкции водопропускных труб, при промерзании увеличивает силы морозного пучения, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Значения этих сил при промерзании грунтов основания у концевых частей ВПТ больше, чем в средней части.

Вследствие расположения водопропускных труб на водотоках их конструкции также подвержены силовым воздействиям наледей, морозного пучения возникающим при низких температурах по сравнению со зданиями и автодорогами [29, 45, 62, 103]. Как правило, грунты возле ВПТ отличаются высокой влажностью, и повышением уровня грунтовых вод.

На основании анализа результатов теоретических исследований, проведенных в п. 2, предложены конструктивные решения вариантов водопропускных труб с использованием полистирола в климатических условиях Республики Тыва.

Во-первых, рассматриваются участки автомобильных дорог в горных районах, которые пересекают хребты Западные, Восточные Танну-Ола и Западные Саяны. На этих участках дорог более половины эксплуатируемых малых мостов и труб подвержены отрицательным воздействиям наледных процессов.

Во-вторых, рассматриваются участки автомобильных дорог, где эксплуатируемые на них конструкции ВПТ, подвергаются силам морозного пучения. К ним относятся автомобильные дороги, которые эксплуатируются на равнинах, низменностях и увлажненных (болотистых) территориях республики.

В-третьих, эти территории северо-восточных районов Республики Тыва, где часто встречаются высокотемпературные вечномерзлые грунты (ВМГ).

Как отмечено выше, главным фактором в подавляющем большинстве случаев деформаций труб эксплуатируемых в криолитозоне (а также на территории Республики Тыва) является результат одновременного воздействия природных явлений - наледей и морозного пучения [12, 54, 74].

Поэтому в рекомендуемых вариантах конструктивных решений ВПТ применительно к природным условиям Республики Тыва предлагаем защиту конструкций ВПТ одновременно как от воздействия наледей, так и от сил морозного пучения. Конструктивные решения рассматриваемых вариантов приведены в п. 3.2. (рис. 3.13 - 3.20).

В конструкциях железобетонных прямоугольных, а также и круглых ВПТ листы полистирольных пенопластов предлагаем применять вокруг звеньев по периметру и под фундаментом (табл. 4.1). При применении ПП в водопропускных трубах прямоугольной формы, листы полистирола используются более технологично и эффективно, чем в круглых.

В конструктивных решениях, где применяются полистирольные плиты целесообразно (обязательно) уложить поверх листов полистирола два слоя полимерной пленки (позиция 9) (табл. 4.1), что позволяет снизить касательные силы морозного пучения [63, 64].

Исследование температурного режима грунтов вокруг ВПТ проведенные в п.! .6 и п.2.2 показывают, что при низкой высоте засыпки над трубой промерзание идет как со стороны стен звеньев, так и сверху, в результате чего за стенами секций трубы образуются мерзлые грунты большой толщины. Это снижает эффект ПП уложенных на боковых участках стен звеньев. На рис. 4.1 приводим вариант применения полистирола в конструкциях трубы при низкой высоте засыпки над ней (0,5 - 2,0 м). В этом случае предусматриваем дополнительную укладку полистирола (позиция 1) толщиной 0,10 м над трубой при этом ее ширину целесообразно принять не менее удвоенной ширины (диаметра) звена трубы от поперечной оси в каждую стороны.

Рис. 4.1. Укладка дополнительного слоя полистирола в насыпи над водопропускной трубой при малой высоте засыпки:

1 - дополнительный слой полистирола над ВПТ; 2 - мелкозаглубленный фундамент; 3 - чвено трубы; 4 - грунт основания; 5 - грунт насыпи; 6 - покрытие проезжей части; 7 - полистирол, уложенный по всему периметру трубы.

Вследствие применения ПП в конструкциях водопропускных труб существенно уменьшается глубина промерзания, что позволяет уменьшить толщину фундамента с 3,5 до 0,5 м (табл. 4.!, а). Такое конструктивное решение мы рекомендуем применить в горных районах республики, где широко распространены наледные процессы.

В рассмотренных вариантах конструкций ВПТ с полистиролом, глубина промерзания грунтов основания под ними значительно меньше, чем фунта вне зоны влияния трубы. В таких случаях, вероятность появления грунтовых наледей минимальна.

Необходимо утеплить участки лога водотока длиной 2,5 - 3,5 м перед входом в трубу полистиролом толщиной в 0,20 м (участок такой же длины в конце трубы).

При прочных грунтах основания и применения армирующих сеток геотканей в нем предусматриваем устройство ВПТ без фундамента на гравийно-песчаной подушке. Поверх полистирольных плит, уложенных в основании трубы, предусмотрен защитный (выравнивающий) слой из песка (позиция 12) толщиной 0,10 - 0,15 м, усиленный геосеткой (8) (табл. 4.1, б).

Также целесообразно усиление грунта засыпки над трубой с помощью армирующих сеток. При промерзании грунта засыпки это увеличивает ее жесткость и далее должно препятствовать неравномерному вертикальному выпучиванию звеньев трубы от последствий сил морозного пучения.

В последние годы МГТ широко применяются на автомобильных дорогах Сибири и Северо-Востока страны. Согласно нормам методических рекомендаций [50] отверстия труб в районах с расчетной минимальной температурой воздуха ниже - 40 °С должны быть не менее 1,5 м и применение гофрированных труб отверстиями менее 5 м на водотоках при наличии ледохода, карчехода, селевых потоков и наледеобразования не допускается. ВПТ из гофрированного металла отверстиями 5 м и более по технологии и из материалов зарубежных фирм на подобных водотоках проектируются в комплексе с противоналедными мероприятиями по соответствующим требованиям и нормам проектирования мостов, при гарантии надежной эксплуатации.

Из вышесказанного следует, что применение МГТ диаметром от 1,5 до 3,0 м (наиболее часто назначаемые размеры) проблематично в условиях Тувы, где широко распространены наледные явления.

Мы предлагаем также использовать ПП в конструкциях МГТ, что позволяет значительно уменьшить глубину промерзания грунтов основания, вследствие чего должно значительно понизиться вероятность возникновения наледей перед трубой.

Особенно хорошо полистирольные плиты сочетаются с МГТ арочного очертания с плоским дном ( п. 3.2., рис. 3.15, 3.16) табл. 4.1, в, г, д, е.

1. Абжалимов, Р.Ш. Гипотеза о распределении нормальных сил морозного пучения по подошве твердомерзлого слоя грунта под фундаментами / Р.Ш. Абжалимов // Основания фундаментов и механика грунтов. 2004. -№ 1.С. 23-28.

2. Аксенов, Б.Г. Математическая модель процесса нестационарного теплообмена в многослойных системах / Б.Г. Аксенов, А.Ф. Шаповал, В.Н. Агей-кин, Н.П. Кушакова // Известия вузов: Строительство. 2003. - № 10. С. 107-112.

3. Алексеев, В.Р. Наледи / В.Р. Алексеев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. - 256 с.

4. Альбом конструкций противоналедных сооружений и устройств. М., Транспорт, 1994. - 126 е.: ил.

5. Большаков, С.М. Классификация наледей для инженерно геологических целей / С.М. Большаков // Наледи Сибири и Дальнего Востока. -Новосибирск, 1981.-С. 12-19.

6. Большая энциклопедия транспорта: в 8 т. / под общ. ред. В.П. Каля-вина. СПб.: Элмор, 2000.

7. Т. 8: Транспортное строительство / под ред. М.Н. Першина, А.И. Солод-кого. 352 е.: ил.

8. Бубело, Р.В. Анализ температурного режима вечномерзлых грунтов оснований при различных изолирующих покрытиях / Р.В. Бубело, В.П. Мерзляков, Г.П. Пустовойт // Известия вузов: Строительство. 2002. - № 10. -С. 117 -119.

9. Васильев, В.И. Тепломассоперенос в промерзающих и протаивающих грунтах / В.И. Васильев и др. М.: Наука. Физматлит, 1996. - 224 е.: ил.

10. Ю.Васильева, И.А. Теплоизоляция как защита от воздействия сил морозного пучения / И.А. Васильева, Е.И. Кириллова // Исследование гидротехнических сооружений и водохозяйственных комплексов. - М., 1988. - С. 42 - 48.

11. Водопропускные трубы для автомобильных дорог из сталефибробе-тона / Аминов Ш.Х., Струговец И.Б., Недосеко И.В. и др.. // Строительные материалы. 2003. - № 10. - С.21.

12. Волков, В.Н. Исследование устойчивости водопропускных труб на БАМе / В.Н. Волков // Линейные сооружения на вечномерзлых грунтах. М., 1990.-С. 129-137.

13. Вялов, С.С. Реология мерзлых грунтов / С.С. Вялов; Под ред.

14. B.Н. Разбегина. М.: Стройиздат, 2000. - 464 е.: ил.

15. Гапеев, С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением /

16. C.И. Гапеев. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1969. - 104 е.: ил.

17. Геокриология СССР, в 5 т. / под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. Т.5. Горные страны юга СССР / Н.И. Труш, [и др.]. - 1989. - 359 е.: ил.

18. Горохов, Е.Н. Температурный режим грунтов левобережного примыкания Вилюйской ГЭС-3 / Е.Н. Горохов // Гидротехническое стр-во. 2003. -№ 12.-С. 12-15.

19. Гречищев, С.Е, Основы моделирования криогенных физико-географических процессов / С.Е. Гречищев, Л.В. Чистотинов, Ю.Л. Шур. -М.: Наука, 1984.-230 с.

20. Гриценко, В.А. Дорожные конструкции с геопенопластом Styrofoam 20 лет спустя / В.А. Гриценко, В.Н. Шестаков // Дороги России XXI века. 2005. - № 7 - С.73 - 74.

21. Дементьев, В.А. Борьба с наледями на дорогах Тувы / В.А. Дементьев, В.А. Муромцев // Автомобил. дороги. 1991. - № 7. - С. 20 - 22 .

22. Дементьев, В.А. Новые конструкции для защиты мостов от наледей / В.А. Дементьев // Автомобил. дороги. 1991. - № 2. - С. 10-12.

23. Дубина, М.М. Теплообмен и механика взаимодействия трубопроводов и скважин с грунтами / М.М. Дубина, Б.А. Красовицкий. Новосибирск: Наука, Сиб. одн-ние, 1983. - 136 с.

24. Елизаров, С.В. Статические и динамические расчеты транспортных и энергетических сооружений на безе программного комплекса COSMOS/M/ С.В. Елизаров, А.В. Бенин, В.А. Петров, О.Д. Тананайко. СПб.: 2004 - 260 е.: ил.

25. Ершов, Э.Д. Общая геокриология / Э.Д. Ершов. М.: Недра, 1990. -559 с.

26. Ефименко, В.Н. Методические основы дорожно-климатического районирования территории Юго-Востока Западной Сибири / В.Н. Ефименко // Известия вузов: Строительство. 2002. - № 10. - С. 87 - 89.

27. Золотарь, И.А. Расчет промерзания и величины пучения грунтов с учетом миграции влаги / И.А. Золотарь // Процессы тепло и массообмена в мерзлых горных породах. - М., 1965. - С. 19-25.

28. Иванов, М.М. Прогноз температурного режима насыпи в зоне водопропускной трубы / М.М. Иванов // Тр. Моск. ин-та инженеров ж.- д. трансп. -1977.-Вып. 564.-С. 68-72.

29. Казарян, В.Ю. Дренажные системы / В.Ю. Казарян, И.Д. Сахаров // Мир дорог. 2005. № 17. - С. 38 - 39.

30. Казаринов, А.Е. Реконструкция автомобильных дорог: учеб. пособие для студентов по специальностям 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы» / А.Е. Казаринов, С.А. Федоров. Хабаровск: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-т, 2002.- 127 е.: ил.

31. Карпов, В.В. Численные методы решения задач строительства на ЭВМ: учеб. пособие для студентов по специальности 1202 «промышленное и гражданское строительство» / В.В. Карпов. - JL: ЛИСИ, 1986. - 80 с

32. Кондратьев, В.Г. Концепция системы мониторинга опасных налед-ных процессов на территории Читинской области / В.Г. Кондратьев. Чита.: Забтранс, 2000.- 112 с.

33. Кондратьев, В.Г. Наледная опасность и возможные пути снижения ее на территории Читинской области / В.Г. Кондратьев // Геоэкология, инженер, геология и гидрогеология. 2002. - № 1. - С. 65 - 77 с.

34. Копко, В.М. Теплоизоляция трубопроводов теплосетей: учеб.-метод. пособие для студентов вузов и специалистов по теплоснабжению / В.М. Копко. -Минск: Технопринт, 2002. 160 е.: ил.

35. Кроник, Я.А. Расчеты температурных полей и напряженно-деформированного состояния грунтовых сооружений методом конечных элементов / Я.А. Кроник, И.И. Демин; Моск. инженер.- строит, ин-т- М., 1982. -102 с.

36. Крюков, A.M. Влияние наледных процессов на деформации и долговечность малых искусственных сооружений / A.M. Крюков // Исследование долговечности и экономичности искусственных сооружений. Л., 1977. - С. 14 — 21. - (Межвуз. темат. сб. тр.; № 1(136)).

37. Кудрявцев, С.А. Геотехническое моделирование процесса промер-зазния и оттаивания морозоопасных грунтов / С.А. Кудрявцев. СПб.; М.: Изд-во АСВ, 2004.-37 с.

38. Кудрявцев, С.А. Численные исследования теплофизических процессов в сезонномерзлых грунтах / С. А. Кудрявцев // Криосфера Земли. 2003. - Т. 7, №4.-С. 76-81.

39. Лесков, Е.К. Бесфундаментные сборные железобетонные трубы для районов многолетней мерзлоты / Е.К. Лесков // Наука и техника в дорожной отрасли.-2005.-№ 1.-С. 22-25.

40. Лыков, А.В. Тепломассообмен: Справ. / А.В. Лыков. М.: Энергия, 1978.-500 с.

41. Макаров, В.И. Термосифоны в северном строительстве / В.И. Макаров. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1985. - 169 е.: ил.

42. Макаров, Е.Г. Сопротивление материалов на базе Mathcad / Е.Г. Макаров. СПб.: 2004. - 512 е.: ил.

43. Меркулов, Д.М. Мосты и трубы на водотоках с наледями: учеб. пособие / Меркулов Дмитрий Матвеевич; Сиб. гос. акад. путей сообщения. Новосибирск, 1998. - 66 с.

44. Методические рекомендации по применению металлических гофрированных труб / М-во трансп. РФ, Гос. служба дорож. хозяйства: подготовил А.А. Цернант и др. М., 2002. - 97 е.: ил.

45. Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев дорожной одежды из пенополистирольных плит из «Пено-плэкса» / Всесоюз. гос. науч.-исслед. дорож. ин-т; разраб. Казарновский В.Д. и др. М., 2000.-51 е.: ил.

46. Методические рекомендации по теплоизоляции смерзающихся грунтов и других дорожно-строительных материалов пенопластом и пенольдом / Всесо-юз. гос. науч.-исслед. дорож. ин-т; Сост. В.М. Иевлев. М., 1986. - 68 е.: ил.

47. Опарин, А.А. Строительство малых искусственных сооружений в районах вечной мерзлоты / А.А. Опарин, Н.А. Тасмуамедов, В.Н. Волков и др.. // Трансп. стр-во. 1991. - № 4. - С. 20 - 21.

48. Основы геокриологии: в 5 ч. / под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995-2001.4.1: Физико-химические основы геокриологии. 1995. - 368 с.

49. Ч.З: Региональная и историческая геокриология мира. 1998. - 368 с.4.4: Динамическая геокриология. 2001. - 688 с.4.5: Инженерная геокриология. 1999. - 526 с.

50. Павлов, А.В. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз / А.В. Павлов // Криосфера Земли. -1997. -Т.1, № 1.-С. 47-58.

51. Павлов, А.Р. Математическое моделирование процессов тепло-массопереноса и температурных деформаций при фазовых переходах / А.Р. Павлов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 2001. - 165 е.: ил.

52. Патанкар. С.В. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах / Е.В. Калабина, Г.Г. Янькова, С.В. Патанкар. М: Изд-во МЗИ Гарант, 2003. - 312 е.: ил.

53. Полянин, А.Д. Справочник по нелинейным уравнениям математической физики. Точные решения / А.Д. Полянин, В.Ф. Зайцев. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.-432 с.

54. Поршнев, С.В. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием пакета Mathcad: учеб. пособие / С.В. Поршнев. М.: Горячая линия - Телеком, 2002. - 252 е.: ил.

55. Применение экструдированного пенополистирола в ресурсосберегающих конструкциях. / Ф.И. Целиков, J1.M. Бирюкова, В.Г. Переселенков, Г.М. Богданов. // Трансп. стр-во. 1997. - № 11. - С. 7 - 9.

56. Рекомендации по совершенствованию конструкций и норм проектирования искусственных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах с учетом природных условий БАМа // Центр, науч.- исслед.ин-т стр-ва- М., 1981. -55 с.

57. Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов / Произв. и науч.- исслед. ин-т по инженер, изысканиям в стр-ве; авт.-сост. В.О. Орлов. М.: Стройиздат, 1986. - 72 е.: ил.

58. Рувинский, В.И. Как оценить морозоустойчивость дорожной одежды- остается загадкой / В.И. Рувинский // Наука и техника в дорожной отрасли. -2002.-№2.-С. 6-7.

59. Рувинский, В.И. Пособие по устройству теплоизолирующих слоев из пенопласта Styrofoam на автомобильных дорогах России / В.И. Рувинский. М. Трансп., 2000. - 71 е.: ил.

60. Рувинский, В.И. Эффективность применения пенопласта Styrofoam в дорожном строительстве России / В.И. Рувинский. М. Трансп., 1996. - 36 е.: ил.

61. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации искусственных сооружений автомобильных дорог на водотоках с наледями / М-во автомобил. дорог РСФСР; разраб. В.А. Дементьев. М.: Трансп., 1989. - 119 е.: ил.

62. Румянцев, Е.А. Теория наледных процессов и практика противона-ледных мероприятий / Е.А. Румянцев. Хабаровск, 1987. - 57 с.

63. Сажин, B.C. Проектирование и строительство фундаментов сооружений на пучинистых грунтах / B.C. Сажин, В .Я. Шишкин, А.С. Волох. Саратов : Изд-во Саратовск ун-та, 1988. - 237 с.

64. Самарский, А.А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / Александр Андреевич Самарский, Александр Петрович Михайлов. -М.: Наука, 1997.-С. 316.

65. Саргсян, А.Е. Строительная механика: Механика инженерных конструкций / А.Е. Саргсян. М., 2004. - 462 с.

66. Сахаров, И.И. Физикомеханика криопроцессов в воде и грунтах и акустическая эмиссия / И.И. Сахаров; С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. -СПб., 1994.-98 е.: ил.

67. Серватинский, В.В. Характерные деформации водопропускных труб на автомобильных дорогах в зоне вечной мерзлоты /В.В. Серватинский // Проектирование автомобильных дорог. М., 1990. - С. 120 - 130.

68. Смирнов, А.В. Дорожные конструкции с тепло хладоизолирующи-ми слоями / А.В. Смирнов, Р.А. Сибагатулин // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2002. - № 3. - С. 20 - 22.

69. Тевелев, Ю.А. Железобетонные трубы: учеб. Пособие для студентов по специальности «Промышленное и гражданское строительство», «Водоснабжение и водоотвение» / под общ. Ред. А.Н. Дмитриева. М, 2004. - 328 с.

70. Теличенко, В.И. Разработка критериев безопасности водохозяйственных природно-техногенных систем в криолитозоне / В.И. Теличенко, Я. А. Кроник // Известия вузов: Строительство. 2002. - № 5. - С. 76 - 80.

71. Усольцев, B.C. Технология сооружения фундаментов и надфунда-ментных частей мостовых опор / B.C. Усольцев. Новосибирск: Сиб. гос. акад. путей сообщения, 1993. - 151 е.: ил.

72. Фельдман, Г.М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах / Г.М. Фельдман. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. 258 е.: ил.

73. Холщевников, В.В. Климат местности и микроклимат помещений: учеб. пособие для студентов, обучающихся по направлению 653500 «Строительство» / В.В. Холщевников, А.В. Луков. -М.: АСВ, 2001 199 е.: ил.

74. Цытович, Н.А. Механика мерзлых грунтов / Н.А. Цытович. М.: Высш. шк., 1973.-446 с.

75. Честной, В.М. Железобетонные мосты: температура и надежность. / В.М. Честной. М.: Транспорт, 1991. - 135 е.: ил.

76. Шац, М.М. Геокриологические условия Алтае-Саянской горной страны / М.М. Шац. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1978. - 103 с.

77. Васильев, В.И. Численное моделирование процессов тепло и мас-сопереноса в криолитозоне: автореф. дис. . д-ра физмат, наук: 05.23.16 / Васильев Василий Иванович; Вычисл. Центр, Сиб. отд-ние Росс. акад. наук - Новосибирск, 1995. - 26 с.

78. Дементьев, В.А. Вероятностный расчет параметров наледей и проти-воналедная защита дорожных сооружений в криолитозоне: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 05.23.15 / Дементьев Владимир Александрович; Воронеж, инже-нер.-строит. ин-т. Якутск, 1991. - 19 с.

79. Карлов, В.Д. Сезоннопромерзающие грунты как основания сооружений: автореф. дис. д-ра техн. наук. СПб., 1999. - 41 с.

80. Новоселов, Е.Н. Безопасный режим коммуникационных каналов дорожных насыпей в криолитозоне: автореф. дис. .канд. техн. наук: 05.23.02; 05.23.11 / Новоселов Евгений Николаевич; Тюм. гос. архитектур.- строит, акад. -Тюмень, 2002.-20 с.

81. Перетрухни, Н.А. Закономерности взаимодействия пучинистых грунтов с фундаментами сооружений в районах вечной мерзлоты: автореф. дис. д-ра техн. наук: 04.126 / Перетрухин Николай Алексеевич; Центр, науч. исслед. ин-т стр-ва. - М., 1971. - 29 с.

82. Сальников, П.И. Устойчивость фундаментов зданий на мерзлых грунтах в Южном Забайкалье: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 04.00.07 / Сальников Павел Иванович; Сиб. отд-ние РАН. Ин-т мерзлотоведения им. П.И. Мельникова. Якутск, 1996. - 311 с.

83. Топеха, А.А. Исследование воздействия морозного пучения грунтов на водопропускные трубы в суровых климатических условиях: дис. . канд. техн. наук: 05.23.15 / Топеха Альберт Александрович; Хабар, ин-т инженеров ж.-д. трансп. Хабаровск, 1983. - 270 с.

84. Тугутов, Ш.С. Оценка взаимодействия ленточного гибкого фундамента с сезоннопромерзающим пучинистым грунтом основания: дис. . канд. техн. наук: 05.23.02 / Тугутов Шагдар Самбуевич; СПб. гос. арх. строит, ун-т. -СПб, 2006.-149 с.

85. Фомина, В.В. Исследование процессов тепловлагообмена вблизи заглубленного в грунт трубопровода: дис. . канд. техн. наук: 05.23.03 / Фомина Валентина Викторовна; Тюм. гос. архитектур.- строит, акад. Тюмень, 2001 .-136 с.

86. ВСН 29-85. Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах: утв. М-вом сельского стр-ва СССР 14.02.85: введ. 01.03.1985. М.: Минтрансстрой СССР, 1985. -47 с.

87. СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы: утв. Гос. строит, ком. СССР 30.11.84. взамен СНиП Н-Д, 7 62*, СН 200 - 62 и СН 365 - 67: введ. в действие 01.01.1986 // Центр, науч.-исслед. ин-т стр-ва. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 224 с. - Переизд. СНиП 2.05.03-84 с изм.

88. ГЭСН 81-02-01-2001. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. Сборник № 1. Земляные работы: утв. и введ. Гос. строит, ком. России 01.04.2000 // Гос. ком. РФ по стр-ву и жилищно-коммунальному комплексу. М.: 2002. - 204 с.

89. ГЭСН 81-02-30-2001. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. Сборник № 30. Мосты и трубы: утв. и введ. Гос. строит. ком. России 01.01.2001 // Гос. ком. РФ по стр-ву и жилищно-коммунальному комплексу. М.: 2002. - 100 с.

90. ТМД 50-601-2004. Методика оценки характеристик морозоопасных свойств грунтов в строительстве Санкт-Петербурга. СПб., 2005. - 11 с.

91. ФЕР 81-02-01-2001. Федеральные единичные расценки на строительные работы. Сборник № 1. Земляные работы: утв. и введ. Гос. ком. РФ по стр-водоупор и жилищно-коммунальному комплексу 01.01.2002. СПб.: 2002. - 116 с.

92. Fern models. Геореконструкция, 2001 / Авторы: К.Г. Шашкин, П.С. Алексеев, А.Г. Шашкин, В.Н. Парамонов, В.А. Васенин. СПб. 2001.

93. Basheer, P. А. М. Protective qualities of surface treatments for concrete / Basheer, P. A. M., Long A. E. // Proceeding of the Institution of Civil Engineering. 1997. - Vol. 122, August. - P. 339-345, ill., tabl. - Bibliogr., 25 ref.

94. Eerola, M. Road construction in a cold climate / Eerola M. // Raken-nustekniikka 1991. - Vol. 47. -№ 7. - pp.31-34.

95. Hauggaard, A. B. Integration in numerical phase change analysis / Haug-gaard Anders Вое, Damkild Lars, Krenk Steen // 9th Nor. Semin. Comput. Mech., Lyngby, Oct. 25-26,1996. Lyngby, 1996. - P. 223-226.

96. Haynes, F.D. Heat transfer characteristics of thermosyphons with inclined evaporator sections / Haynes F.D., Zarling J.P. // Proc. 1st Int. Offshore Mech. and Arct. Eng. (OMAE) Symp., Tokyo, APR. 13-18, 1986. Vol. 4 New York (N. Y.), 1986.-285-292.

97. Perfect, E. Thermally induced water migration in frozen soils / Perfect E, Williafms P.J // Water Resources Research. 1985/V/21. № 3. P. 281 -296.