Транспортное строительство
на и сетки бумагоделательных машин. Наибольшей популярностью пользовались нетканые геотекстили, на основе которых и были разработаны первые методики расчетов [ 5, 6 ].
Одними из первых были работы М. М. Филоненко-Бородич, предложившего подход к учету влияния прослойки на мембранной модели упругого основания,( 1940 г); проф. В. Д. Казарновского, получившего инженерное решение, основанное на предположении о недопущении превышения заданной глубины колеи( 1983 г); В. Н. Трибунского, который рассматривал применение прослоек в лесовозных дорогах( 1986 г.). Много работ по применению синтетических нетканых прослоек в автомобильных дорогах выполнено сотрудниками Гипродорнии: Фоминым А. П. Перковым Ю. Р., Александрович В. Ф., Барвашовым В. А., Федоровским В. Г. и др.
Наиболее общепринятые и устоявшиеся методы включали в состав соответствующих нормативных документов. Развитие методов расчета можно проследить по выпуску отраслевых дорожных документов, посвященных геосинтетическим материалам. Таким образом, можно выделить четыре этапа, соответствующих четырем выпущенным за прошедшее время нормативным документам.
1 этап. В 1986 году вышли в свет « Указания по повышению несущей способности земляного полотна и дорожных одежд с применением синтетических материалов »( ВСН 49-86). В этом документе впервые было введено понятие « коэффициент усиления », который принимается по таблицам, в зависимости от модулей деформации слоев грунта и относительной глубины. Общий модуль упругости армированной дорожной конструкции определяется с учетом коэффициента усиления.
Анализ таблицы с коэффициентом усиления свидетельствует о том, что этот метод расчета не является достоверным, хотя и дает определенные результаты. Так, в процессе анализа, рассматривалась следующая схема: основание с различными значениями модуля упругости, на которое укладывается слой дородной одежды различной мощности с синтетической прослойкой. Производилось сравнение, во сколько раз изменится коэффициент улучшения армированной дорожной одежды, если ее модуль упругости увеличится в 10 раз. Например, элемент диаграммы, обозначенный цифрой 1( рис. 1), показывает, что при увеличении модуля упругости армированного слоя дорожной одежды мощностью 0,444 м( при модуле упругости слабого основания 20 МПа) в 10 раз, коэффициент усиления армированной дородной одежды увеличится в 1,1 раза. В целом на сравнительном графике( рис. 1) видно, что коэффициент усиления не имеет четко выраженных закономерностей( одни ряды возрастают, другие убывают), соответственно методика ВСН 49-86 положившая начало развитию методов расчета не была проработана до конца и не является достоверной.
2 этап. В. Д. Казарновским была предложена методика расчета минимальной толщины насыпного слоя [ 5 ], которая через 20 лет была принята к внедрению в « Рекомендациях по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог » ОДМ 2003 [ 3 ]. Вышедший ОДМ 2003 отменил предыдущий ВСН 49-86. Такой большой перерыв в разработке нормативной документации по применению геоматериалов, вероятно, связан с переменами и сложностями в нашей стране во время и после « перестройки ».
Рис. 1. Сравнительная диаграмма коэффициентов улучшения дорожных одежд в зависимости от модуля упругости основания и вышерасположенного слоя с синтетической прослойкой между ними
За прошедшее время появились новые геосинтетические материалы, обладающие свойствами, отличными от рассматриваемых в методике В. Д. Казарновского геотекстилей, – это интегральные георешетки. Особенностями работы георешеток в щебенистых средах является увеличение угла распределения напряжений( эффект блокировки). Крупномодельные экспериментальные исследования дорожных одежд нежесткого типа, армированных георешетками, проведенные Военным инженерно-техническим университетом( Санкт-Петербург) в 2001 году, показали, что угол распределения напряжений составляет для интегральных геоматериалов – 52 – 57 °.
В 2009 г. в ДВГУПС были проведены лотковые испытания, для чего в металлический лоток размером 2 × 2 × 1,8 м был засыпан песок мощностью 0,5 м и щебеночно-песчаная смесь С5 мощностью 0,3 м. Штамповые испытания производились для указанной конструкции дорожных одежд и для конструкции с добавлением в слой С5 армирующего элемента в виде интегральной георешетки.
По результатам испытания установлено, что наличие интегральной георешетки в слое дорожной одежды, кроме снижения величины осадки, за счет распределения напряжений( мембранный эффект), значительно повышает сдвигоустойчивость( эффект блокировки). Момент наступления третьей фазы деформаций грунта, согласно положениям механики грунтов, в армированной конструкции начинается
12 Территория геотехники № 1 / 2016