Публикации автора

Введение. Расчет дорожных одежд по критериям прочности выполняют для расчетного периода года, когда влажность грунтов достигает наибольших значений. Такая влажность называется расчетной и устанавливается путем определения наибольшего значения при заданной односторонней доверительной вероятности с учетом различных поправок на рельеф местности, конструкции земляного полотна и укрепления обочин. Казалось бы, сделано все правильно, но в ряде случаев расчетная влажность достигает больших значений, находящихся в пределах 80…90% от влажности на границе текучести. Такие значения расчетной влажности больше полной влагоемкости некоторых разновидностей грунтов. В этом случае нарушена физика процесса водонасыщения грунта.

Материалы и методы. Для вычисление полной влагоемкости использованы физические основы инженерной геологии, базирующиеся на трехфазной физической модели дисперсного грунта. В этой модели каждая из трех фаз (твердая, жидкая и газообразная) занимает определенный объем, а минеральные частицы и жидкость обладают массой и весом. На основе данной модели получены классические фундаментальные формулы, позволяющие определять любую физическую характеристику грунта. Для расчета полной влагоемкости применены данные фундаментальные зависимости. Расчет полной влагоемкости использован при построении линии нулевого содержания воздуха в грунте при его стандартном уплотнении. Показано, что полная влагоемкость, изображенная на этой линии, является наибольшей влажностью для грунта, уплотненного до данного состояния.

Результаты. Предложен способ вычисления полной влагоемкости грунта при различных коэффициентах уплотнения. В качестве минимально возможного коэффициента уплотнения принимается его величина в зимний период. Эта величина вычисляется с учетом поправки Ю. М. Васильева и А. С. Еремина, учитывающей разуплотнение грунта при замерзании воды. Полная влагоемкость грунта, вычисленная при минимальном коэффициенте уплотнения, представляет собой предельное значение, которое расчетная влажность превышать не может.

Заключение. Изложены представления авторов о физическом состоянии грунтов, согласно которым их расчетная влажность не может превышать полную влагоемкость при данной степени уплотнения. Поэтому величину расчетной влажности, выраженную в долях от влажности на границе текучести Wр / WТ, предлагается ограничить относительным значением полной влагоемкости Wsut / WТ.

Введение. Параметры прочности и деформативности асфальтобетона существенно зависят от его температуры. В широком диапазоне варьирования температуры асфальтобетон проявляет упруго-вязко-пластические свойства. Это приводит к тому, что на макроуровне при увеличении температуры прочность асфальтобетона и его сопротивляемость деформации уменьшается. В условиях отрицательных температур асфальтобетон проявляет свойства хрупкого тела, а при положительных температурах асфальтобетон нужно рассматривать как квазихрупкий материал. Следовательно, в практику расчета нежестких дорожных одежд и проектирование состава асфальтобетонов необходимо внедрять материальные константы микроуровня (поверхностную энергию, энергию разрушения, предельные значения коэффициентов интенсивности напряжений или трещиностойкость, вязкость разрушения). Выполнен анализ методов расчета дорожных одежд, применяемых в практике дорожного строительства. Сформулирована цель работы.

Методы и материалы. Приведены сведения о концепциях хрупкого и квазихрупкого разрушения А. Гриффится и Дж. Ирвина, описан критерий роста трещины в виде J-интеграла Черепанова – Райса. Сделан вывод, что одним из вариантов расчета асфальтобетонных слоев дорожной одежды при нулевой и отрицательной температуре является применение теории хрупкого разрушения А. Гриффитса. Применение механики хрупкого разрушения позволяет определить критическое напряжение при заданном размере дефектов в структуре асфальтобетона и, наоборот, критическую длину трещины при заданном напряжении. Следующим этапом должен стать расчет по коэффициентам интенсивности напряжений или энергии разрушения, применяемые в рамках линейно-упругой механики разрушения, но учитывающей образование в вершине трещины пластической зоны с малыми необратимыми деформациями. Классические формулы А. Гриффитса содержат материальные константы, в том числе модуль упругости, величина которого зависит от содержания воздушных пустот. На микроуровне воздушные пустоты представляют собой концентраторы напряжений. Поэтому учет содержания воздушных пустот при определении модуля упругости асфальтобетона, применяемого в расчете дорожной одежды, является актуальной задачей, имеющей практическую значимость. Выполнен обзор научных работ по определению энергетических констант горячих асфальтобетонов в зависимости от вариации различных факторов.

Результаты. Приведены результаты расчета критической длины трещины для горячих асфальтобетонов на битумах марок БНД, соответствующие допуску по содержанию воздушных пустот. Из анализа результатов расчета следует, что увеличение содержания воздушных пустот приводит к снижению модуля упругости асфальтобетона и уменьшению критической длины трещины. Расчеты выполнены для трех величин удельной поверхностной энергии.

Заключение. Полученные результаты позволяют более детально производить расчет дорожной одежды

Введение. Приведены сведения об авариях, произошедших на дорогах РФ, США, КНР, Кипра, Индии, из-за недостаточного сопротивления сдвигу слабых грунтов основания насыпи. Поэтому приобретает актуальность анализ методов расчета устойчивости слабых оснований дорожных насыпей.

Методы и материалы. Известные методы определения предельных нагрузок подразделяются на расчеты: по первой критической нагрузке, аналитические и численные решения теории предельного равновесия грунта и расчеты, выполняемые методом конечных элементов. Сделан анализ каждого метода. Особое внимание уделено решению Евгеньева – Казарновского. Это решение является общепринятым методом расчета слабого основания насыпей автомобильных дорог. Авторами показан вывод формул для расчета коэффициента стабильности слабого основания и безопасного давления. Отмечены до- стоинства и недостатки этого метода. Рассмотрена специфика метода конечных элементов, применяемого для расчета грунтовых оснований. Приведены недостатки программных комплексов PLAXIS и MIDAS, обнаруженные специалистами СГУПС (г. Новосибирск).

Результаты. Предложен расчет устойчивости основания насыпи по напряжению сдвига, представляющего собой эквивалентное напряжение критерия Мора – Кулона. Предлагаемый расчет является аналогом расчета по первой критической нагрузке.

Заключение. Полученные результаты позволяют выполнять расчет слабых оснований насыпей. Поставлены задачи для будущих исследований авторов.