Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ технологических подходов при возведении объектов лесной дорожной инфраструктуры 10
1.1 Общие положения о состоянии лесозаготовительной отрасли РФ 10
1.2 Состояние лесотранспортной инфраструктуры: обзор научных исследований данного направления 14
1.3 Способы строительства лесовозных дорог 26
1.4 Прочностные показатели лесовозных автомобильных дорог 31
1.5 Процессы уплотнения на лесовозных автомобильных дорогах 40
1.6 Основные выводы по главе и постановка задачи исследования 44
2 Разработка методики оценки уплотненного состояния почво-грунтов при строительстве лесной дороги 46
2.1 Методологические аспекты предлагаемой методики 46
2.2 Анализ структуры, элементного состава и классификация почво-грунтов 50
2.3 Модуль общей деформации и модель уплотняемого слоя почво-грунта 59
2.4 Моделирование изменений пористости и деформаций уплотняемого почво-грунта 65
2.5 Моделирование влияния пористости на толщину слоя почво-грунта грунта при его уплотнении 71
2.6 Определение степени уплотнения почво-грунта грунта при его фильтрационной консолидации 93
2.7 Выводы по главе 101
3 Опыт строительства лесной дороги с заданными характеристиками деформируемости 104
3.1 Оценка запаса древесины, вывозимой с расчетной лесосеки 104
3.2 Оценка несущей способности дороги 107
3.3 Инженерно-изыскательские работы при строительстве дороги 118
3.4 Исследование характеристик исходных почво-грунтов 124
3.5 Строительство опытной лесной дороги 127
3.6 Сметно-финансовый расчет строительства дороги по технологии «из канав» 132
3.7 Выводы по главе 135
4 Экспериментальные исследования характеристик деформируемости почво-грунтов опытной лесной дороги 137
4.1 Методика отбора почво-грунтовых монолитов естественной (ненарушенной) структуры 137
4.2 Методика высушивания почво-грунтовых образцов до постоянной массы 139
4.3 Определение требуемого числа измерений 141
4.4 Пробный эксперимент по определению плотности скелета почво-грунта 143
4.5 Исследование физических характеристик почво-грунтов 144
4.6 Определение модуля общей деформации почво-грунта 152
4.7 Выводы по главе 167
5 Оценка возможности применения методики проектирования лесной дороги по величине модуля деформации 169
5.1 Сравнительный анализ экспериментальных и расчетных модулей деформации 169
5.2 Обоснование технологических решений по обеспечению требуемых характеристик деформируемости лесной дороги 171
5.3 Рекомендации по содержанию и ремонту лесной дороги 173
5.4 Выводы по главе 175
Выводы и рекомендации 177
Список использованных источников
- Процессы уплотнения на лесовозных автомобильных дорогах
- Моделирование влияния пористости на толщину слоя почво-грунта грунта при его уплотнении
- Исследование характеристик исходных почво-грунтов
- Пробный эксперимент по определению плотности скелета почво-грунта
Введение к работе
Актуальность темы. Общая лесопокрытая площадь Российской
Федерации составляет около 1180 млн. га, что, в свою очередь, занимает
почти 70% всей территории страны. При достаточно обширных
эксплуатационных запасах лесов на сегодняшний день осваивается
менее 50% расчетной лесосеки. Одной из основных причин освоения
лесных ресурсов на низком уровне является неразвитая дорожно-
транспортная инфраструктура, а также большая удаленность
существующих лесных дорог от предприятий лесозаготовительной
отрасли.
Формирование густой сети лесных дорог, отвечающих требуемым
транспортно-эксплуатационным характеристикам, является
благоприятной предпосылкой для высоких показателей оценки
эффективности строительства, проведения лесохозяйственных
мероприятий, а также для поддержания конкурентоспособности в условиях насыщенного рынка.
Общая протяженность автомобильных дорог в лесном фонде РФ составляет 1617,7 тыс. км, из них 514 тыс. км приходится на лесные дороги временного действия, в частности, на лесовозные ветки и усы. Ветки, назначение которых заключается в сборе лесотранспортных потоков с усов для дальнейшей доставки лесоматериалов к магистралям, являются важнейшим звеном дорожно-транспортной сети при освоении лесосырьевой базы. В то же время характер функционирования веток предполагает ограниченность во времени эксплуатации. Таким образом, конструкция веток должна отвечать определенным прочностным характеристикам, в частности обладать требуемой (но не избыточной) несущей способностью, достаточной для обеспечения бесперебойной вывозки запланированного к заготовке объема леса с наименьшими затратами на проектирование, строительство, содержание и ремонт дороги.
Несмотря на то, что в настоящее время имеется ряд научных, в том
числе зарубежных, обоснований и практических рекомендаций в области
технологических решений по строительству лесных дорог с учетом
ресурсосбережения (трудовые ресурсы, технологии производства работ,
дорожно-строительные машины и материалы), конкретные
методические указания по проектированию и строительству таких дорог,
позволяющие заранее обеспечить заданную несущую способность
дорожного полотна, к настоящему времени недостаточно проработаны.
Очевидно, что решение задачи по обоснованию показателей несущей
способности лесовозных дорог и разработка методики их
проектирования и строительства на основе обеспечения заданной величины этих показателей является актуальной задачей.
Степень разработанности темы исследования. Анализ публикаций по теме диссертации, в том числе Интернет-ресурсов, показал, что в настоящее время выполнен значительный объем исследований в области обоснования и проектирования сетей лесовозных автомобильных дорог, включая магистрали, ветки и усы. При этом вопросы проектирования и строительства магистралей и усов рассмотрены достаточно полно. Превалирующее большинство проанализированных исследований по вопросам проектирования и строительства веток связаны с применением комплексов дорожно-строительной техники на стадии разработки и перемещения грунта, доставляемого из существующих карьеров. В сложившихся условиях хозяйствования, а также развития арендных отношений наиболее остро встает проблема возведения веток из местных материалов при минимальных затратах. Данная проблематика требует решения вопросов, связанных с проектированием и строительством подобных дорог с обеспечением требуемых технико-экономических показателей и срока службы.
Цель работы. Целью работы является обоснование
ресурсосберегающей методики проектирования и строительства лесных дорог на основе обеспечения требуемых значений модуля деформации дорожного полотна.
Объекты исследований: лесные дороги (лесовозные ветки), технологические процессы при их возведении и эксплуатации.
Методы исследований. При выполнении работы были использованы
методы моделирования процессов функционирования машин, методики
моделирования уплотняемого почво-грунта с упрочнением,
лабораторные методы определения физико-механических характеристик
лесных почво-грунтов по ГОСТ 30416-2012, ГОСТ 12071-2000, ГОСТ
5180-84, ГОСТ 25100-2011, пенетрационный экспресс-метод
определения упругих характеристик лесных почво-грунтов, методы статистической обработки результатов испытаний.
Задачи исследований.
-
Провести анализ существующих технологических решений при строительстве лесных дорог, используемой техники и материалов. Определить наиболее перспективный подход к разработке ресурсосберегающего способа строительства лесных дорог.
-
Обосновать номенклатуру показателей несущей способности лесных дорог и их требуемых значений.
-
Разработать методику расчета выбранных показателей несущей способности дорожной конструкции, позволяющую определить требуемые свойства дороги на стадии проектирования.
-
Провести проектирование и строительство экспериментального участка лесной дороги на основе разработанной методики расчета показателей несущей способности почво-грунта.
-
Провести экспериментальные исследования по определению реальных значений показателя несущей способности на участках дороги.
-
Оценить адекватность предложенной методики расчета путем сравнения теоретических (расчетных) и экспериментальных значений.
-
С использованием полученных результатов обосновать практические рекомендации по обеспечению требуемых показателей несущей способности на всем протяжении проектируемой лесной дороги.
-
Сформулировать рекомендации по содержанию и ремонту лесных дорог.
Научная новизна. Экспериментально обосновано применение термина «лесной почво-грунт» как материала при возведении дорожного полотна лесовозных веток. Предложен и обоснован модуль деформации как показатель несущей способности, позволяющий учитывать пошаговое изменение его величины при воздействии дорожностроительной машины. Предложена методика проектирования и расчета дорожного полотна лесовозных веток на основе обеспечения требуемого модуля деформации. Даны новые практические рекомендации по проектированию и строительству лесовозных веток методом «из канав».
Значимость для теории и практики. Разработана методика
проектирования лесных дорог (веток), основанная на определении и
оценке модуля деформации почво-грунта на поверхности и в теле
дорожного полотна. Предложена модель уплотнения исходного
материала дорожного полотна под различными видами нагрузок,
вызываемых дорожно-строительной машиной, с последующей
естественной консолидацией. Предложен комплекс технологических решений проектирования и строительства лесных дорог способом «из канав», отличающийся расширенным использованием местных почво-грунтов, а также уменьшением требуемых строительных машин и механизмов до одного экскаватора за счет его применения не только для разработки почво-грунта, но и для уплотнения земляного полотна лесных дорог. Возводимое дорожное полотно по данной технологии обладает требуемой несущей способностью, является достаточным для транспортировки необходимых объемов древесины и способствует достижению положительного экономического эффекта.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты исследования характеристик деформируемости лесных дорог.
-
Модель уплотнения почво-грунта в системе «уплотняющее устройство – уплотняемый материал».
-
Комплекс технологических решений проектирования и строительства лесных дорог, технико-экономическая эффективность которого обеспечена использованием местных почво-грунтов, а также использованием экскаватора не только для разработки почво-грунта, но и для его уплотнения в теле земляного полотна.
-
Результаты экспериментальных исследований характеристик деформируемости почво-грунтов земляного полотна опытной лесной дороги.
-
Рекомендации по обеспечению достаточного модуля деформации почво-грунта земляного полотна лесных дорог.
Степень достоверности, апробация и реализация результатов
работы. Адекватность теоретических положений, базирующихся на
анализе и обобщении известных и новых, полученных в диссертации
данных, подтверждена лабораторными экспериментами и полевыми
испытаниями почво-грунтов. Предложенные технологические решения и
методика проектирования, расчета и строительства лесных дорог
реализованы на экспериментальном участке лесной дороги,
расположенном на территории Инновационно-технологического
кампуса Петрозаводского государственного университета.
Достоверность результатов исследований подтверждается данными, полученными в процессе строительства опытной лесной дороги, проведения на ней экспериментальных исследований, а также положительным опытом внедрения разработанных рекомендаций и методики в производство.
Апробация работы. Основные положения и результаты
диссертационной работы докладывались и обсуждались на 64-й научной
конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (Петрозаводск,
2012); международной научно-технической конференции «Первый
Европейский лесопромышленный форум молодёжи» (Воронеж, 2014);
международной научной конференции «Современное состояние,
тенденции развития, рациональное использование и сохранение
биологического разнообразия растительного мира» (Минск – Нарочь,
2014); международном форуме «Классический университет в
пространстве трансграничности на Севере Европы: стратегия
инновационного развития» (Петрозаводск, 2014); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития
лесного комплекса» (Вологда, 2014); XV международной интернет-конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2015); международной научно-практической конференции «Молодежный форум: технические и математические науки» (Воронеж, 2015).
Результаты исследований используются в практической деятельности ООО «Петрозаводское ДРСУ», а также внедрены в учебный процесс Петрозаводского государственного университета.
Работа выполнена в рамках реализации научных мероприятий Программы стратегического развития ПетрГУ на 2012-2016 гг.
Структура и объем работы. Работа содержит введение, пять глав, заключение. Общий объем работы 199 страниц, включая 60 рисунков, 44 таблицы, библиографию – 160 наименований.
Процессы уплотнения на лесовозных автомобильных дорогах
Согласно Лесному кодексу Российской Федерации [72] в отношении лесных участков и лесных насаждений могут возникать вещные права, а именно, право собственности, право бессрочного пользования, право ограниченного пользования чужими лесными участками, право аренды, право безвозмездного срочного пользования. В частности, право аренды нашло широкое применение в странах северной Европы и в сложившихся условиях современной отечественной лесной промышленности стало весьма распространенной формой взаимоотношений между лесозаготовительными компаниями (потребителями) и государством (собственником лесов). На рисунке 1 показано распределение площадей арендованных земель в лесном фонде Северо-Западного региона России [160].
Распределение площадей арендованных земель в лесном фонде Северо-Запада РФ Лесной фонд включает все леса, кроме лесов, расположенных в военных районах, крупных городах, поселках и сельскохозяйственных угодьях. Подобные отношения предполагают для арендатора большую ответственность по части управления лесами, что, с одной стороны, предопределяет увеличение возможностей в области организации производственных процессов, а с другой – значительно повышает затраты на их реализацию. Предприятия лесной отрасли стран северной Европы готовы к такого рода реформам и реагируют на них нейтрально, однако, для российских лесозаготовительных компаний это серьезный вызов успешности деятельности. Прежде всего, эти изменения означают повышение требований к безопасности и производительности труда, необходимость внедрения в производство современных технологических решений, а также достижение и поддержание эффективности функционирования всего процесса «заготовка-вывозка» в целом [73]. Лесозаготовительные компании должны не только осуществлять рентабельную деятельность, но и тщательно планировать весь лесозаготовительный процесс.
Увеличение ответственности неоднозначно влияет непосредственно на организации-потребителей. Крупные и малые лесозаготовительные компании имеют равную долю обязательств, но в силу своей специфики реализуются на рынках (внешних и внутренних) по-разному. В частности, крупные предприятия способны претерпевать подобные преобразования и при этом продолжать развиваться, функционировать и поддерживать конкурентоспособность, а малые – сталкиваются с трудностями. Главной причиной «способности-неспособности» является, прежде всего, рост капиталовложений. В этой связи арендаторы, обладая ограниченными ресурсами в отличие от государства, заинтересованы в поиске и внедрении в производственные процессы технологических решений, направленных на минимизацию инвестиций.
Прежде всего, деятельность лесозаготовительных предприятий направлена на освоение лесных массивов. Однако статистика показывает, что на сегодняшний день из возможных 1180 млн. га лесопокрытой площади России, эксплуатируется менее 50% расчетной лесосеки [104].
Освоение лесных ресурсов напрямую оказывает влияние на экономику страны: как внутреннюю, так и внешнюю (международный рынок), а это, в свою очередь, снабжение лесной, лесоперерабатывающей и народнохозяйственных промышленностей сырьем, предоставление рабочих мест населению, топливо и т.д.
Одной из основных причин неполного освоения лесных ресурсов является неразвитая дорожно-транспортная инфраструктура, а также большая удаленность существующих лесных дорог от предприятий лесозаготовительной отрасли. Наращивание сети является весьма капиталоемким процессом.
Следует отметить, что малые лесозаготовительные предприятия, будучи не способными создавать новую и наращивать существующую сеть лесных дорог на арендуемом участке, зачастую примыкают к крупным предприятиям, что сдерживает более эффективное функционирование последних.
Очевидно, в сложившихся условиях необходимым является изучение современного состояния лесной дорожно-транспортной инфраструктуры, поиск ресурсосберегающих технологических подходов при проектировании и строительстве лесных дорог, а также разработка методов их совершенствования. Ресурсосбережение лесозаготовительных предприятий нацелено на экономию финансовых средств, технического оснащения, сырьевых ресурсов и кадрового состава.
Регионы Северо-Запада России – Республика Карелия, Республика Коми, Архангельская область, Вологодская область, Псковская область, Ленинградская область, Новгородская область и Мурманская область играют ключевую роль в российском лесном секторе и относительно хорошо развиты по сравнению с другими регионами страны. На рисунках 2, 3, 4 отражены данные статистического анализа лесопромышленной отрасли России [160], полученные при совместных исследованиях Петрозаводского государственного университета и Финского Научно-исследовательского Института Леса в рамках международного проекта ППС ЕИСП «Карелия» «Новые трансграничные решения в области интенсификации ведения лесного хозяйства и повышения степени использования топливной древесины в энергетике».
Моделирование влияния пористости на толщину слоя почво-грунта грунта при его уплотнении
Учет неоднородности грунтов, разрушения связей между частицами грунта, их сдвиги и другие перечисленные выше факторы в аналитических моделях уплотнения грунтов если и выполняется, то с использованием ряда существенных упрощений. Наряду с аналитическими методами в моделях уплотнения грунтов используются численные методы, из которых наибольшее распространение получили метод конечных элементов и метод конечных разностей. Перспективными методами для моделирования эволюции гетерогенных сред, в том числе грунтов при механических и термомеханических воздействиях на различных масштабных уровнях, являются методы частиц и метод клеточных автоматов [94].
Числовые значения рассматриваемых в данном разделе характеристик грунта необходимы для использования в качестве исходных данных при моделировании системы «уплотняющее устройство – уплотняемый почво-грунт», разрабатываемой для оценки уплотненного состояния почво-грунтов при строительстве лесной дороги.
С точки зрения пользователя лесной дороги наибольший интерес представляю остаточные деформации земляного полотна под действием автомобилей при вывозке древесины. Эти деформации при одной и той же нагрузке тем больше, чем меньше модуль деформации грунта.
Модуль деформации представляет собой обобщенную характеристику грунта, отражающую как упругие (обратимые), так и необратимые деформации. К необратимым деформациям относятся пластические деформации и деформации сдвига, сопровождаемые разрушением микросвязей между частицами грунта, что рассмотрено выше, в разделе 2.1. Заметим, что анализ данных, представленных на рисунках 8 и 15, может быть выполнен с различных точек зрения. Разрабатывая подход к моделированию слоя уплотняемого грунта, на концептуальном уровне в рамках нашей работы важно подчеркнуть, что при любом способе уплотнения нас интересует, прежде всего, результат воздействия уплотняющего устройства на уплотняемый грунт. Поэтому, используя понятие секущего модуля упругости, нелинейные зависимости для напряжений и деформаций по рисунку 7 в разделе 1.4 заменим двумя линейными зависимостями, одна из которых соответствует возрастанию давления на грунт, а вторая – уменьшению давления, то есть разгрузке. Графически эти зависимости представлены на рисунке 16 пунктирными линиями.
Подобный подход объясняет увеличение модуля упругости появлением необратимых деформаций грунта при его уплотнении, что с физической точки зрения согласуется с анализом изменений структуры уплотняемого грунта, представленным в разделах 1.4 и 2.2. С физической точки зрения результатом уплотнения является увеличение плотности (до некоторого предела), а значит уменьшение объема некоторого массива грунта, что возможно при условии необратимого его деформирования в определенных пределах, то есть при условии появления остаточных деформаций. Упругое деформирование грунта не приводит к его уплотнению.
Поскольку при уплотнении реальных грунтов появляются не только остаточные деформации, но и упругие, для обоснования параметров технологии уплотнения грунтов (в том числе почво-грунтов) необходимо рассмотреть эффективность повторных нагружений грунта при его уплотнении в рамках технологических возможностей строительства лесных дорог.
Известно, что при первичном нагружении грунтов проявляются как упругие (обратимые), так и пластические (необратимые, остаточные) деформации (рисунок 16). Известно также, что разгрузка и повторное нагружение приводят к появлению преимущественно упругих деформаций [120]. Следовательно, применительно к задачам диссертационного исследования, можно сделать вывод, что эффективность уплотнения грунта с каждым очередным циклом уменьшается, поскольку необходимым условием уплотнения является накопление указанных выше остаточных деформаций. Подтверждение данного вывода можно найти также в работе [134], в которой приведены результаты испытаний грунтов с влажностью 23, 25 и 28 % при циклических воздействиях нагрузки с частотой 0,067, 0,1 и 0,2 Гц. В цитируемой работе экспериментально установлено, что при увеличении частоты цикла нагружений уменьшается относительная деформация грунта в пределах каждого цикла. Отмечено, чем больше частота цикла нагружений, тем меньше время воздействия нагрузки на грунт, поэтому поровая вода за непродолжительный промежуток времени не успевает вытесняться из пор грунта. При этом в условиях малой водопроницаемости глинистый грунт начинает работать как упругий материал с минимальными неупругими деформациями.
Исследование характеристик исходных почво-грунтов
Сеть дорог в лесном массиве проектируют с учетом ее комплексного использования для нужд лесозаготовок и лесохозяйственных мероприятий на вырубаемых площадях. Количество таких дорог должно обеспечивать достаточную и бесперебойную вывозку лесоматериалов с расчетной лесосеки.
Понятие «расчетная лесосека» подразумевает предельно допустимый объем заготовки лесоматериалов в пределах данной хозяйственной секции, категории лесов, арендуемой территории, лесохозяйственного предприятия, региона или страны в целом, определяемый и утверждаемый в процессе лесоустройства.
В России расчетная лесосека предназначена только для рубок главного пользования. Рубки ухода и прочие рубки производятся сверх расчетной лесосеки.
Согласно приказу МПР РФ от 8 июня 2007 года N 148 «Об утверждении Порядка исчисления расчетной лесосеки» для определения оптимального размера расчетной лесосеки при сплошных рубках ее вычисление производят следующими способами:
При заготовке древесины спелых и перестойных лесных насаждений выборочными рубками, а также при заготовке древесины при вырубке погибших и поврежденных лесных насаждений, при уходе за лесом расчетная лесосека определяется исходя из интенсивности рубки и периодов повторения приемов рубок.
Определение расчетной лесосеки по запасу древесины способами 1 – 4 осуществляется умножением вычисленной площади расчетной на средний запас древесины на 1 га спелых и перестойных лесных насаждений, включенных в расчет пользования.
Определение расчетной лесосеки при выборочных рубках по запасу заготавливаемой древесины производят путем деления суммарного запаса древесины, намеченного к изъятию в соответствующем хозяйстве, на период повторения рубок.
Определение расчетной лесосеки по площади определяется делением общего запаса древесины, намеченного к изъятию при выборочных рубках в соответствующем хозяйстве, на средний запас древесины, вырубаемой с 1 га.
Согласно [28] лесовозные дороги IV-л категории предназначены для вывозки древесины объемом до 150 тыс. м3 в год. Рисунок 30 – Расчетная лесосека, прилегающая к опытной лесной дороге Как показано на рисунке 30 общая площадь предполагаемой расчетной лесосеки, прилегающей к опытной лесной дороге, составляет 70 га. 107 Если принять ликвидный запас древесины на 1 га местности ул = 118,45 м3/га, то общий запас вырубаемой древесины можно по следующей зависимости: SP л (3.6) где S - площадь расчетной лесосеки, га. Получим Sp = 8291,5 м3. 3.2 Оценка несущей способности дороги Несущая способность дороги зависит от ее прямого назначения. Лесовозные ветки строят таким образом, чтобы они выдерживали движение во время весенней и осенней распутицы. Для этого согласно методике, представленной в ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд», предварительно производят расчет дорожной одежды по следующим критериям: - упругий прогиб; - соответствие сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям. Данный критерий отражает условия ограничения накопления сдвиговых пластических деформаций под воздействием многократных кратковременных нагрузок; - морозоустойчивость. Аналогом российского термина «критерий упругого прогиба» является понятие целевой несущей способности, принятое в Финляндии. При расчете несущей способности дорожного полотна используют приведенную интенсивность воздействия нагрузки на конец срока службы [33].
Для определения нагрузки на дорогу используют значение колесных пар. При этом осевая масса составляет 10 т, а постоянная глубина колеи должна быть не более 40 мм. После воздействия нагрузки на дорогу ее несущая способность принимает исходное состояние только в том случае, если конструкция полотна не была повреждена и глубина колеи не превысила 40 мм.
Согласно [89] в качестве расчетной схемы нагружения дорожной конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку р.
Значения диаметра D и давления р определяют с учетом параметров расчетного типа автомобиля, в качестве которого принимают наиболее тяжеловесный автомобиль, систематически движущийся по дороге. Доля движения такого автотранспортного средства должна составлять не менее 10 % от общего потока.
Пробный эксперимент по определению плотности скелета почво-грунта
Модуль деформации определяется с учетом суммы упругих и остаточных деформаций почво-грунта. Модуль упругости определяется только с учетом упругих деформаций и поэтому не позволяет определить величину осадки почво-грунта, то есть его остаточные деформации [52]. В свою очередь, осадка является причиной появления неровностей на дорожном покрытии и представляет собой наиболее важную эксплуатационную характеристику лесной дороги. Таким образом, для определения осадки необходимо знать модуль деформации.
Разработан следующий алгоритм определения модуля деформации почво-грунта земляного полотна лесной дороги и оценки полученных результатов: 1. Определение наибольшего изменения толщины уплотняемого слоя почво-грунта Ahmeop (м) по известной теоретической методике, описанной в разделе 2.5. 2. Определение границ интервала изменения модуля деформации (МПа) с использованием известной эмпирической формулы, связывающей модуль деформации и модуль упругости (МПа) [138] (см. раздел 2.5.1). 3. Определение величины модуля деформации те р (МПа) с экспериментальным значением с (МПа), полученным методом статической пенетрации и (или) при испытаниях в одометре. 5. Определение Ahpac4 (м) на границах заданного интервала по методике, описанной в разделе 2.5.1. 6. Сравнение Ahmeop (м) и Ahpac4 (м); оценка результата. В таблице 5.1 приведено сравнение модулей деформации (упругости) почво-грунтов на I-IV участках опытной лесной дороги, полученных теоретическим методом с использованием известных зависимостей и соотношений, в лабораторных условиях, а также экспресс-методом.
В столбце таблицы «Теоретический метод» приведены результаты расчета модуля деформации по методике, обоснование и расчетные формулы которой приведены во второй главе. В столбце «Лабораторные испытания» приведены значения модуля деформации, полученные при испытаниях почво-грунтовых образцов в одометре. В столбце таблицы «Экспресс-метод» приведены значения модуля упругости, полученные с помощью пенетрометра грунтового марки ПСГ-МГ4 (рисунок 57).
В таблице 5.2 приведено сравнение модулей деформации (упругости) почво-грунтов на I-IV участках лесной дороги, полученных 171 обоснованного в третьей главе. Таблица 5.2 – Сравнение модулей деформации (упругости ) почво грунта, полученных экспериментально, с требуемым Т Участок лесной дороги Значения модуля деформации (упругости), МПа ЛабораторныеиспытанияЕ (МПа) Экспресс-метод ЕУ (МПа) Требуемый ЕТР I участок 9,63 105,00 92,08 II участок 13,06 119,00 III участок 5,45 59,20 IV участок 5,71 55,40 Как видно из таблицы 5.2 на I и II участках опытной лесной дороги модуль деформации (упругости), полученный экспериментальным путем, выше требуемой величины, что соответствует условию и свидетельствует о достаточности несущей способности возведенной дороги.
На III и IV участках величина модуля деформации (упругости) не достигает требуемой. Это связано с возведением земляного полотна на данных участках из слабых суглинистых почво-грунтов, способных изменять свое состояние с изменением влажности. В этом случае может быть рекомендовано применение геосинтетических материалов (геосеток, георешеток и геотекстиля). Более подробно данный вопрос рассмотрен ниже.
При несоответствии характеристик деформируемости минимальным требуемым значениям необходимо дополнительное усиление дорожной конструкции. Традиционно используют решение по увеличению толщины слоев дорожной одежды либо устраивают более совершенные покрытия. Однако, как правило, при строительстве лесовозных веток предусматривается устройство дорожной одежды переходного либо низшего типов дорожной одежды [89, 111]. В этой связи устройство более совершенного типа является нецелесообразным с точки зрения обоснованности капиталовложений. В этой связи имеют место быть следующие мероприятия [89]: - армирование дорожной одежды современными геосинтетическими материалами (георешетками, геотекстилем); - отсыпка щебеночно-гравийно-песчаной смеси.
За счет использования в конструкции дороги геосинтетических материалов, как показано в разделе 3.2, происходит повышение модуля деформации (упругости) и, как следствие, существующей несущей способности. Данный материал при своей небольшой массе обладает хорошими фильтрующими способностями, является нейтральным по отношению к окружающей среде, увеличивает срок эксплуатации покрытия, а также снижает колееобразование. Использование геоматериалов возможно как отдельно, так и в различных комбинациях.
Таким образом, согласно результатам расчета, приведенного в разделе 3.2, армирование георешеткой дорожной конструкции, возведенной из суглинистых почво-грунтов, позволяет увеличить модуль деформации (упругости) до 58 %, что способствует достижению минимального требуемого значения ЕТР.
Предлагаемую технологию строительства лесной дороги «из канав» можно считать обоснованной. Отличие данной технологии относится только к стадии строительства, но не эксплуатации лесной дороги. При этом содержание и ремонт подобной дороги выполняется с учетом известных регламентов.