Введение к работе
Актуальность тглтн. В основних.ваправленплх окопсг.'лчаского т; соціального развития СССР на период до' 2С00 года значительнее шп"."ап;:з уделено дорояноглу строительству. Возрастание масштаби экономического :і социально-культурного развития'нагой страт; тро-буют освоения новых лссопрог.г.іїї'лопіпк регионов, а следовательно, п увеличения тегліоз строительства лосовозянх азтомобндьншс дорог при :пс высоком качество.
Все слознее становятся проблеми, возникающие пра проектнрова-Hffii :ї строительстве земляного полотна лесовозшос автомобильных дорог. Это свяпано с поромэхоннзм осковкісс объектов лесозаготовок в севершге и восточные лесопромкшоннно рогкоїш.
3 бл'.пкайпэн перспективе сукзегвуэ'дао технология из смогу? обесточить эдактивноэ строительство земляного полотна лесовоз-шк автомобильных дорог в зимний пораод. Поэтому необходимо соз-данко новііх, болов сйТвктизтах технологій ВСЗВПДаНИЯ земляного полотна лосовозішх автомобильных дорог при отрптщтолытцх темлера-турах', что позволило би не только снизить потрэОность В ШІГЛНХ зег.'лероґіпо-траяспортішх калинах и затрати на возведение земляного полотна, но и сусссгзенно улучппть экономически показатели. Это зцдвпгаот рассматриваемую проблему в число ватнойяасс'пародпохо-зяйствопянх задач, подчеркивая оо актуальность.
Целью днссортпітші является разработка каучтес основ п практических методов возведения земляного полотна лосовозішх автомобільних дорог с учетом влияния погодно-клпматачоских условий зимнего периода, обоспечявагесос лнтонсагГхкацЕЗ темпов строительства при вгзокнх показателях з&їюктивносг.і и качества.
Научная ковтана работа состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании эффективности методов ннтонсифкация возведения земляного полотна лосовозяшс автомобильных дорог, по сравнения с существующими методами, и разработка энаргосбарогаи-цих технологий, включая:
установление на основа решения теоретических задач, зависимостей, определяющих влияние теплопзолярутаппх материалов,на распроделенпа температурного поля в промерзающих, грунтавюс карьерах;
разработку положений п зависимостей, позволяющих'устанавливать рациональную область пркмэно'ния различинх тепле изоляционных, материалов для утепления грунтовых прптрассовых карьеров;
_, 4
- развитие,теоретических'основ и практических методов по
засоления дневных" поверхностей ґрунтових притрассовшс карьеров
с полью предохранения их от промерзания;
.- разработку теоретических осноз скорости промерзания отсыпаемого в зімниЛ-период земляного полотна лесовознізс автомобильных дорог; .
разработку и обоснование энергосберегающей технологии возведения .земляного полотна лесовозных автомобильных дорог по системе: грунтовки прктрассовый карьер - транспортировка грунта -отсыпка его 3 тало зе;.иякого полотна - уплотнение;
обоснование теоретических полоненій и исследование вибрационных уплотнянпих рабочих органов, обеспечиваших новую технологію по интенсификации уплотнения отсыпаемого земляного полотна из грунтов, доставляемых из притрассовых карьеров;
исследование и обоснование применения полимерных поп и их компонентов, а такне солевих растворов при возведении земляного полотка с точки зрения воздействия id: на окруказцуэ сред:/.
тїсетоворкость научных положении. содер;тЗппо:ся в диссертационной работе, подтверждена результатами многочисленных оксперп-ментов, випелнешпо: в лаборатории, яа стендах, полигонах, строящихся дорогам;, а таюг.е по данным наблюдений. При проведеній: исследований использованы современная стандартная аппаратура и вы-числ и тельная техника.
Ирактичеекзя 'ценность включает научно обоснованные метода разработки комплексной метод::кп ускоренного строительства земляного полотка лесовозных автомобильных дорог в зіс.кнй период по схе!.;с грунтовый карьер - транспортировка грунта, отсыпка грунта в тело земляного полотна, уплотнение, позволяющей строить качес: венное земляное полотно с минимальными затратами при высоком темпе.
Разработана практические рекомендации, дозволяюче обоснованно выбирать: тип и тсстну теплоизолирующее материалов дія предохранения от промерзания грунтовых притрассовых карьеров; технологии к количество воднорастворимой если /,'а NOj для засоления дневной поверхности грунтовых притрассовых карьеров и при зозведенпи земляного полотна; нозио рабочие органы дороккых маши; энергосберегающую технология при уплотнении земляного полотна.
Исследования автора псслукили теоретической и практической основой для срздшпш энергосберегающих технологий по возведению
: .-5--.
земляного полотна лесовозных автомобильных, дорог, которые рекомендованы и внедрены в ряде леспромхозов Минлеслрома СССР.
По материалам исследования автором написала ккіяга Зимнее строительство лесовозных азтомобипькых дорог. М,, Лесная промш-лешюсть, 1988 г., 167 с. Учебные'пособия: Зимнее строительство лесовозных дорог, - М.: МЛТ5Ї, 1939 г., 65 с; Расчет на ЭВМ технологических параметров при возведении земляного полотна в зимний период, - М.: ШІТИ, 1990 г., 24 с.
Материалы диссертации использованы в процессе преподавания дисциплины "Дорожные машины", при выполнении к.урсозого и дипломного проектирования.
Разработаны новые схемы дернтля грунтовых притрассовых карьеров и новые рабочие органы доролпшх машш, на которые выданы 23 us торских свидетельства на изобретения.
Подтвержденный экономический эффект, полученный от внедрения разработэгашх методоз по интенсификации возведения земляного полотна лесовозных дорог, составил около 5С0 тес. рублей.
Апробация работы. Оснобііьтє положения диссертации и отдельные
ее разделы заслушаны и получили одобрение: на научно-технических
конференциях в ^Московском лесотехническом институте (I284...IS9In
на 42-ой научно-технической конференции в -Мотовском автомобилько-
дорохком институте (г. Москва, 1984 г), на научно-технической кон
ференции в московском инженерно-строительном института И-М. В.З.Куі
бітова (г. Москва, 1985 г), на научно-технической конференции в
лесоїчхннчоской академии шл. СМ. Кирова (г. Ленинград, 1935 г),
на научно-технической конференции '.'арийского ордена .Дружбы Народої
политехнического института шл. A.M. Горького (г. Лошкар-Ола, 1985г'
на научно-технической конференции Братского индустриального инсти
тута (г. Братск, 1986 г), на научно-технической конференции Ухтин
ского индустриального института (г. Ухта, I9S6 г), на республикан
ской научно-практической конференция "Позыи-онке эффективности лос
ного комплекса Карельской АССР" (г. Петрозаводск, 1985 г), па рее
публыканской конференции "Технология и организация реконструкции
промысленных предприятий" (г. Днепропетровск, 1985,г), на респуб
ликанской научно-практической конференции "Проблемы развитие лес
ного комплекса Карелии в ХП пятилетке", посвяганной 35-^летию ос
нованій лесоиісг.енерного факультета ПГУ.им.' О.В. Куусинена (г. Пет
розаводск, 1986 г). .
Публикации. По материалам диссортации опублікована 61 работа в том числе: одна книга, два учебных пособия, 35 статей, 23 автор ских свидетельства СССР на изобретения. .
,. '...-. - .-6- -
Hn "у;:глту віпюсятся теоретическое и экспериментальное обоснование і: подтверждение научной гипотезы об элективное ги проработки системы: грунтовки карьер -.транспортирование грунта -стекпка грунта 'я его уплотнение, путем создания энергосберогакь YX.m технологий,позволяшетс на основе результатов исследований разрабатывать обосновашшо рекомендации по интенсификации возведения земляного полотна лєсоеозішх автомобильных дорог.
Структура и 'объем работ;.'. Диссертация включает 7 разделов объемом 371 стр.., 130 рпсуішов, 42 таблицы, список использованиях источников 302 наименований, приложения на 262 стр.
. СОДЗЕ&ШИЗ РАБОТЫ
I. Народнохозяйственное и научно-техктгчдексо значен;'? рроблтз; 'п<гап
РДТОДОПОГ В ЭНМКПЙ ПерТОЛ. МеТОДОЛОГОТОСКИе ОС1ГОВГ-; . КССЛРЛОВОНИЙ
Одним из перспективних направлений на пути ссвертанстгова-ния технологии возведен^ земляного полотна при круглогод;г-:ном строительства лесовозккх дорог монет бнть способ предохранения таїнх грунтов в карьере от промерзания с пемопгью кембкнпровач-нкх теплопзеляцпонннх материалов, химических реагентов, создание устройств л технологий, позволяющих предохранять грунт от промерзания на откосах грунтсЕіх карьеров, а такле внесение хп-:.пг-:сскпх реагентов после отсылки и разравнивала грунта с целью доведения его до оптимальной влажности и предохранения от промерзания при уплотнении до наступления момента смерзания.
По расчетам Гипролестранса и ЦтПС-ГЛЭ необходимо в накой- стра-но ка I млн. м3 виыожмсЗ древесшш строить в среднем 43,5 км :ю-стоянтэс дорог, в том числе: магистралей 14 км; зогок летнего и зимнего действия 25 км.
В перспективе к 2000 году объем строительства постоянных ' дорог возрастет до 65...70 км па Ї мин. м3 древосшш.
В США, Швеции на-I га леенкх. массивов.есть дорог составляет 10 погонних кзгров, в ГДР -.48 юг. и, в ФРГ - 54 пог. и ка I га.
В нашей стране в лееннх регионах Прибалтики 5,5 пог. н на I га, Мостовскол ЛИХ ЦШШЭ 5,0 пог. м на I га, цонтралышо рай-
_ 7 -
оны 2,0 пог. м на I га, Иркутская обл. 0,07 пог. м. Красноярский край 0,03 пог. м на I га.
Планируется в нашей стране ежегодно нарапдаать темпы строительства лесовозішх дорог, так, например: 1990 г. - 12,0 тис. ям; 1995 г. - 13,3 тес,"км; 2000 г. - 14,2 ткс. гал.
В современных условиях дородное строительство лесозаготовительной отрасли перевивает новий этап, характеризуючися увеличением темпов и объемов строительства в зимний период.
Обзор исследования по предохранения грунта от промерзания
Теоретические исследования по изучения глубины пром->рза!шя грунтов'сс массивов, утепленных слоем снега, кати отраженно в работах Л.h". Гутмана, Т.И. Лаппо, Л.С. Чоторпптнли, З.М. Спде-нко, В.И. Константинова, B.C. Лукьянова и І.І.Д. Головко, А.В. Паз-лова, Г.М. Сельдмана к др.
Ряд авторов - И.М. Абрамов, А.Х. Хрган, Н.П. Фомин, Т.М.Еа-хунянц - приводят уравнения, по ко торій моаяо определять голену теплоизоляционного слоя независимо от материала.
Анализируя работа-в области теплоизоляция грунтов с целью их предо твраивнпя от промерзания, моглго сделать вывод, что формулы является громоздкими и по всегда отр&тллгдосговернуэ глубину промерзания грунтового массива.
Эффективность предохранения грунтовых гассивов от промерзания полимерными пенами в течение всего периода но обоснована. В ряде работ отсутствуют методики.по расчету основних параметров утепления грунта полимерными нликомпозитпкмп материалами.
Вез вігиепорочисленнно уиуденпя лапт основание-для постанов-кп ряда задач по дальнейшему развитию и соверионехвованиэ как методов расчета топлоизолирупзпх слоев, так и самой технологии нанесения полимерных пен и композитных теплоизоляционных материалов па дновнуа поверхность.грунтовых прптрассовых карьеров.
Обзор исследовании по засоленпго грунтов " Многие, учение рассматривали влияние;, солей на физшео-мехаяи-чеекпо свойства грунтов.
Г. наиболее содержательным мокпо отнести работы В.А. Приклон-
ского, Л.Н. Ломддэа.А.А. Соколовского, А.И. Грот, М.Ф. Иерусагпм-
ской. ...
Труды вышеуказанных учених посплпрни изучению естественно
засолеяішх. грунтов до'коїпюнтраігий.'б...83.' , .
Бедуппма учеными в области искусственного,засололня грунтов с целью предохранения их от промерзания являятся: М.А. Цн-
тович, Б.И. Дагалатов, B.C. Ласточкин, СБ.'Ухов, Я.А. Кроник, А.Н. Ер:.»лаева, В.И.Буй, И.Г. Салшсов,, ЮЛ. Потылев и др.
Анализируя результаты исследования по засоленк» грунтов, ?лы пришли к виводу о томі что не все солевые растворы исследованы па предает ах воздействия на талые а мерзлые грунты.
Обзор исследовании по водно-теплово?лу, ро?.тту грунтов и:возведению зєгуія.чого полотна
В исследованиях, выполненных Бабковым В.Ф., Батраковым О.Г. Васильевым А .П.'; Васильевым М., Володиным В. Б., Воробьевым З.А., Глобусом A.M., ГольдатеЯпом U.H., Гречпяевшл C.S., Евгень-евшл И.Е., Ерзовыи.Э.Д/, Зазорицким В.И*, Золотарей И.А., Ивановым З.Н.,'Казарясвскшл В Л., Каядауровкл И.И., Коноваловым СВ., Корсунсккм М.Б., Яеоковзчем И.И."', Орловым В.О., Срнат-скш Н.В., Перетрухннкм Н.А., Пузаковым Н.А., Пчеликцовшл A.M., Роде А.А., Рувйнскгм В.ЇІ., Спденко В.М., Силуковыгл Ю.Д., Судші-' пынып И.И., Титовым З.П.,. Татшовшл И.А., Тритони B.S., Тулае-паї А.Я., "Оольдоалои Т.Ц. » Чистотиповым Л.В., Еахунянцем Т.Н., Еолопаевшл Е.Н., Яковлевым ЇЇ..Ч., Яроглко В.Н. к тлкопши другими -специалиста'лл били разработанк принципы и ;.:етоды проектирования и строительства устойчивого земляного полотна, условий эксплуатации автомобильных дорог, которые гароко изложены в действующих технических условиях и правилах и являются основополагающими для посяедузфпс ученых, занимающихся вспроса-ли возведения земляного полртяа как в зимний, так и з леткій периоды года.
Обзор исследований по уплотнении птюмепзакгапх грунтов
Исследования, выполненные в СоаздорІШ и других организациях, показывай?,"что дородные одекдн автомобильных дорог выходят из строп преждевременно в объеме до 20% из-за недоуплотнения грунтов в конструктивных слоях земляного полотна.
М.Н. Герсевановым и ЗЛ. Флорины:.' била создана теория упло нэпкя двухфазных вододасышшых грунтов. Больїшіі вклад в создание теории уплотнения трехфазных грунтов внесли: И.Н. Иванов, А.К. Бируля, В.И. Бпрулк, Н.Я. Хархута, О.Т. Батраков и другие.
Анализ исследований по расчету глубины или скорости промер зания грунтового массива показал, что в расчетах не учитываете* теплоотдача отсыпанного слоя грунта на мерзлое основание и в он ругаюцую сроду.
Вес вышеперечисленное я относяїізєся к уплотпензга талых і и промерзающих грунтов показывает, что необходило совераенст-
: - з -
вовать методику-расчета к технологии уплотпоття промерзагацих конструкционных слоев земляного полотка лесовозных автодорог.
Обзор исследование по резанта мерзліпс грунтов и созлпщрз земтеройшое иашин
В наиеЗ стране весомый вклад з исследования разрушкия мерзлых грунтов 'внесли: институт горного дела АН СССР; ВН/И-стройдормаы; КНИОМЇЇЇ; ЦКІ5П Госгрансстроя СССР;: МАДИ; Горвков-сккй, Саратовский, Томский, Карагандински;"; политехнические институты и другие организации.
Результаті; работ учених огзя организация позволили им разработать целій ряд кашли для разрушения мерзлых грунтов, я виявить влияние различных факторов на онэргоемкосгь самого процесса разрушения.
Основні?.! критерием эгТгТхэктпзности при разрушении мерзлого грунта в нашей страна принята удельная энергоемкость.
Еольпой вклад з развитие аналитических основ теории разрушения грунтов внесли советские ученые, среди которых З.П. Горяч-кпи, Н.Г. Домбролскпй, А.Н. Золения,. К.А. Артемьев, Ї).А. Зетроз, А.Д. Далнн, З.И. Баловкез, М.'.ї. Гальперин, В.Д. Абезгауз, И.А. Н.едорезоз, Д.И. Оодороз и другие.
З создании теории резания мерзлых грунтов пршгпмали участие Г.!.!. Зоселов, А.И. Оодулоз, Л.А. Кодорсзоа и Д.К. кодеров, Л.А. Хг'лпа.
В работах этих учених определенно сил резания базируется
па учете прочностных свойств среди, измеряемых независимо от
процесса резания. _
Теоретическое po'.'joiino заіач о разрушении грунтов получено с учетом теории продель'юго состояния с щучо Я среды. Применить результаты решений с учетом теории продельного состояния сыпуче Я среди не представляется возможным для мерзлого грунта.
Теоретические основи по определения усілій резания в массиве мерзлых грунтов нуждаются в дальнейшим развитии»
"о топологические основы, цель и задачи исслодопаний
Основная ноль исследовании-, .результати которігх обобщены в напой работе, заключается в.проработке системы "Карьер -транспортирование, укладка и уплотнение грунта".
Для достпхсігпл поставленной цели необходимо рсаить слодукь ше задачи:
-исследовать процесс теплопередачи в ґрунтових притрассо-
внх карьерах, утепленных различными теплоизоляционными матерпа-
лаки; ,'- '-','. .'.-.' '."'
разработать :технслогип и'оборудование, для нанесения по-ліімеркнх пен, пенопластов и композитных теплоизоляционных, ште-рлалов на днеЕнуи поверхность грунтовых притрассовых карьеров;
исследовать физические и теплофизическке свойства утеплителя в натурных условиях; ;.
--исследовать лрэдлагаэмуя технологшэ утепления грунтовых притрассовых карьеров з. производственных условиях с целью предохранения грунтов 'от промерзания;
"' !- изучить:.рсновнне'-факторы, определяюэдю эффективность разработки грунтовых притрассовых карьеров, дневная поверхность которых была засолшіа еодйш.!.растворогл нитрита натрия; . ;.-.," --исследовать-,влйяяпе'водного.раствора нитрита натрия на ' разупрочкяваие'процессы в грунтах; ; '.'-разработать некоторые"технологзгческиэ положения при вне-. санки в.; грунтводных растворов: нитрита натрия;".';'
, .-. разработать;цетоднку расчета промерзанпя.конструкцпонных слоев - зеглляяого-Долотіщ; ;' ;.': '.'.,'-;';."-"
:- разработать' новыа конструкции рабочих органов зеьяорой-віа^збшвр^^о-.^раяспорїшах'й.уплотняачнхьишин на уровне изобретений; .'-.,';: .'.'. <:"....':_,л .'^. , ,;.\ ."..->' г. исследовать' теоретически .и на моделях процесс уплотнения грунта''в- тале оеішшого: полотна за один проход клинообразной вибрационной.установки;'. '
- - исследовать влияние водного раствора нитрита натрия и полимерных материалов, на .охруЕавщуо среду;
. - исследовать эффективность предлаггеїясс решений по интен-спїикацгл'Воз'ведения-.звт.кякото полотна, лесовозных автомобиль-ных дорог в зжлний период. '. .
. Перечисленные, выше, а ..такге некоторые, другие разультатн' ' экспериментальных и теоретических исследований составляет научную, новизну диссертации. \
2.'Теоретические'и экспериментальные исследования .' . .
' .эффективности утепления груятовкх приграссовнх
... , карьдпрв '"-"'
Объективные региональные факторы природно-климатического, почвенно-мерзлоткого характера при дорогшоы строительстве вы-
- II .-
двлгаит на первое место вопросы, связанные.с разработкой грунто
вых притрассовых карьеров для отсыпки земляного полотна при отри
цательных тешоратурах. , .
В данном разделе выполнен анализ влияния природно-климатических шакторов на промерзание ґрунтових массивов. Приведены основные теплофизичоские свойства грунтов ц утепляющее материалов, используемых при укрытии грунтовых карьеров. Дан анализ примените та уравнений Карслоу Г., Лыкова А.В. и Обливнна А.Н. по расчету влияния фазовых переходов на интенсивность промерзания грунтовых МАССИВОВ.
Полагая соответствие условий промерзания в массиве грунта
условиям теплообмена с фазовыми превращениями в твердом теле, ра
счет теплового состояния грунта сводится к использоваяіяо традици
онного уравнения тсплопрсводности с внутоэншгми источииками:
дт л ( far , d*r , d*r\~ _}v
ТГ^Т7 \'Jx^*TFF dJT) + c7"' (I)
где J,- теплопроводность грунта, ?— ;
r. )W M G
Си- теплоемкость грунта, -vV- :
і.Г ^С
%
- объемная плотность тепловыделения фазового перехода,
Вт .
В большинство работ (Лыкова А.В., Обливина А.Н.) данное уравнение используется с отличиями в предетааюнии величины Ov.
Па основании расширенного условия Степана на всю толшну грунта уравнение (I) г.гаяно ггоодставнть в слодупцзм ввдз:
Величину ZvWf Ф^ слодуот рассматривать как ноко торую эМектипнуп теплоемкость фазового перехода
Использование уравнение в традиционной'форме,1 вследствие переменной расчетной сотой, но всегда удобно, поэтому целесообразнее использовать вид .уравнения, представленный в работе Обливина А.Н. [202] сдодукада образом:
'яС* ~5Т^ +L# 77^
- внутри грунта;.
- на границе грунта с воздухом.
'.. -' '- -----12. -
где Хх , Лу, - козіЦящдантн теплопроводности;
сС? = eltj~cCg '- коэффициент теплоотдачи от поверхно-
сти грунта к воздуху.
Из соображений единого подхода, "представим Ох и D„ внутри грунта в-ваде:
Ух~сСхх и уу= dydrt
, Во иногих случаях, требуется быстрая оценка глубины промер
зания без применения ЭВМ. 'Упростим задачу следующим образом:
но будем учитывать изменение теплового потока по глубине грунта
за счет его яеплоеккосги. В этом случае имеем следувдзе вкра-
soh:so:.. - '- ' .-'-
Учитывая, что #sa,= -L— + -*? + -~- и,
г <*/ Лм Ли;
проводя интегрирование, получим:
Г*-/ *U* j*" *«} dy.
Полученное яамн уравнение после интегрирования позволяет рассчитывать время промерзания грунта при наличии теплоизоляции и тенлооб.'.'.ена с воздушной срадоіі:
-(4)
ґф 1 - теплота (газового перехода, объемная і вода-лед) -,
. V/- обьеглгая злакность; Wa - льдпстость (изменя-
ется от 0 до 1,0); Лиу- коэффициент теплоотдачи от грунта
(или покрытия) к воздуху; ~у~3 ~ тепловое сопротивление покрытия (теплоизоляции); hLy - толщина теплоизоляции; :" ' Лиз - коэффициент теплопроводности (объемный); Ям - ос 'сипая теплопроводность мерзлого грунта;'' А# ~ глубина пром
EQJO СЛОЯ.-
- ІЗ -
Полученная расчетная зависимость (4) ыезду 'величиной глубины промерзания грунта и величиной градусо-днеа (энергией охлаждения грунта холодным воздухом), позволяет с достаточной точностью рассчитывать глубину промерзания различных видов грунтов как с наличием, так к отсутствием усопляияпх материалов, а гакне учитшзается интенсивность охлаждения поверхности со сторони воздуха и величина влажности охлаждаемого грунта.
Следует отметить, что без учета изменения внешних условий теплообмена и при отсутствии теплоизоляции уравнение (4) соответствует формуле Лейбензона:
jsoo * w*\xZ г
(ъ-т-тз ty*wA-4-'A,
A- ./ 22„.3S0~ . (5)
Формула была'апробирована для анализа максимальной глубины промерзания массивов грунта по территории СССР на зиший период ( при фиксируемом, -числа градусо-. дней ).
На рис. I представлены расчетные зависимое те Ла/'/іТ-Т)
при различной величино fijd> Рля песчаных и глини-
стых грунтов. На предеталі енноЯ записнмосги нанесены опытные данные, ' полученные при закеро максимальной глубины промерзания грунтов в различных районах территории СССР.
- . 14 -
Рис. I. Расчетная згзхс".г-.ость глубпни пго:.:орзаніія грунтовых массивов при ргзлкчноіі величине термзгческого сопротивления
7.з сопоставления расчетннх к опитних дашшх видно, что все опутнкє дашше укладлзгются в расчетную область менду кривими, соответствушкми песчанки л глг.нкстнмгрунтам.
Пра (Г'Т* ). < ІБйО -ош.'тлке дачнке прпблхкатогся к кривой соответствующей глинистим грунтам. Однако максимальная погреп-кость не превігает ІСЙ по отнесения і: оіштной величино /7^ . что вполне допусти» для такого рода качественных а упрогйшшх оценок.
Коллективен сотрудников каТ-едрн лроіястзшгого я транспортного строительства МИТІ' под руководством автора бкли заполнены нсследоваш:я по применения полимерних пек и'пенопластов как са-шіх по себе, так и в сочетала с другими- тєплоіізоляцнокнкмїі материалам, для утеплення грунтовых карьеров с делко предохранения грунтов от промерзания в зкміпги период.
В экспериментальна:-: исследованиях применялась смола І.К-І7 Нелидовского завода пластических масс.
Смола І.ІФ-І7, после доставки s Запзіпкски" J3IX Зологсдсхой обл., біта слита з спэцкальнуэ емкость, заранее доставленную в карьер. Затем, из зтсл емкости, портики откачивали смолу в і карну» автоцистерну АЦ-30 (65) модель 146, выпускаемую согласие ТУ-2230-646. Смоляной раствор готовился путем разведения смолы к пенообразователя в воде.
; - 15 -
Последовательность операций приготовления смоляного раствора сдодуи'лая. В бак заливали необходимое количество вода с тем-поратуі)ой 10-20С за впчетом объема водії для разведения пенообразователя. Пенообразователь (суль^ояол) растворяли в горячей воде при температуре 40-50С. Перед производогвом работ 50?<г-тйі раствор пенообразователя залипали в смоляной раствор.
Процентное содержание пенообразователя связано с влзкостьзз сгсоллпого раствора и требуемой кратностью пени. Чем вітає кратность пени, тем больший процент пенообразователя требуется, ноне более 2%, так как существенно изменяется продолжительность отверждения пеян.
Технология приготовления кислотного раствора выглядит следующим образом. 3 емкость заливается не о бходимое количество воды с / = Ю...20С. Горячая зода будет давать коррозию, поэтому ее не следует применять для приготошгения раствора. При медленном . пореметикашш раеггора в емкость заливают расчетное количество кислоти Н3Р04.
Пенообразователь, растворений в воде, заливают в емкость попарной машины, перемешивают его помпой машины,'а затем доливает расчетное количество води. После этого необходимо нанести пену на поверхность грунта, причем кислотнніі раствор по одному из вариантов модно заливать в емкость, где находился смоляной раствор и раствор пенообразователя, а по второму варианту его можно вводить непосредственно в рукав подачи пояьт.
При первом варианте хороший эпч^ект достигается, если в емкости находится 150...200 л растворенных компонентов. По второму варианту могло работать с полной емкостью растворенных компонентов, так как кислотный раствор'вводится непосредственно в рукав, работатопіиГі на зкброс.
Необходимо отметить, что пена в момент нанесения разрушается на остатках поток, леншдас камнях и т.д.
На площадках, где отсутствует ветки, корни и камни, пена укладывается хорошо. На склонах дневной поверхности крутизной более А% пена ломится неустойчиво, как бы двіштея, т.е. ей ну-.ен упор для с'ормообразовашк. Для этого бульдозером на ширину отвала выполнялись резн грунта с образованием поперэчных валиков, висота которцх обеспечивала упер пенн в грунтовой структурной ячейке. Такая технология не требует дополннтельнгас. материалов, обеспечивает хсромій упор пзнообразую'янм компонентам в момент нанесения их на грунт.
. : . - -16 -- .
Для контроля температурного' регшма в массиве грунта, находящегося под'к-тітоизсшируюссіми.слоями, закладывали датчики температуры (с;і;іі'. ::ромель - капель) на различных вертикальнкх уровнях грунтового массива. Измерения'температуры если с помощью потенциометра ІШ-63. Кромэ.того, перед наступлением оттепелей била произведена разработка забоя в массиве грунтового прптраосового карьера на участках, утепленных полимерной пеной и опилками в сочота-шга с полимерной пеной. Пов.торность опытов по замеру глубины промерзания составила ке менее 20, при ошкбкае 10$ и вероятности 0,95. Толщина снодного покрова на исследуемых участках в конце зимнего сезона находилась в пределах 35...40 см. Глубина промерзания массива, грунта, не утепленного теплоизолирующими материала-ми, составляла 230...240 си.
Измерение глубины промерзания-в массиве грунтового притрас- сового карьера при укрытии его от промерзания теплоизолирующим слоем полимерной пены показало, что наибольшей элективноетьи с технической и экономической точки зрения обладают слои полимерной пены. толщиной 20 си. По сравнение с неутепленным массивом грунтового карьера при равных температурных рестмах глубина про- . мерзания в этой случае сшс::ается в 15...16 раз. Применение в качестве теплоизолирующего материала слоя опилок и пены показало,, что наибольшую эффективность снижения глубины промерзанні имеют теплоизолирующие слои из опилок толщиной .40 см и прлиглеркоїі пены толщиной 5 см при суммарной стоимости 1,55 р. за I гг.
Пенопласт имеет нроникаемуи структуру и при увлажнении осадками повышает теплопроводность в несколько .разі
Одніш из путей сохранения теплопроводности пенопласта является повышение его плотности.в районах с неустойчивыми зимними температурами.
По сравнению с традиционным укрытием грунтовых притрассовнх карьеров опилками аналогичной толщины предлагаете сочетание теплоизоляционного слоя опилок и пены дает ешкенпе глубины промерзания массива грунта на 32»..405.
Во избейанке попадания влаги в массив отмок на их поверхне: наносили смоляной раствор '(скола'*й-17, 30...40$, пекообразопате» в вадо порош'.ового сул&оонола 1...2^, вода 56...6) с последующей фиксацией кислотным раствором (кислота ортофосфорная 1Ъ%, вода ЪЬ%), Оба раствора смешивали в соотношении (3...5):1 по объем; Смоляной раствор толцшгай 5'ми (в условиях йашкинского ЛПХ) кано-сили на слои опилок различной толщины с помощью иоглрнол автоцистерны АЦ-30 (66) глодали 146.
. - 17 - : .
Ппред наступлением оттепелей были разработаны забои карьера, утешенного по изложенной методике, и произведет! замеры толщины промерзшей корки грунта как под теплоизоляционными слоями, так и без них. Повторносте'замеров толщины промерзшей корки составляла но менее 15 при ошибке 10, п вероятности 0,95. Установлено, что глубина прсмзрзання грунтов, находящихся под слоем опилок, аерх-ішя часть которых обработана смоляным раствором го вншеизлояен-ноі'г методике, в зиштй период, сосгавиіа: для песчакюс грунтов 47 см (при толгріке слоя спилок 10 си) и 22 см (при толщине слоя опилок 40 си); для супесчаных - 42 см.(при толщине слоя опилок 10 см) и 13 см (при толіцине слоя опилок 40 см). Грунты, утепленное слоем спилок без применения смоляного раствора, промерзают на глубину в 1,5...2 раза большую. Глубина промерзания при равных условиях неутеплвшшх песчаных и супесчаных массивов в карьере 230...240 см. Такім образом, при утоплении толщина промерзаяцего слоя у песчаных грунтов снижается в 5...ІО раз, супесчаных -в 5,7. ..18 раз.
3. Исследование влияния химических реагентов на промерзание грунтов в зоно производства земляных работ
Применение химической подготовки грунтов по сравнению с другими способами, независимо от глубины промерзания, обеспечивает эГуТвктивнуто работ:/ -дерохно-строителышх машин. 3 настояцее времл для предохранения талого грунта от сморагезшакня, а также для разупрочнения мерзлых грунтов при их разработке применяют хлористый па грій //а С , кальцлГ: хлористый технически Са Сёг, калий хло-ристш'і технически!! (ХСІ), гидрат окиси калия (КОН). "Следует отгле-тить, что использование отих реагентов затруднено отсутствием организованной бази для их приема по нелезнодороаному пути, а такие емкостей для хранения. Кроме того, для ігах характерна повышен-ная коррозионная активность по отнопения.к металлам и высокая стоимость. Этих недостатков липзн нитрит натрия в растворе //д//С%, "таускаеглііі серійно в соответствии с ТУ 38-10274-79 18...20-но2 копнен грации. Стоимость I т нитрита натрия (марки В внепего сорта) составляет 13 р.
Сущность способа химического размораживания мерзлых грунтов состоит в том, что при вводе 20^-ного водного раствора S/aMfy в грунт сильно г:лдратироганнке одновалентные катионы f/д замешают каткони кальшія н магния, участвующие з склеивании макроагрогатов грунта, что, в свою очередь, вызывает гас распад.на более мелкие частшш, вокруг которых образуется прочяоевязанная вода,/не за-
.-18-
і.іорзазщая при температуре -7GCC;
По степени гидратации (количеству притягивающейся п удор;::и~ ва'оіпе:ісл водк) катиони располагаются в следующий ряд:
//«(A'cdzium) при атемнол массе 22,29, ионном радиусе 0,2СА является наиболее распространошпы элементом по своему содержанию (2,4. ..2,0/), он занимает шестое место по кассе после кислорода, кремния, алюминия, железа, калымя.
В прііроде натрий встречается в большинстве случаев в шщо хлоридов или сульйагоз. -
Водные раствори нитрита натрия {концентрированные) при иовп-шеннюс температурах вследствие гидролиза имеют щелочную реакция (9 рн), при. отрицательной температуре садочная реакция исчезает.
Все.нитрити легко растворяются в воде. Зсдішй раствор /1^-/^ по гигроскопичности относится к сравнительно устойчивом К ВОЗДУХ?/ Воднілі раствор нитрита натрия, имея эвтектику, при -IS,5C, взаимодействует с частицами льда-цемента замерзшей" води, содорглаїїі'.ін-ся в мерзлом грунте, и разрушает их, т.е. разупрочияет грунт.
Математическая теория диффузии в изотропно,'; среде изложена
в работе Фика в 1855 г. и основывается на гипотезе, что количе
ство вещества, даффунднрую'Дого через единицу времени, пропорцио
нально градиент:/ концентрации, изморенному по нормами к этой по
верхности, т.е. -
&*-!>; >. (6)
где /у - количество вещества, преходящее в I с чзрез поверхность I сьг; С - концентрация длффувдируэлего вещества; X - расстояние, измеренное нормально к рассматриваемой" поверхности;
-з- - градиент концентрации; ' 7) - кообо:щиепт диффузии, коториї для данного вещества при заданных условиях давления и температуры (и в отсутствие гравитационного поля) яздяется величиной посто яннол. .
Учитывая то обстоятельство, что при вводе в грунти водного раствора нитрита натрия распределение концентрации С(Х, t) оппеп-вазтея не стандартній уравнением типа уравнения дайфуз;ии, а урав-
НЗГСШ ВЗДД ^ JC _^Г
где $ - коэффициент доффузпи;
А - коэффициент, зависящий от скорости фильтрования раствора соли в. грунте под действием СИЛЕ тялести.
Граничнпо' условия при ХгО
.-19-
т.е. дшТ%зпя раствора через поверхность Х=0 (т.о. диффузия в воздух) отсутствует.
Наиболее просто .уравнение (6) решается в частном случае, определяемом начальный условием вида
Это условие соответствует вводу водного раствора нитрита натрия в грунт в большом количестве в момент времени' zO . Длительность этого воздействия долзша бить много меньше характерного времени диффузии солового раствора в данном грунте.
Б этом случае реыение уравнения ( б") имеет вид:
где fhf x+Ai ^ . - интеграл вероятностен;
Ч 2V2T J Jf
0f?h
vw1 0
fe'^dz.
Справедливость решения (10) .проверяется простой подстановкой в Г7). Вид реизиия (Ю'.) позволяв г заключить, что оно списывает распределение С(х) з момент времени >0 . Кроме того, легко видеть, что C(X,t) инвариантно относительно двух параметров
A,-- At] ,
Нервна из них соответствует эффективной площади, занятой диффун-дирузэцим раствором,'за время t , а второй - элективному пути, проходимому раствором за время І в фильтрующем грунте под действием силы гравитации.
Таким образом, уравнение .(10) мокко переписать.в виде
'Із уравгю-'пш (10) по экспериментальной.зависимости /JvJ/г»/, г.юя— но найти лскомш инварианты At и Д , а с учетом {Лt/А, ) определить коэффициент дщ>йузни 7) ж коэффициент фильтрации. ..
. При виявлений глубины паиболоо высокой концентрации в грун
тах бгаю установлено, что максимальная концентрация 20#-го
водного раствора нитрита натрия составляет: . для песка 4,8%
при глубине 7 см; супеси 8,6# при глубине 3 см; для глинк
12$ при глубине 10 см. При дальнейшем проникновении водного
раствора нитрита натрия- в грунта концентрация его убдаает
(рис. 2). _.-..'.-.
И,сМ $ /S
' -20--
. С,% 2 4 Є 8.0/2
РИС і
2. Экспериментальная зависимость изменения концентрации 20/в-го водного растзора ^/. по глубине в грунтах: І - носок; 2 - супесь; о - глина
Установлено (рис. 3), что применение 20/ї-го водного раствора нитрита натрия в песчаных грунтах влажностью V/ = 20/5 снинает временное сопротивление разрушению до І Ша, в супесях от 4 (при влажности W =1652) до 2 Ша .(с-применением нитрита натрия),. в глинистих грунтах от 2,1 (при влагнсстн V/ =30"") до 1,1 МПа (при налігши водного раствора нитрита натрия). Зо всех случаях при ' применении водного раствора нитрита натрия наблюдается снижение прочностных показателей при разрушении исследуемых грунтов в 2...4 раза. '-.'..
S,e
W.K
окспершентальпая зависимость изменения прочностное показателей гоунтов, влак- . ность которых* дополнена до -оптимально: 20*»-нкіл еодннм раствором //«//иг; ' I - песок; 2 - супесь; 3 - суглинок; I - песок + і- //а//Ог ; 2 - супесь +//аЩ; 3 - суглинок + //a/Sty .
Проанализировав ранее выполненные исследования по вопросам химического анализа почв, tm лрпачн к выводу о целесообразности исследования распределения ионоз tf& ъ ґрунтових пркграессвых . карьерах по высоте забоя как основних элементов, пон:::са!0'.ц:к ликпг эвтектики в грунтах при использования водного раствора Л'а-Щ.
. 3 грунтовых црлтрассовкх карьерах Вагшшского ЛИХ Вологодской обл. были взяты монолиты грунта по высоте-забоя, чтобы исследовать в лабораторних условиях характер распределения ненов f/Of v. Л'0'. Работу выполняли.ко следующей методике, "Із отсбран-
ішх монолитов брали павоски по 10 г, зализали 100 мл дистилляро-в'аішой води и растворяли в течение часа, после чего грунтовки
раствор пероьшивапи и фильтровали через двойной йильтр "синяя
. - 21 - ' .
лента". Фильтрат собирали в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доливали дистиллированной водоії до юш-(г.а. .до 100 см3), после 'чого брали алшзоты на анализ. Содержание ионов //0/я.Ш определяли на фотоэлёктроколорпмзтрэ ФЗС-56. Содержание ионов определяли фотометрическим методом с салищиатоп натрия. Содержание ионов //^"определяли такте сготометрпчеекпм методой с использованием сульфаниловой кислоты п с- яаФтнтаяа.
Установлено, что с увеличением глубины залегания з песчаных и супесчаных карьерах число ионов fi/Of убивает:.з песчаных грунтах от 3500 г/т в верхнем растительном слое до 350 г/т на глубине 5 тл; в супесчаных грунтах от 4000 г/т в верхнем растительном слое до 500 г/т на глубине 5 м (рис. 4). Число конов распределяется таким образом: в песчаных грунтах от 2,5 г/т в растительном слое до 0,4 г/т на глубине 5 м; в супесчаных грунтах от 3 г/т в растительном слое до 0,6 г/т на глубине 5 м' (рис. 46). '
После обработки экспериментальных исследований уравнения регрессии для вышеуказанных зависимостей имеют вид:
для 4а У*~*7,Ш2Х*-г&,40Х*-/&,О*1 (12)
для 46 У = 0,3S3J47X2-3,/74-SfX+7, f?$ffS. (IS)
/ила ~гт jw ша S,0 zo &o
Рис. 4. Распределение ионов Щ~(а) и ионов //%" (б) по глубине карьера:I - з песчаннх грунтах; 2 - в супесчаных
Незначительное число ионов У&/ в массивах грунтовых при-грассовых карьеров объясняется тем, что в процессе детпрнфнка-гота, идущей по схеме /^ -*-/#-» Л<^ , происходит улетучивание ионов № в атмосферу.
Сопоставляя полученные экспериментальные данные по снижению линии эвтектики в поровом растворе исследуемых грунтов (пески, супеси) при вводе в них 20%~то водного раствора //а №г с темпе-ратуроіі кристаллизации системы f/a МО,-f/a t/Oj - Н^О при отрицательных температурах, мозно сделать вывод о том, что ионы //Of, находящиеся в массиве грунта, вступает в реакцию с вносимыми катионами А/д** образуют при этом систему /^у/И^ -ЛЬЩ-- HjO ; {Эта система при отрицательных температурах понижает линию эвтектики порового раствора в грунтах, увеличивая тем самым диапазон,отрицательных температур до -22.. .-23С, при которых происходит -замерзание грунта в притрассовых грунтовых карьерах.
.В Вашкинском ЛПХ Вологодской обл. в осенний период 1984/85гт на дневную поверхность. песчаных, супесчаных и суглинистых карьеров был введен способом.разлива из цистерны через дозирующую трубу 20^-йий водный раствор Л^Л^ из расчета 1,5 лЛг..Л0 лДг. Экспериментально установлено, что при прочих равных уатовиях грунты в массивах карьеров,'на дневную поверхность которых вводили еодный раствор А/цА/йг ., промерзали -песчаные на глубину 0,65... 0,7 ы, при расходе' /VaAfy 1,5 лДг; на глубину 0.25.. .0,3 м при расходе /^/1^.10 л/кг; супесчаные на глубину 0,75...0,8 м при расходе A/ff//02 1,5 л/і,г; на глубину 0,7І..0,8 м, при расходе -10 лДг: - суглинистые на глубину 0,8...0,9 м при расходе 1,5 л/ьг; на глубину 0,5...0,6 и при расходе //#//& 10 л/ьГ. Массивы грунтов в грунтовых .карьерах,'дневная поверхность которых не обрабатывалась водным раствором нитрита натрия, промерзали на глубину: песчаные 1,6...1,65 м; супесчаные - 1,7 м;'суглинистие -2,0 ц. Глубина промерзания грунтов оценивалась количеством ударов ударника ДорНИИ по высоте разрабатываемого забоя.
Для экспериментального определения удельной энергоемкости разрушения различных грунтов, обработанных 20#~ннм водным раствором //#//& при различном его процентном содержании в объеме испытуемого грунта, были выполнены исследования. Образцы грунта, из-
. готовленные па приборе стандартного уплотнения при соответствующем процентном содержании водного раствора /1^/} , промораживались при температуре -30С в течение 5 суток, после чего разрушались саатием на стандартном прессе с послодуккцеа пересчетом усилия разрушения и деформации в момент разрушения на энергоемкость .разруыения данного. Объема грунта. Пов'торность опытов составляла
'не менее 15 при ошибке I0J2 к вероятности 0,95.
' После обработки результатов экспериментальных исследований
уравнение регрессии имеет вид:
Установлено, что с увеличением процентного содержания водного-раствора Mr //^ от 2 до 8% удельная энергоемкость (кВт.ч/м3) разрушения снизилась: для песчаных груктов.ог 1,5 до 0,92; для супесчаных
5).
оч: 1,1 до 0,6; для глинистых от 0,7 до 0,32 (рис.
'Л
Рис. 5. Экспериментальная зависимость изменения удельной энергоемкости разрушения мерзлых грунтов при различном процентном содержании f/амог : I - песок; 2 - супесь; 3 - глина
*а,%
Уменьшение энергоемкости разрушения различных грунтов в среднем равно: песчаных 3955; супесчаных 46$; глинистых 55$.
Для проверки разупрочнения' мерзлых грунтов в промерзшем слое были проведены исследования.диспергирующего-влияния на них 20-го. водного раствора нитрита натрия. Испытывают образин из песка, супеси и глины, изготовленные на приборе стандартного уплотнения при оптимальной влажности, а затем промороженные при температуре -20С в течение 4 суток. В образцах были просверлена углубления вместимостью 1 см3, в которые при температуре і близкой к -20С, вводили 20^-ный водный раствор нитрита натрій с различной температурой. После полной фильтрации диспергированный грунт удаляли и в углубления заливали охлажденную воду при температуре, близкой к 0СС. Цен*- '
Рис. 6. Экспериментальная з ависпмос ть диспергирующего влияния водного раствора нитрита натрия на грунты: I - песчаные; 2 - супесчаные; 3 - глинистые
По объему воды, заполняемой объемом удаленного диспергированного грунта, оценивали эффективность разупрочнения мерзлых грунтов. Опыты повторяли не менее 20 раз при ошибка 10$ и вероятности 0,35
После обработки результатов -эксперимепташшх исследований
уравнение регрессии тлеет вид: .
. y=0,ff00SS2#/X*-q02S&g8X+/0,Jff2f. . (15)
Установлено, что один объе::. 20Й-го водного раствора нитрита натрия пр:: изменении температурі; от -19,6С (тощи; озтектіппі) до 1С0"'С :;р:. ;.агоэванн:: разуплотняй: песчаньк грунтов І9,5;і со'ъ::,:а; с;>7і о с ::;;..': - 18; глинистих - ІЗ (рис. 6). Необходимо отмотать, что годній: раствор нитрита натрия з грунтах, соединяясь с другими селам::, ;г.;зот эвтектику -22...-23С. Аналогичные опыты били выполнены на песчаных, супесчаных и глинистых грунтах остсстбсн-иого залегания. Полученные результати совпали с результата:.": лабораторных исследований.
При подготовке і: возведении зешяного полотна лесовозных автодорог в'зиглішй период следует заранее определить, ::з каких карьеров' предполагается брать грунт для отсыпки земляного полотна. При определении объемов грунтов, шдлє/паїїщх разработке в зптл-НГТІЇ период, необходимо учитывать следующие фактори: степень подготовленности грунта к разработке; среднюю глубину промерзания грунтов в данно:.: географическом районе; тип їлашш, предназначенных для разработан и транспортирования грунта г. песту ого укладки в земляне:.;-полотне. Основой для в;.:бора способа подготовки грунта к разработке в зимних условиях слу;:;ат тохнпке-зкопоглкче-скио расчеты. Если грунтовый карьер засолок или утеплен, организация производства выполнения зеишшх работ в зп:лппіі период не . отличается от организации работ в летний период.
: ..-.25-
при его транспортировке, произвести отсылку земляного полотна с последующим уплотненной з сяатке сроки'при вксоксм качестве. В олікайшзй перспективе существуйте технологии не смогут обеспечить эффективное строительство земляного полотна лесовозных автомобильных дорог в з:елпій период. Поэтому необходимо создание новых, более эффективных технологий возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог при отрицательных температурах, ЧТО ПОЗВОЛИЛО бы КЄ ТОЛЬКО СНИЗИТЬ ПОТрєбКОСТЬ 3 MOMJillX
землероііно-транспортних машинах ~л затратах на возведение земляного полотна і ко и существенно улучшить экономические показатели. Выполнение поставленной задачи предусматривает создание технологія, обеспечивающей" эффективность строительства земляного полотна в земний период.
Особенностью зимнего возведения земляного полотна автомо-бильних дорог является высокая скорость промерзания конструкционных отсыпаемых слоев привозного талого грунта из карьеров.
Существующая методика расчета скорости промерзання не позволяет определить оптимальное время о тешки и уплотнения земляного полотна. Кроме того, технологические параметры, обеспечиваю-uiHQ забранную производительность, определяются без учета распре-делония потоков отрицательной температуры.
Изложенный во второй главе метод расчета использовался в полном объеме в двумерной постановке задачи для расчета теплового состояния отсыпаемого грунта в тало земляного полотна.
Расчет производится на ЭВМ с использованием метода сеток.
Особенностью учета различных типов грунтов'является исполь
зование зависимости р . '
*-/(г)~Ы&) ().-:':: <16>
Показатель Р для различных видов.грунтов имеет определенное
значение. "'.'..
Формула зависимости собственно, величины Wj от температуры получела на основании следующих предпосылок:
качало замерзания води соответствует температуре О С независимо от количества прочносвязанной воды, так как в любом случае некоторое, даже очень малое количество влаги, начнет кристаллизоваться;
при достижении температуры абсолютного, нуля (-273,16) все количество воды перейдет в твердое состояние..
На рис, 7 построены графики изменения льдисгосги грунтов от
температуры воздуха. .-
. -- 26 -
я rM
rv
Рис. 7. Зависимость величигагльдистоспі or температуры для различных грунтов: 1-суглинок; 2-супесь;-3-песок, обработанные 20$-ныы водным раствором Ifafot', 4-песок; 5-супесь; . .6-су глинок; ?-глина, на обработанные 20%-ным водным раствором //а Мег
Анализируя зависимости,(рис. 7) можно, утверждать/ что в диапазоне температур, от.-ЮС до -60С-для грунтов, обработанных 20%-нш водным раствором УаА^, льдистость уменьшается в 1,5-...2,0 раза.
На рис. 8 представлено распределение изотерм в насыпном теле земляного полотна -за различные промежутки времени. ...
По характеру расположения изотерм можно судить о том, что охлаждение насыпного грунта со стороны нижележащего (свободного) грунта идет значительно медленнее по. сравнению с охлаждением со стороны воздуха.
Для оценки влияния глубины промерзания основного (свободного) грунта на скорость промерзания отсыпанного земляного полотна были проведены расчеты при А = 1,5 м и 3,0 гл. Расчеты показали, что по величине (Tf'?) скорость промерзания грунта увеличивается не более чем на 10$ (при значениях толщины отсыпаемого конструктивного слоя земляного полотна ha- 0,4 м; ^^xam.h=l 5i.f200 ^'ч и (^^Лидд / =з о n= 2І^ гр»ч. Замедление промерзания наиболее значительно при изменении Р.от 0,002 до 0,02 и в особенности до 0,05.
.Полевые исследования показали, что наиболее быстрое промерзание первого слоя, т.е. слоя, контактирувдзго с воздухом. С учетом этого обстоятельства величина he вибрана равной 0,4 ы.
Анализировали.четкро варианта расчета для грунтов: супесь и суглинки.
Г=277с
Рис. 8. Распределение изотерм в песчаном нгснпном грунта прл различных промежутках времени
.= 0,02; - 1,6 м; = 0,02,
-ПО.,,
Г/г
с'
/г г
= 0,48665; = 1,6 m; ' = 0,48665; 3,2 ы.
В расчетных вариантах Ы к ІУ (супесчаные и суглинке sue грунты) бьиіо учтено деііствие 20^-го водного раствора нитрита натрия. На грацїіке рис. 9 в координатах ІЇ#=/(?Т/) нанесены зависимости, соответствующие указанным случая:.!. Внесение водного раствора нитрита натрия увеличивает время несмора-ивания грунтов.
о,
Практически время промерзания первого конструкционного слоя ка глубину /^=-- /ід = ОДЗЗ м (что является предельно допустимым прп отсыпке земляного полотна),~ к при максимально низких для территории СССР температурах, равных -60С, составляет величину ?*, =1 час. „ ,; 6*1*0
о?
SO . Yffff ISO S0O
Рис. 9. Расчетные варианты толпдаы промерзаемого слоя земляного полотна л» в зависимости от градусо-часов: I - высота насыпи супесчаного грунта hr = 1,6 м; 2 - высота насыпи из суглинистого грунта Пг - 3,2 м
Опытные участки земляного'полотна с применением 20^-го-водного раствора /і/аг^г общей протяженностью более I км были заложены в декабре 1984 г. на Илекской лесовозной автомобильной дороге в Вологодской обл. Температура'воздуха в этот период находилась в диапазоне, от -25С до -30С.
Полевые измерения температуры грунта в конструкционных слоя земляного полотна производились согласно ГОСТу 25358-82 (грунты,
.'.сотод пологого определения тг'Жфдтупу). На всем огштнп:: участие;: по висото отеппаемогз конструкционного слоя бглк мстапевлзнг лат--пл:н температура (спай иромелъ-кап?."'). Разнила з сопротивления:: :то правимоет 0,01 ом. Па камдон точке ^at/.эрсп (маг по вместо слоя /і - 5 см) било выполнено белое 2D заборов с помол::.п прибори Ш-ЄЗ. Статистическая обработка замеренних темдерахур показала, что реальная температура б конструкционных слоя:: отекпосмого грунта с примененном 20?'-го водного раствора //дА'О, совпадаот с лабораториям:: и теоретическими псследовашммп по температурному рзмч-ну отсипасн.ого земляного полотна. Анализируя теоретические и окс-перккепталі-шіе исследования по скорости промерзания конструкцпоп-шс: слоов земляного полотна мо.мно сделать вывод о то::, что применение 20/і-го водного раствора /^//Л расишряет диапазон нссм.ор-заемостп грунтов и позволяет качественно впполпить всо операцій: по уплотногап-о грунтов.
- зо -
0,94 0,9S 0,9S 0,91 0,9$ 0,99 /,0
Рис .10. Экспериментальная зависимость изменения
оптимальной нагрузки (Р _ ) и оптимальной влажности С V om. ) при"1 "укатке земляного .
полотна автосамосвалами: I - песок; 2 - супесь
Необходимо также учитывать то обстоятельство, в какое вреш года укладывается дорожная одедда.При устройстве дорожной одея да вслед за зимней отсыпкой земляного полотна коэффициент уплоз нения долнен быть в пределах 0,98...1,0. В том случае, если усз ройство дорожной оденды будет происходить в летний период-или в последующие годи, коэффициент уплотнения земляного полотна. с учетом летнего движения транспорта по нему модет быть снижен до»0,95 в верхних слоях и до 0,9 в нигних слоях. .
.Полевые экспериментальные работы в весенний период 1985 г.
на исследуемых участках земляного полотна предусматривали заме]
влаглгасти,' плотности, шдуля упругости и .процентного содержали*
//аЛ№>. Согласно действующим ГОСТам определялись основные физі
ко-механические свойства грунтов. Модуль упругости земляного пс
лотна и дорожной гравийной одеады определялся набором штампов
# 30,34'и 50 см при их.поочередном нагруяении гидравлическим,
домкратом. ..-.'.' ' .;.:'''-..'"" '-'
, В качестве противовеса при нагрузке штампов использовали аз тосамосвал.ЗЯІ-555, нагруженный грунтом. . .
- ЗІ -
Исследования по определению модуля упругости били выполнены і полевых и лабораторных'условиях на образцах, изготавливаемых і приборах стандартного уплотнения при расчетной влажности и иіотности.
Анализируя экспериментальные зависимости (рис. II), можно >тмотить положительное влияние 20^-го водного раствора //atffy га величину модуля упругости.
Применение 20$-го раствора нитрита натрия обеспечшзает тех-іичоскую и технологическую возможность качественного сооружения іємляного полотна лесовозных автодорог в зимний период, а соот-зетственно, круглогодичное строительство.
5. Разработка нових рабочих органов дорожных машин и область их применения в условиях зимнего возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог .
В нас тощее время промышленность требует создания экономичных и эффективных машин для разработки мерзлых грунтов, с помощью которых можно с минимальными энергозатратами производить разработку мерзлых грунтов. Для 'этого необходимо на стадии проектирования машин знать яанряженяо-деформированное состояние грунта, возникающее з результате его взаимодействия с рабочими органами машин.
- ' Определение напряжений и деформаций в грунте при работе зем-леройнс-транспортнкх машин представляет собой сложную задачу по следующим причинам. Во-первых, величины напряжений п деформаций заі*исят не только от свойств грунта,но и от геометрической формы рабочего органа, от усилия, передаюпргося с его пемоцыо на грунт, т.е. при решении задачи должны быть в достаточно полной мере учтены условия взаимодействия машин с грунтом. Во-вторых, сам грунт представляет собой слоялую среду. Поэтому при описании-' свойств мерзлых грунтов необходимо использовать теории, которые позволят учесть основные закономерности поведения рассматриваемой среды, и в то же время позволяют использовать для решения конкретных задач хорошо разработанные методы механіки сплошных сред.
В настоящей главе рассматриваются: теоретические основы учета нелинейных свойств мерзлых грунтов; теоретические основы и экспериментальные исследования многоярусного клиновидного вибра-ционііого уплотняющего рабочего органа; анализ разработанных автором конструкций рабочих органов землеройных, землеройно-тронс-портных и уплотняющих машин. Анализ разработанных автором нопкх
w С
>
с- Ы
О СО Ен
- О)
О и
g я о о
со >i
со о
сЗ со - с 5 " с* ? ян „ ы.
к и 8 &
Й8ГН
й в И К я <з я го <в р, я р*
_ го о и о В m v ф t
&8 8 & ' 4
g S и -^?
вш'тиэое/idu/i qrfgow
о
я ^.
& - ^ О tA н
gS и
Я v
І*
сонструкций рабочих органов дорожннх машин основан на получении ювых решений при формировании из нових шдифицированннх элемен-гов новой структуры будущей машшш.
Теоретические основи учета нелинейных свойств мерзлих грунтов
При виборе расчетной модели мерзлого грунта для определения эго нэлрякенно-деформированного состояния при нагруязнии рабочими органами различных машін необходимо дасть учитывать упругиа, їластичесіше и вязкоупрутаз свойства грунтов, их изотропию, орто-гропию или, в самом'общем случае, анизотропию.
Учет особенностей поведения грунтов, ЯВЛЯЮЩИХСЯ СЛОЖНЫМИ композитными средами с нелинейными реологическими свойствами, необходим для уточнения наіфяжешіо-дефор.шрованного .состояния, определяемого по соотношениям линейной теории упругости. Как правило, учет нелинейных свойств средн приводит к снитепив значеній разпи-пагацихся в ней напряжений, а, следовательно, может привести к снижению проектируемых потребностей грунторазрабатішагащіх машин.
В случае упругой сяимаемости материала зависимость мезду ком
понентами тензора напряжений GJ; и' тензора деформаций tfe-; может
быть .записана в йормо -
6j-/rff^j +/*{t'- г) a faj-- j)-j/rcca г, (іь:
где /?(')- ядро релаксации материала; К - модуль объемного сжа
тия; сС- коэффициент линейного расширения; ДГ- действующий тем
пературній перепад; B-Eiidji-e/f+S^+ejj - объемная дефор
мация; $1:- дельта-функция і ^~,
J1. = \ "-, При ІІ /'- ПрИВеДСШЮе Вреі/Л (І'а/ " )
V { I, при і* і о ят(с) '
йт - коэффициент теї.шературного смещения, входлідоі в формулировку принципа температурпо-вроменкой аналопш.
Поведение среды, описываемое данным уравнением, характеризуется не только мгновенпимп деформациями, но и значениями деформаций в предгдун-ие моменти времени.
Рассматривая случай осесимметрпчпого нагруяепкя в цилг.ндрк-ческой системе координат, получим следующее ССОТПСШОН'ЛЭ ДЛЯ связи компонентов иапрлкошй к деформаций на Л*-см и /r~ / -см іза-гах рекуррентного процесса:
-26Г(9 ёие^Х**)-мг<*>;
Следовательно, задача сводится к решению системи уравнений
причем при АҐ = I решается задача линейной теории упругости.
В отличие от предвдущето пункта при реализации процесса на каж
дом последующем шаге пересчитываются по найденным- на предыдущег
шаге значения компонентов напряженно-деформированного состояли
функции й)(вСк-, Є(*-'>) и у(в1'-'у, ЄҐ""!)
вместо функций f &,/?, /&,Л(^к-^к) в задаче линейной те< рии Бязкоупругости. ...
В настоящем разделе получены следующие результаты:
сформулированы основные принципы реализации метода конечны
элементов для решения задач механики мерзлых, грунтов. При-этом
в виде, удобном для программирования;'записаны соотношения ли
нейной теории упругости;
разработана методология, позволяющая путем численной реали
зации свести решение задачи учета вязкоупругих. свойств мерзлых
грунтов к решению последовательности.задач линейкой теории упр
гости. Получены соотношения, необходимые для организации шагов
го метода А.А. Ильюшина; . .
разработана методология, позволяющая путем численной реали зацки свести решение задач учета нелинейных особенностей повед шш мерзлых грунтов (в том числе его упруго-пластических свойс к рекуррентному процессу, основанному на решении на кагдом его этапе задачи линейной' теорші.упругости. В основу процесса поло жен метод упругих решений. ....
Разработал коно труїти'і нотгх рабочих-органов рыхлителей, одиоков":отздх гжскапптсроп, бульдозеров и уплотняющих машин
Приведены конструкции работах органов рыхлителей п одноковшовых экскаваторов, разработанпих автором. Отмечается, что для разработки мерзлих грунтов целесообразно использовать сочетание рыхлителей и экскаваторов с активній рабочие органом.
Разработанные автором настоящей работн конструкции бульдозеров отличаются наличием оборудования для нарезки продольных и поперечних щелей в массиве мерзлого грунта.
Дан анализ новых рабочих органов ушіотняюпріх машин, закцігзн-ішх авторскими свидетельствами на изобретения, отличакшціеся принципиально новым воздействием рабочего органа на уплотняемый материал.
Разработка конструкции, теоретические основи и окспоримон-
тальшто исследования клиновидной, многоярусной вибрационной
, .однопроходной грунгоуплотнятотпй мапиіш
Повкгашше требования, предъявляемые к земляному полотну, отсылаемому в зимний период, определяют постановку вопроса о создании уплотняющей машини, которая могла бы уплотнять максимальный слой отсыпаемого грунта с высоким качеством.
В отличие от применяемых в настоящее гремя катков и грунтсуп-лотпягоїііх машин нами разработана конструкция многоярусной клинообразной'вибрационной установки с целью повыисння э;даоктизности и спихеппя энергоемкости процесса уплотнения грунта. Рабочие органы продг "авляют собой клинья, каждый из которых мсостко прикреплен к регулируемой по высоте стойке, которая в свою очередь кропится к подпружиненной и сарнирно соединенно:! плопадко, на которой расположено вибрационное ус тройство, создающее палравлсі.гкі:е вынундешшс колебания'(а.с. .'? 1548342).
Для расчета крішпзіш гнпотон.узиоп грани клиновидного рабочего органа теоретически получена следующая зависимость:
гдо а - дапка рабочего органа; ho - длина кривой годографа;
С- параметр, характеризующий физшео-мзаничеекке свойства грунта;
)(, - текущая координата перемещения рабочего органа.
По данным уравнения (21) построек график и изготовлены клиновидные рабочие органы с гітотонузіїой гранью, соответствующей теоретическому профилю.
-36-.
Приводятся результаты экспериментальных исследований клино
образного вибрационного рабочего органа на различных режимах его
работы. .
Объектом измерений при работе уплотнящей установки в различ ных рекимах были: величины тягового усилия (тензоыетрическое зве но): виброускоренш " d "', виброскорости " V ", вибропереыещеяия " j? " (датчик вибрации КЗ -35) и напряжения в массиве грунта по^ рабочим органом (месдозы).
Тяговое усилие посредством тягового звена, а давление грунта на различной глубине с помощью месдоз, измерялись и через усилитель 8-АНЧ-7М фиксировались на осциллографе Н-ІІ5.
Виброскорость, виброускорение и виброперемещениа измерялись посредством датчика вибрации КД-35, передавались на виброизмери-тель//212 и фиксировались на осциллографе Н-ІІ5.
На рис. 12 представлена экспериментальная зависимость измен* яия средней амплитуды колебания грунта от параметра "Р". С увел: чением параметра "Р" увеличивается среднее значение амплитуды w лєбаний. При выполнении серии этих опытов было установлено, что с увеличением параметра "Р" независимо от типа грунта возрастае среднее значение амплитуды колебаний.
I '7
о,4 0,6 0,8 f.o 1.г i,A r,6 Лара/немр „ Р"
Рис.12'. Зависимость средней амплитуды колебания грунта от паоаметра "Р": I - песок; 2 - супесь - при / = 5D ги; I* - песок; 2' - супесь - при/= 60гц; "І" - песок; 2" -супесь - при / = 40 гц
Представляет интерес зависимость коэффициента уплотнения от времени действия клиновидного вибрационного рабочего органа на уплотняемый материал (рис. 10). На рисунке заштрихованная зона соответствует К^ , равному 0,98. Зона слева от прямой, пересекающей кривые I и 2, характеризуется К ^ , равным 0,95. Проведенные исследования показали, что время воздействия на грунт клино-видного, вибрационного рабочего органа 10 с является оптимальным и обеспечивает коэффициент уплотнения 0,98.
{.о
0.9 %
^0,7
is
го
г?
tic]
Рис. 1С. Экспериментальная зависимость изменения коэффициента уплотнения от продолжительности вибрирования. I - песок; 2 - супесь; рт^я-зопа. где К =0,98
Выполненные исследования показали высокую эффективность работы многоярусной клиновидной .уплотняющей машины, позволяющей резк' сократить продолжигольность цикла уплотнения, снижая при этом энергоемкость самого уплотнения в 6...10 раз.
6. Сохранение природной сро.ттн при возведении , земляного
полотна
Использование водного раствора нитрита натрия потребовало проведения исследований с цельп выявления его влияния на рост и продуктивность лесных культур и травянистой растительности, произрастающей в полосе отвода лесовозной автомобильной дороги.
В качестве исследуемого объекта были выбраны 3-летнио саженцы ели при закладке школы. Поливка саженцев в весенний период 20^-нкл водным раствором нитрита натрия в количестве 10...30 г
.-38-
на один сатанец через 10 дней дает хорошие результаты. Эффективность влияния 20%-то водного раствора нитрита натрия оценивалась биомассой. Повторность опытов составляла ке менее 16 при ошибке 8% и вероятности 0,S5.
При поливе саженцев 20^-ным водным раствором нитрита натрия было установлено, что по сравнению с контрольными саженцами в первый год роста увеличились: высота на 14-16$, диаметр корнеЕой шейки на Ъ0%, биомасса хвои на 20%, биомасса ствола на 60%, а. корней на 24%.
На следующий год при аналогичном введении 20^-го водного раствора нитрита натрия происходило пропорциональное увеличение биомассы надземных органов и корней.
При введении 20^-гораствора Afa/ZQ в количестве 200...250 на один саженец наблюдались частичное пожелтение хвои и замедление роста биомассы надземных органов и корней.
Объясняется это тем, что при произрастании глюкофитов в Becet нкй период вода испаряется, а соли остаются в верхних слоях почві Внесение избыточного количества 20^-го водного раствора повышает солевые ожоги. Избыток соли сказывается на фазе растяжения клето* и несколько слабее на фазе их деления (эмбриональный рост). Чрезмерное засоление влияет на фотосинтез и дыхание, а также на активность ферментов, выраженную в том, что клетки переполнены краз малом, а избыток азотистых веществ растенке не может использовал
С целью выявления влияния 20%-то водного раствора на травы, произрастающие у дорог, были выполнены эксперименты.
В течение мая,- июня с интервалом в 10 дней опытные участки возле лесовозных автодорог поливали 20%-ші водным раствором Maft/Ог в различных количествах, лЛг.
Методика определения влияния водного раствора нитрита натрия на прирост биомассы трав заключалась в том, что в период созревания трав на исследуемых и контрольных участках производились скашивание , а затем раздельная сушка и взвешивание сухой биомассы.
Повторность опытов для каядой исследуемой площади в I г при различных дозировках 20^-го водного раствора //аЛ/0,составила не менее 12 при ошибке 10% и вероятности 0,96.
При выявлении оптимального количества водного раствора с позиции его влияния на прирост биомассы трав било установлено, что наиболее эффективным является внесение водного раствора от 2,5 до 3,5 лЛг. Дальнейшее увеличение количества 20#-го водного раствора А/аАҐО^ снижает биомассу трав и при расходе 10 л/гг
биомасса траз уменьшается на "70%. Необходимо отметать, что при випаде нип осадков происходит вымывание азотистых соединений и перемещение их з нижние слои грунта.
При вводе 20%-то водного раствора нитрита натрия при возведении земляного полотна расходуется 4,0 л на I м3 грунта. Проникая в грунт, концентрация его убывает до 4$-го водного раствора нитрита натрия, что в пересчете составляет менее 0,1 г на 100 г почвы, и по классификации засоленности почв они считаются незаселенными.
Таким образом, применение 20%-то водного раствора нитрита натрия з зимний период при возведении земляного полотна не является экологической опасностью для животных и растений.
В связи с тем, что при утеплении дневной поверхности карьеров были заложены опытные участки с применением полимерных пен и пено-пластав, нами была поставлена цель проверить гас влияние па рост злаковых, на примере пшеницы.
С целью определения влияния формальдегида, выделявшегося из полимерной пены и пенопласта на рост семян пшеницы, были выполнены опыты.
Методика опытов выглядела следующим образом. В стеклянные емкости вместимостью 0,5 л- вносили на 100 г почвы. Почву перед по-сезом семян увлаяняли до влажности, равной 60 полной влагоемко-сти. В к&хдул емкость после посева семян пшеницы на дневную поверхность почвы закладывалась пена или пенопласт с содержанием формальдегида 2,5 мг/г. 3 других емкостях пена и пенопласт переманивались с почвой от 0,2 г до 4 г на 100 г почвы. Эталоном для контроля били семена пшеницы, выращенные без наличия пены и пенопласта. Емкости с посеянными семенами шпеюшя находились в условиях комнатной температури.
В емкостях с максимальным содержанием полимерной пены и пенопласта (4 г на ІС0 г почвн) семена пшеницы проросли плохо , /корневая система развита слабо, стебли пшеницы невысокие. Полимерная пена и пенопласт в этом варианте оказали отрицательное действие на прорастание семян пшеницы.
Аналогичная картина с отрицательным влиянием выделяемого формальдегида на рост пшеницы зафиксирована при укладке 2 г полимерной пены или пенопласта на 100 г почвы.
.3 заоианте, где полимерная пена или пенопласт находились в количестве I г на 100 г почвы, семена пшеницы проросли хорошо л следов поражения корневой системы и стеблей не зафиксировано.
На основании результатов исследований моано сделать вывода о том, что наличие полимеркой поны и пенопласта при концентра-
-40-. ціпі их or 2 до 4% с содержанием формальдегида 2,5 мг/г отрицательно сказывается на росте семян пшеницы. Концентрация пены иди пенопласта от 1% -и ниже практически не оказывает отрицательного влияния на всхокесть и рост зерен пшеницы.
7. Опенка эффективности методов интенсификации возведения
ЗЄМЯЯНОГО ПОЛОТНа ЛЄСОВОЗННХ аВТОТЛЭбИЛЬННХ ДОРОГ В ЗИТЛНИХ
..;.. условиях Расчет экономической эффективности утепления грунтовых при-трассовых карьеров заключается в учете всех затрат по нанесению утепляющих материалов на дневную поверхность грунтовых карьеров ла. период их действия, ноябрь-март.
Приведенные трудозатраты нанесения утеплителя были определены в соответствии со СН 423-71 (см. табл. I).
', v ' ' Таблица I
' Трудозатраты нанесения утеплителя
Тип покрытия ! .. ../' Трудозатраты в чел.час/м
- Москва ! Вологда -Г'-Сверл- .! Ново-
! , . і, . j , ловск , сибіфек
Быстро твердеющая "
пека 0,128 .-.0,164 0,226 0,420
Опилки плюс пено- '--".:' ....
пласт. . 0,134 ~ 0.244 0,278 0,560
При выполнении расчетов по трудозатратам нанесения утеплите' ля были учтены стоимости материалов и услуг игашин, требующихся при нанесении утеплителя.' Зарплата рабочих была учтена при опре делении себестоимости покрытия.''.';(?.'.
Стоимость материалов определялась с учетом их расхода и пла ново-расчетных цен. Были учтены наценки снабженческих организац в размере 3,5/ и заготовительно-складские расходы в размере 1,5 Цены на смолу определяли по Прейскуранту ft 04-02, на опилки -- Я 07-03. '
По Прейскуранту ft. 10-01 определяли стоимость ж/д перевозок, стоимость автотранспортных услуг определялась по Прейскуранту № 13-01-02 с учетом поправочных коэффициентов для данного регис Для регионов Вологды, Свердловска и Новосибирска учтены пояспне коэффициенты к зарплате рабочих. Себестоимость нанесения полиме ной пены рассчитана с учетом ее кратности.
В табл. 2 приведена стоимость нанесения утеплителя для различных регионов ограни. . .я
Кратность гоны -
Таблица 3 Капитальные влояения, расходуешь на нанесение утеплителя
Вид утеплителя
Капитальные вложения в руб. на І м утеплителя
Москва Ї Вологда ! Сверд- ! Ново-
, . t ловск t сибпрск
Полимерная пена ЗО ' 0,42 0,44 . 0,48 0,56
Опилки плюс пенопласт 0,38 0,31 0,36 0,54
Приведенные затраты по нанесению утеплителя рассчитаны на единицу площади (см. табл. 4).
Таблица 4 n../шедеяіше затраты нанесения утеплителя
Тип утеплителя
Приведенные затраты з руб.Аг
Москва ! Вологда X Сверд- I Ново-
, , ловск j сио'прсі:
Полімерная пена К = 20 0,28
Полімерная пена К ~- 30 0,21
Опилки плюс пенопласт 0,23
Традиционный утеплитель 0,34
Анализируя шизкко-тохнкческно и оконогличеекпе показатели различных типов утеплителей, глозяо сказать, что наиболее сфсТзктпзнкм утеплителем является слой опилок, укрытый сверху пенопластом.
Слой грунта, перемешанный с 20,^-ягал водакл раствором, проявляет себя как тепдоизоляцпоіцшіі сло2, прапжгстзувпуіі проникновении холода з гассив грунтового карьера. : Необходимо отметить, что предохранение грунтов от прогзрза-
.-42-
ния с помощью 20^-го водного раствора Л//, позволяет использовать обычные зеилеройно-транспортнне машшы, что в свою очередь позволяет ликвидировать сезонные простои этих машин..
В табл. 5, согласно расчетам, выполненным по стандартным методикам, приведена стоимость и-трудоемкость работ при подготовке грунтов к разработке в зимний период в Вашкикском ЛПХ Вологодской области.
' Таблица 5
Стоимость и трудоемкость работ при подготовке грунтов в зимний период в Ваыкинском ЛПХ Вологодской области
Показатели
Химический метод
* Внесение ! Внесение !Среднее
! раствора со-| раствора tзначение
і ли в грунт ' соли через "по п. 2
! шурфы !и 3
Рыхление грунта клин-бзбо: на экскаваторе
1. Себестоимость .
. ПОДГОТОВКЕ I м
грунта в руб. 0,27
2. Себестоимость „ ' ;
подготовки IOOC^r
грунта в руб. 270,0
3. Трудоемкость '
подготовки I м
грунта к разра
ботке, чел-день 0,28
В табл. 6 приведена трудоемкость и себестоимость засоления I w поверхности грунтовых массивов 20#-ннм водным раствором //atfi
Таблица 6
Трудоемкость и себестоимость засоления I vr поверхности ;_... грунтовых массивов
Способ засоления ! Трудоемкость ! Глубина промерза-! Себестоимосі
і чел.-дни } ния, м , руб.
! J/g СЄ \//аЛУг \ tfgCe X//д//0г rtaW !УдМ*
Готовый раствор
с бурением сква
жин 0,02 0,02 0,8...1,2 0,7 0,42 0,34
Внесение водного
раствора солей на
дневную поверх
ность грунтового
массива 0,005 0,004 0,8... 1,2 0.7..J0,8 0,23 0,18
Полная сопоставимая себестоимость работ определится по формуле
Сп.с.*(А*8)(/+Х*.н), . (22)
где 4 - прямые'затрата (эксплуатация.машин, загратн на материалы, заработная плата рабочих при машинах); . , ." . ' В - накладане расходы по нормативу;
%nfi - плановые накопления в тысячных долях от сумма прямых и накладных расходов, равные 0,025. .
Величина накладных расходов рассчитывается по'формуле
где 0,1075 А - условно-постоянные.затрата, составляют 61,4$
от общей величины расходов; " ,:
а - затраты,' зависящие от трудоемкости работ и равны 1,54 руб. на ка-кдый чел.-день; .."
-. - затраты, зависящие от, основной заработной платы и составляют 16,4$ от ео.величины.
В табл. 7 приведены основные технико-экономические показатели возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог в Вологодской области. ; _,
. Таблица 7
; Технико-экономические показатели возведения земляного
' полотна
Фактический экономический эффект-от внедрения результатов исследований составил около 500 тнс.рубі