Full Text

Введение Строительство на территории Пермского края может представлять значительные трудности из-за геологических и климатических условий. Особенно большие сложности вызывают работы нулевого цикла и строительство временных дорог вследствие наличия слабых грунтов, которые не позволяют проводить строительные работы без применения специальных мероприятий. В настоящее время в этих случаях для улучшения свойств грунтов применяются различные геосинтетические материалы [1]. Данные материалы характеризуются широким спектром полезных свойств, в числе которых армирование, позволяющее улучшить как прочностные, так и деформационные характеристики армогрунтовых конструкций. В последнее время в результате развития технологий появляются новые геосинтетические материалы [2]. Современные геосинтетические материалы могут быть универсального или узконаправленного назначения. В последнее время в мире наблюдается увеличение числа узкоспециализированных геосинтетиков. Наиболее часто геосинтетические материалы используются в транспортном строительстве. Одной из причин, препятствующей более широкому применению геосинтетических материалов в строительстве, является сложность объективной оценки эффективности их использования. Изучение работы геосинтетических материалов в конструкциях автомобильных дорог и взаимодействия их с грунтом является весьма дорогостоящим и трудоемким мероприятием. Геосинтетические материалы позволяют существенно улучшить деформационные характеристики армогрунтовых оснований [3]. Испытания таких конструкций для транспортного строительства являются особенно сложными и трудоемкими, так как они воспринимают воздействие динамических нагрузок от транспортных средств. Поэтому использование различных экспресс-методов для определения деформационных характеристик армогрунтовых конструкций является весьма актуальным. Определение деформационных характеристик грунтового основания возможно с помощью нового экспресс-метода с использованием динамического плотномера [4-9]. Для определения динамического и статического модулей упругости на поверхности грунта применялся «Измеритель динамический модуля упругости грунтов ДПГ-1.2». Динамический модуль упругости имеет корреляционную зависимость с коэффициентом уплотнения и статическим модулем упругости [10, 11]. Одной из областей применения геосинтетических материалов в дорожном строительстве является их использование в конструкциях временных дорог [12, 13]. Поэтому в работе моделировалась конструкция временной автомобильной дороги, представляющая собой слой песка различной толщины на армирующей геосинтетической прослойке. В данной статье представлены результаты определения статического модуля упругости Est и динамического модуля упругости Ed неармированного грунта и армирования грунта геосинтетическим материалом с помощью прибора ДПГ-1.2. Целью проведения испытаний является: 1. Изучение возможности применения прибора для определения статического модуля упругости Est и динамического модуля упругости Ed. 2. Определение влияния армирования грунта геосинтетическим материалом на изменение статического модуля упругости Est и динамического модуля упругости Ed. Методика проведения исследований При выполнении испытаний в качестве грунтового основания использовался маловлажный песок средней крупности. Его физико-механические характеристики, определенные лабораторным способом, приведены в табл. 1. Таблица 1 Результаты определения физико-механических свойств песка Table 1 The results of the determination of physical and mechanical properties of sand Наименование показателя Обозначение Значение Влажность грунта, % w 4 Удельный вес грунта, кН/м3 γ 16,5 Удельный вес частиц грунта, кН/м3 γ s 25,0 Угол внутреннего трения грунта, град φ 35 Удельное сцепление грунта, кПа с 0 Коэффициент пористости грунта, д.ед. е 0,65 Модуль деформации грунта, МПа Е 13,0 Прибор ДПГ-1.2 (рис. 1) состоит из механического ударного устройства и электронного блока. Механическое ударное устройство состоит из круглого штампа диаметром d = 200 мм, на котором жестко закреплен блок датчиков перемещения и ударного усилия, направляющая штанга, пружинный демпфер и груз. Электронный блок имеет сервисную программу для более детальной обработки полученной информации, подготовки отчета и архивирования результатов. В качестве армирующего геосинтетического материала были использованы каркасная геосетка КС-16 «Росомаха» производства ОАО «КЗМС» и геоткань Геоспан ТН-50 производства ООО «ГЕКСА-нетканые материалы», имеющие размеры 1000´1000 мм. Каркасная сетка «Россомаха» была специально разработана для использования в конструкциях временных автодорог и характеризуется повышенной жесткостью на изгиб по сравнению с обычными геосетками. Геоткань «Гекса» относится к универсальным геосинтетическим материалам, имеющим широкий спектр областей применения. Физико-механические характеристики геосинтетических материалов приведены в табл. 2. Таблица 2 Физико-механические характеристики геосинтетических материалов Table 2 Physico-mechanical characteristics of geosynthetic materials Показатели КС-16 «Росомаха» Геоспан ТН-50 Материал полиэфир полипропилен Толщина, мм 12,0 1,35 Масса 1 м2, г 1600 275 Прочность при растяжении, кН/м 60,0 50,0 Относительное удлинение при разрыве, % 10 17 Проведение экспериментов выполнялось в два этапа: 1. Определение динамического и статического модуля упругости неармированного основания. 2. Определение динамического и статического модуля упругости основания, армированного геосинтетическими материалами. Каждая серия испытаний проводилась с шестикратной повторяемостью. Толщина слоя засыпки была назначена исходя из диаметра штампа d = 200 мм. Оптимальной глубиной заложения армирующего геосинтетического материала считается величина 0,20…0,25d [3]. Поэтому для оценки эффективности армирования были проведены испытания при толщине засыпки h = 50 мм и h = 100 мм, т.е. при h = 0,25d и h = 0,5d. Процесс проведения эксперимента представлен на рис. 2. Рис. 2. Укладка геосинтетического материала (каркасная геосетка КС-16 «Росомаха») Fig. 2. Laying geosynthetic material (frame geogrid KS-16 “Rosomaha”) По результатам проведения эксперимента были полученные данные, приведенные в табл. 3. Таблица 3 Результаты проведенных экспериментов Table 3 The results of the experiments № п/п Вид основания Динамический модуль упругости Ed, МПа Статический модуль упругости Est, МПа 1 Неармированное 10,14 10,14 2 Армированное геосеткой КС-16, h = 5 см 11,84 13,2 3 Армированное геосеткой КС-16, h = 10 см 11,8 12,95 4 Армированное геотканью Гекса ТН-50, h = 5 см 11,4 12,0 5 Армированное геотканью Гекса ТН-50, h = 10 см 10,4 10,4 Для более детальной обработки информации в приборе ДПГ-1.2 предусмотрен вывод графиков, которые показывают изменение виброперемещения и силы удара во времени. Анализ полученных результатов испытаний По результатам проведенного эксперимента видно, что значения модуля деформации, полученные экспресс-методом с помощью прибора ДПГ-1.2, имеют сопоставимые значения с данными, полученными лабораторным способом, погрешность измерения не превышает 22 %. При толщине засыпки h = 50 мм использование каркасной геосетки КС-16 позволяет увеличить статический модуль упругости Est на 23 % и динамический модуль упругости Ed на 14 % по сравнению с неармированным основанием, а при использовании геоткани Гекса ТН-50 наблюдается увеличение статического модуля упругости Est на 15,5 % и динамического модуля упругости Ed на 11 % по сравнению с неармированным основанием [14, 15]. Увеличение толщины засыпки h до 100 мм практически не уменьшает эффективность армирования каркасной геосеткой КС-16 «Россомаха» - статический модуль упругости Est увеличивается на 22 % и динамический модуль упругости Ed на 14 % по сравнению с неармированным основанием. А для геоткани Гекса ТН-50 при h = 100 мм эффективность армирования значительно снижается - статический модуль упругости Est и динамический модуль упругости Ed увеличиваются только на 2,5 % по сравнению с неармированным основанием. Это, вероятно, вызвано значительно большей жесткостью каркасной геосетки КС-16 «Росомаха». Выводы Прибор ДПГ-1.2 позволяет достаточно точно измерять деформационные характеристики грунтовых оснований, погрешность измерения составила 22 %, причем экспересс-метод несколько занижает значения модуля деформации по сравнению с лабораторным методом. Рассмотренные геосинтетические материалы имеют примерно одинаковую прочность, однако применение специализированной каркасной геосетки КС-16 «Росомаха» более эффективно по сравнению с универсальным геосинтетическим материалом Гекса ТН-50, особенно в конструкциях временных автомобильных дорог, так как она имеет значительно большую жесткость по сравнению с традиционными геосинтетическими материалами.

About the authors

D. A Komarov

LLC “LUKOIL-PERM”

V. I Kleveko

Perm National Research Polytechnic University

References

Statistics

Views

Abstract - 717

PDF (Russian) - 230

Refbacks

• There are currently no refbacks.