5. Технология содержания и ремонта покрытий разных типов
Водно-тепловой режим земляного полотна в процессе эксплуатации дорог и его влияние на условия работы дорожных одежд
жүктеу/скачать 109.89 Kb.
|
| 4.Водно-тепловой режим земляного полотна в процессе эксплуатации дорог и его влияние на условия работы дорожных одежд
Закономерные изменения в течение года влажности и температуры в придорожном слое воздуха, в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна, обусловленные особенностями данной дорожно-климатической зоны и местных гидрогеологических условий, называют водно-тепловым режимом дорожной конструкции. Он существенно влияет на прочность и морозоустойчивость дорожной конструкции и в конечном итоге на степень ровности проезжей части[4]. Наиболее значительные сезонные изменения влажности и температуры происходят в земляном полотне. Годовой цикл водно-теплового режима земляного полотна включает четыре характерных периода: первоначальное накопление влаги осенью; промерзание, перераспределение и накопление влаги в земляном полотне зимой; оттаивание земляного полотна и переувлажнение грунта весной; просыхание земляного полотна летом. Осенью (сентябрь-ноябрь) под воздействием потока влаги от атмосферных осадков, проникающих в дорожную конструкцию, и вследствие подъема уровня грунтовых вод грунт увлажняется и перед началом промерзания во II дорожно-климатической зоне осенняя влажность его достигает 0,7WТ (WТ– влажность на пределе текучести грунта). Увеличение влажности сопровождается разуплотнением грунта. Зимой в процессе промерзания земляного полотна, вызывающего приток влаги от уровня грунтовых вод к фронту промерзания, происходит дальнейшее увлажнение и разуплотнение грунта. Прочностные характеристики дорожной конструкции достаточно велики, так как грунт и слои дорожной одежды находятся в мeрзлом состоянии. Весной в начале оттаивания земляного полотна грунт наиболее увлажнен и разуплотнeн (W(0,85—1,00)WТ; КУПЛ.=0,85). Этот период принимают за расчeтный в работе дорожной одежды. Инсоляция и нагрев поверхности дороги весной создают поток тепла, проникающий в дорожную конструкцию, который приводит к постепенному просыханию самых верхних слоeв земляного полотна. Однако до полного оттаивания влажность талого грунта резко возрастает, плотность его уменьшается, снижаются деформационные (модуль упругости) и прочностные характеристики (угол внутреннего трения и сцепление). Наименьшие значения деформационных и прочностных характеристик наблюдаются в апреле-мае, когда дорожная конструкция обладает наименьшей прочностью. Летом (июль-август) земляное полотно интенсивно просыхает. Влажность грунта уменьшается примерно до 0,5WТ; летом грунт находится в наиболее уплотненном состоянии и обладает наибольшей прочностью. В неблагоприятный для службы дорог расчeтный период наибольшего ослабления дорожной конструкции еe прочность должна соответствовать требованиям автомобильного движения, кроме того, дорожная конструкция должна обладать необходимой морозоустойчивостью. Фактическую влажность грунта земляного полотна эксплуатируемых дорог можно получить в результате непосредственных наблюдений за водно-тепловым режимом земляного полотна. Однако далеко не всегда эта влажность будет соответствовать расчeтной. Ввиду временной (по сезонам и годам) изменчивости влажности грунта земляного полотна и необходимости оценивать прочность дорожной конструкции с заданным уровнем надeжности расчeтную влажность грунта устанавливают вероятностным методом. Под расчeтной влажностью грунта WР в этом случае подразумевают максимальное значение средней влажности грунта в пределах активной зоны земляного полотна, наблюдающееся в наиболее неблагоприятный период (время, в течение которого грунт активной зоны наиболее увлажнeн) хотя бы в одном году за срок между капитальными ремонтами дорожной одежды. Физическая сущность пучинообразования состоит в накоплении, перераспределении, замерзании и оттаивании воды в порах грунта вследствие сезонных изменений водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды. В дисперсных грунтах, представляющих собой капиллярно-пористые тела, происходит непрерывный тепломассообмен. С понижением температуры свободно связанная вода замерзает при 0, пленочная и рыхлосвязанная — при –3ОС, прочно связанная и в капиллярах вода замерзает при более низкой температуре (–10...–30ОС). При промерзании грунта возникает температурный градиент. Незамeрзшая часть жидкой фазы перемещается из тeплых слоeв грунта к холодным, то есть снизу вверх. Процесс миграции воды протекает в зоне изотерм 0...–5ОС. При наличии температурного градиента происходит термодиффузия пара от теплых слоeв грунта к холодным. Водяной пар, охлаждаясь, конденсируется, увеличивая толщину плeнки воды на частицах грунта и на кристаллах льда, и замерзает. Дальнейшее влагонакопление и льдообразование происходит за счeт термодиффузии водяного пара. В зоне льдообразования вначале возникают кристаллы, а затем линзы льда. Льдообразование сопровождается увеличением объeма на 9 % и значительным давлением в земляном полотне, что и вызывает поднятие в том числе неравномерное дорожной одежды. В этом и заключается процесс пучинообразования. Весной грунт оттаивает в первую очередь под дорожной одеждой. В этот момент лeд переходит в жидкую фазу, которая под действием собственного веса мигрирует вниз и задерживается на мeрзлом практически водонепроницаемом грунте. Над мeрзлой поверхностью (донником) грунт переувлажняется. Дорожная одежда теряет прочность и под действием нагрузок от транспорта разрушается, еe материал перемешивается с разжиженным грунтом, возникают пучины. жүктеу/скачать 109.89 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|