Автомобидьные дороги и зимники

Г.В. Абакумов

АВТОМОБИДЬНЫЕ ДОРОГИ И ЗИМНИКИ

Тюмень 2012

УДК 629.113

Абакумов Г.В. Автомобильные дороги и зиминики. – Тюмень, ТюмГНГУ, 2012. – 137 с.

Изложены результаты исследований, целью которых является установление закономерностей формирования потребности в ресурсах при эксплуатации автомобилей с учетом сезонных условий и совершенствование на этой основе методик планирования потребности в них автотранспортных предприятий.

Для студентов специальностей «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (нефтегазодобыча) и 15.05 «Автомобили и автомобильное хозяйство», аспирантов специальности 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта», инженерно-технических работников.

Табл. 27, ил. 57, библ. 125 назв.

Рецензенты:

Васильев В.И, доктор технических наук, профессор;

Резник Л.Г., доктор технических наук, профессор.

ISBN 5-88465-140-6

Ó

Захаров Н.С., Абакумов Г.В., Вознесенский А.В.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………….... 3

1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ …………………... 6

2. ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДОРОГИ 10

3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ

АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ ………………………………………. 23

4. ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНА ДОРОГИ ………………………………………24

5. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ДОРОГИ ………………… 27

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА …………………... 30

6.1. Краткие сведения о грунтах ……………………………………………30

6.2. Виды воды в грунтах ……………………………………………………31

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД …………………………34

7.1. Конструктивные слои дорожных одежд ………………………….… 34

7.2. Основные типы дорожных одежд ……………………………………… 37

8. СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В

БОЛОТИСТОЙ МЕСТНОСТИ …………………..……………………43

8.1. Проектирование дорог в заболоченных районах ……………...…43

8.2. Продолжение трассы в болотистых районах ………………….… 46

8.3. Обследование болот при трассировании дороги ………………... 48

8.4. Конструкции земляного полотна на болотах и требования

к грунтам ………………………………………………………....…49

8.5. Особенности организации и технологии возведения

земляного полотна на болотах в зимний период ………………... 55

9. ЗИМНЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ……… 62

9.1. Особенности проезда и требования к состоянию

автомобильных дорог зимой ……………………………….……... 62

9.2. Факторы, влияющие на состав работ и трудность зимнего

содержания дорог …………………………………………….…….. 67

9.3. Способы защиты дорог от заносов …………………………...…… 73

9.4. Очистка дорог от снега ………………………………………….…. 74

10. СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ЗИМНЕЙ СКОЛЬЗКОСТЬЮ ……………... 84

10.1. Виды зимней скользкости ………………………………………… 84

10.2. Химический способ ……………………………………………….. 85

10.3. Фрикционный способ ……………………………………………….. 90

10.4. Тепловой способ …………………………………………………… 92

11. СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ОТ

ОБЛЕДЕНЕНИЯ И ПРОМЕРЗАНИЯ ………………………………… 94

11.1. Защитные противоналедевые мероприятия …………………….... 94

12. АВТО3ИМНИКИ ……………………………………………………… 115

12.1. Классификация автозимников …………………………………….. 115

12.2. Технология строительства автозимников …………………………116

13. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ ……………………………………...126

13.1. Выявление опасных участков на дорогах …………………………126

13.2. Оценка безопасности движения на пересечениях ……………….. 128

13.3. Определение пропускной способности автомобильных дорог … 130

ВВЕДЕНИЕ

Автомобильный транспорт представляет собой одну из важнейших отраслей хозяйства страны. На его долю при­ходится более 80% объема грузовых перевозок и более 90% объема перевозок пассажиров, выполняемых всеми видами транспорта.

Автомобиль как транспортное средство используется в системе автомобильного транспорта не только для обслужи­вания грузовых и пассажирских перевозок. В составе транс­портных потоков движется большое количество автомобилей и мотоциклов, принадлежащих гражданам и используемых в личных целях, В России, как и в других странах мира, авто­мобиль находит широкое применение для хозяйственных и деловых поездок, для поездок к местам кратковременного и длительного отпуска и т.д. Происходит процесс автомобили­зации, суть которого заключается в быстром росте автомо­бильного парка и в проникании автомобиля во все сферы экономической социальной деятельности человека.

Производительная работа автомобильного транспорта, эффективное использование личных автомобилей требуют на­личия развитой сети благоустроенных автомобильных дорог. Дорожная сеть наиболее развита в европейской части России и совершенно недостаточна в восточных и северо-восточных районах страны, за период с 1955 по 2013 г. протяженность автомобильных дорог с твердым: покрытием возросла более чем в 5 раз (железных дорог - только на 50%), однако темпы прироста сети значительно уступают темпам роста автомо­бильного парка.

Развитие автомобильного транспорта, как в экономиче­ском, так и в социальном аспекте - явление положительное. Есть все основания полагать, что уровень автомобилизации в будущем возрастать. Однако наряду с неоспоримыми положи­тельными последствиями автомобилизации современное об­щество испытывает и ее отрицательные последствия.

Наиболее острой проблемойна дороге является аварий­ность. По данным Всемирной ассоциации дорожных конгрес­сов и Международной дорожной федерации на автомобиль­ных дорогах всех континентов ежегодно гибнут более 200 тыс. человек, а потери от аварийности во многих странах со­ставляют около 1% национального дохода.

Автомобиль является одним из основных источников за­грязнения окружающей среды продуктами сгорания топлива и одним из основных источников транспортного шума.

Использование автомобилями топлива стало причиной чрезмерного расходования энергетических ресурсов, в част­ности нефтепродуктов. Если в промышленно развитых стра­нах транспорт потребляет 12... 17% всех энергетических ре­сурсов, то на долю автомобильного транспорта из этого коли­чества приходится 50...60%.

Скопление автомобилей на дорогах и улицах, увеличение интенсивности и плотности движения влечет за собой сниже­ние скорости, появление заторов.

Обеспечение эффективности мероприятий по повышению безопасности дорожного движения, уменьшение его отрица­тельного воздействия на окружающую среду - все это являет­ся сложной социально-экономической и технической задачей. Решается она путем строительства новых дорог, реконструк­ции существующих, путем повышения транспортно-эксплуатационного уровня уже сложившейся сети дорог.

Чем выше транспортно-эксплуатационный уровень авто­мобильных дорог, тем в меньшей степени проявляются отри­цательные последствия автомобилизации.

В последнее время в России как следствие развития до­рожного движения наблюдается значительная модификация дорожной инфраструктуры. Создается сеть автомобильных магистралей и скоростных дорог; строятся дороги-дублеры и кольцевые обходы агломераций; спрямляются и расширяются трассы дорог и пр. Такое усовершенствование дорожной сети отвечает требованиям дорожного движения, интересам его участников и общества в целом, повышает уровень безопас­ности и удобства движения. При этом необходимо иметь в виду, что транспортно-эксплуатационный уровень современ­ной автомобильной дороги определяется не только сочетани­ем геометрических элементов трассы, но и инженерным обо­рудованием дороги, и во многом требования безопасности до­рожного движения и охраны окружающей среды удовлетворяются именно благодаря широкому и умелому использова­нию инженерного оборудования.

Дорога должна обеспечивать удобное и безопасное дви­жение с расчетной скоростью автомобилей заданной грузо­подъемности в течение круглого года или расчетного сезона при необходимой пропускной способности с минимальными затратами. Расчетная скорость и безопасность движения обеспечиваются правильным выбором параметров плана и продольного профиля дороги: минимальными радиусами гори­зонтальных и вертикальных кривых, максимальными уклона­ми, переходными кривыми, расширением проезжей части, ук­лонами виражей, учетом эмоционального восприятия водите­лем дороги.

Необходимость решения этих задач в числе других важ­нейших проблем выдвигает и проблему дальнейшего улучше­ния подготовки инженерных кадров. Посильный вклад в ре­шение проблемы совершенствования подготовки кадров при­звано внести и настоящее учебное пособие.

Таблица 2.1

Расчетной скорости и количество водителей, превышающих ее значение

Расчетная скорость, км/ч
Количество водителей, превышающих расчетную скорость в разные годы, %
1983 г.				6,5	0,15
2004 г.				6,0	0,14

Скорость сообщения показывает среднюю скорость на данном маршруте с учетом задержек, вызванных наличием пересечений в одном уровне, железнодорожных переездов, или взаимным влиянием автомобилей в потоке. Скорость со­общения является основным показателем транспортной рабо­ты дороги. По этой скорости можно определить продолжи­тельность движения между рассматриваемыми пунктами от­правления и назначения. При технико-экономических расче­тах данные о скоростях сообщения являются основными для обоснования мероприятий, но улучшению условий движения.

Техническая скорость показывает среднюю скорость на данном маршруте без учета задержек, вызванных наличием пересечений в одном уровне или другими факторами, и опре­деляется в основном размерами геометрических элементов дороги. По этой скорости можно оценивать условия движения на отдельных маршрутах и комплексное влияние дорожных условий на скорость движения. Значение технической скорости во многом определяется видом транспортных средств, по­этому она существенно зависит от состава движения.

Расчетная скорость, принимаемая при организации движения, представляет собой скорость, на которую рассчи­тывают работу всех систем управления движением и на осно­ве которой выбирают вид дорожного знака и размеры элемен­тов разметки, проезжей части обычно эту скорость принима­ют равной скорости 85%-ной обеспеченности, т.е. скорости, которую превышают 15% автомобилей. К этой скорости так­же относят значение ограничении минимальной или макси­мальной скорости, выбираемой в зависимости от местных ус­ловий движения.

Под оптимальной скоростью движения понимают, ско­рость при которой обеспечиваются наиболее эффективные условия транспортной работы дороги и автомобильного транспорта, а также благоприятные условия для работы води­телей. Характерным примером оптимальной скорости являет­ся скорость, соответствующая оптимальной загрузке дороги движением и составляющая около 55% от скорости движе­ния в свободных условиях.

К нормируемым скоростям относятся значения скоро­стей, принимаемые как стандартные при технических или технико-экономических расчетах, В этом смысле расчетная скорость также является одной из разновидностей нормируе­мой скорости. К нормируемым скоростям можно отнести ско­рости при определенном типе дорожного покрытия, которые используются при технико-экономических расчетах. К норми­руемым скоростям можно также отнести скорость сообщения общественного транспорта, используемую для расчетов по ор­ганизации работы этого типа транспорта.

Время сообщения - продолжительность движения по рассматриваемому маршруту (дороге) без учета остановок в пу­ти; учитываются только задержки вызванные наличием дру­гих автомобилей и ожиданием на перекрестках; измеряется в часах или минутах.

Удельное время сообщения (темп движения) - средняя продолжительность (в минутах) проезда одного километра дороги транспортным потоком; определяют на основе средней скорости сообщения и измеряют в минутах на километр (мин/км).

Ко 2 втopoй группе показателей относят:

Проч­ность дорожной одежды и земляного полотна, ровность и шероховатость покрытия, сцепление шины с покрытием, из­носостойкость покрытия, работоспособность дорожной одеж­ды.

Прочность дорожной одежды и земляного полотна - характеристика несущей способности дорожной одежды, рас­сматриваемой конструкции, оценивается модулем упругости Е (в МПа).

Шероховатость дорожного покрытия - наличие на по­верхности покрытия малых неровностей, не отражающихся на деформации шины и обеспечивающих повышение коэффици­ента сцепления с шиной: определяется размером микровы­ступов или остротой угла вершины микровыступа.

Ровность дорожного покрытия S - качественное со­стояние поверхности проезжей части, обеспечивающее высо­кие транспортно-эксплуатационные свойства дороги (комфортабельность, безопасность). Оценивается по сравне­нию с установленной нормой колебаний по высоте в попереч­ном и продольном профилях, измеряется по размеру просвета между поверхностью покрытия и рейкой в продольном и шаб­лонном в поперечном направлениях или с помощью специ­альных приборов; при использовании толчкомера, суммирую­щего сжатие задних рессор автомобиля на пути в 1 км, ров­ность измеряют в сантиметрах на километр (см/км).

Коэффициент сцепления шины колеса автомобиля с до­рожным покрытием - показатель, характеризующий сцепные качества дорожного покрытия; представляет собой отношение окружного тягового усилия на ободе ведущего колеса к вер­тикальной нагрузке на колесо, при котором начинается про­скальзывание (пробуксовывание) колеса.

Работоспособность дорожной одежды - эксплуатацион­ный показатель дороги, показывающий суммарную массу про­пущенных по дороге транспортных средств между капиталь­ными ремонтами в брутто тоннах.

Износостойкость дорожного покрытия показатель, ха­рактеризующий сопротивляемость дорожных покрытий воз­действию автомобильного движения, измеряют в миллиметр в год (мм/год).

К третьей группе показателей относят: надежность, проезжаемость, срок службы дороги, относительную аварий­ность; коэффициенты аварийности и безопасности, расстоя­ние видимости.

Надежность автомобильной дороги - показатель, харак­теризующий вероятность безотказной работы автомобильной дороги. При этом безотказность может характеризоваться с точки зрения прочности дорожной одежды, пропускной спо­собности дороги, расчетной скорости и др.

Проезжаемость дороги - возможность движения по доро­ге с заданной скоростью различные периоды года.

Срок службы автомобильной дороги - период времени со сдачи построенной дороги в эксплуатацию до ее реконст­рукции или между капитальными ремонтами.

Относительная аварийность - показатель, характери­зующий уровень аварийности на дороге; выражается в коли­честве происшествий на 1 млн. прошедших автомобилей. Этот показатель позволяет оценивать степень опасности от­дельных участков дорог.

Коэффициент аварийности Кав - безразмерный показа­тель, применяемый для выявления опасных участков дорог, имеющих разлитые комбинации условий движения; пред­ставляет собой отношение числа дорожно-транспортных про­исшествий на 1 млн.км суммарного пробега автомобилей на каком-либо участке дороги к числу происшествий на горизон­тальном прямом участке с ровным шероховатым покрытием шириной 7,5 м и укрепленными обочинами.

Коэффициент безопасности Кбез - безразмерный пока­затель, характеризующий опасность отдельных участков дорог на основе изменения скоростного режима на дороге; пред­ставляет собой отношение скорости, обеспечиваемой тем или иным участком дороги к наибольшей возможной скорости въезда на него с предшествующего участка дороги.

Обеспеченность видимости, на дороге - показатель, ха­рактеризующий количество участков с необеспеченной види­мостью по отношению к протяжению дороги (в процентах).

К четвертой группе показателей относят себестои­мость перевозок и потери народного хозяйства от транспорт­ных происшествий.

Себестоимость перевозок - показатель эффективности работы автомобильного транспорта в рассматриваемых до­рожных условиях; измеряют в стоимостных единицах руб./(т км), руб./(авт ч).

Дорожная составляющая себестоимости перевозок -условный показатель, характеризующий долю расходов на ремонт и содержание дорог в общей себестоимости.

Транспортная составляющая себестоимости перево­зок - условный показатель, характеризующих расходы авто­мобильного транспорта по обеспечению перевозок грузов и пассажиров.

Потери от дорожно-транспортных происшествий - показатель, характеризующий потери хозяйства страны от гибели и ранения людей, порчи грузов и автомо­билей.

Для комплексной оценки транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог проф. В.К. Некрасовым пред­ложена система технико-экономических показателей состоя­ния дороги и условий движения на ней. Показатели состоят из четырех групп: I группа используется для оценки техни­ческого состояния дороги и степени ее пригодности для вы­полнения своих функций; II группа для оценки степени безо­пасности движения на дороге; III группа - для оценки дороги в отношении обслуживания автомобильного транспорта и со­ответствия дороги той категории, к которой она отнесена, IV группа - для оценки дороги в отношении обеспечения ее обу­стройства для обслуживания проезжающих и предоставления им необходимых удобств.

К I группе показателей относят:

коэффициент службы

К_сл = (2.1)

где V_ф, V_р - фактическая и расчетная скорости движения;

коэффициент проезжаемости

К_п = (2.2)

где S_ф, S_р - фактические и расчетные (допустимые) показания толчкомера, см/к л;

коэффициент скользкости

К_ск = (2.3)

где G_ф, G_р - фактический и расчетный (допустимый) коэффициент сцепления;

коэффициент изношенности покрытия

К_изн = (2.4)

где h - средний износ покрытия в год, мм; Н₀ -допустимый износ;

коэффициент прочности

К_пр = (2.5)

где Е_ф, Е_р - фактический и расчетный модули упругости.

Ко II группе показателей относят:

коэффициент безопасности

К_без = (2.6)

где К_без.ф, К_без.р - фактические и допустимые значения коэффициентов безопасности (по В.Ф. Бабкову);

коэффициент аварийности

К_ав = (2.7)

где К_ав.ф, К_ав.р - фактическое и допустимое значение коэффициента аварийности (по В.Ф, Бабкову);

стоимостной коэффициент аварийности

К_ст = (2.8)

где К_ст.ф, К_ст.р - фактическое и допустимое значения стоимостных коэффициентов аварийности (по О.Л. Дивочкину).

К III группе показателей относят:

коэффициент обслуживания подвижного состава

К_об = (2.9)

где Т_ф, Т_р - фактическая и расчетная пропускные способности сооружений по обслуживанию автомобилей (станций технического обслуживания, заправочных, мастерских) в расчете на 1000 км дороги;

коэффициент обеспечения автомобилей топливом

К_зап = (2.10)

где З_ф, З_р - фактическое и расчетное числа сооружений по обслуживанию автомобилей в расчете на 1000 км дороги;

коэффициент интенсивности движения

К_инт = (2.11)

где N_ф , N_р – фактическая и расчетная (для данной категории дороги) интенсивности движения, авт/ч;

коэффициент загрузки дороги движением

К_z= (2.12)

где Z_ф, Z_р - фактическое я допустимое значения коэффициен­тов загрузки дороги движением (по В.В.Сильянову);

коэффициент времени сообщения

К_t = (2.13)

где t_ф, t_р - фактическая ирасчетная продолжительности движения на рассматриваемом маршруте, ч.

К IV группе показателей относят:

коэффициент обеспечения пассажиров автобусов местами для ожидания

К_авт = (2.14)

где а_ф, а_р - фактическое и требуемое количество павильонов на станциях для ожидания пассажирами автобусов на1000 км дороги;

коэффициент обслуживания пассажиров дальнего следования

К_сп = (2.15)

где П_ф, П_р - фактическое и расчетное число пассажиров, водителей и сопровождающего персонала, проезжающего по дороге в сутки;

коэффициент обеспечения площадками для стоянок и отдыха

К_отд = (2.16)

где О_ф, О_р - фактическая и расчетная пропускные способности в сутки бытовых устройств для принятия пищи и отдыха в расчете на 1000 км дороги;

коэффициент санитарно-гигиенического обслуживания

К_сан = (2.18)

где С_ф, С_р - фактическая и расчетная пропускные способности санитарно-гитиенических устройств (туалетов, душевых) из расчета на 1000 км дороги.

Указанный выше комплекс показателей позволяет дать всестороннюю оценку транспортно-эксплуатационных качеств дорог и разработать мероприятия по их улучшению.

ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНА ДОРОГИ

План - это графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном мас­штабе. Проектирование дорог в плане производят из условия наименьшего ограничения скорости движения транспорта и обеспечения необходимой безопасности движения.

Трассой называется положение геометрической оси доро­ги на земной поверхности. Трасса в плане и профиле являет­ся пространственной линией, так как она меняет свое на­правление при обходе препятствий. Каждое изменение на­правления трассы определяют углом поворота. Чтобы трассу точно проложить на местности, ее ориентируют относительно сторон света, для чего вычисляют румбы прямых.

Румбом называется угол (в пределах 90°), образуемый нанесенными на топографическую карту прямым участком с географическим меридианом, проходящим через начальную точку участка.

Углом поворота называется угол между прежним и но­вым направлением трассы, Углы поворота изменяются в пре­делах от 0 до 180 и различаются по направлениям: вправо и влево. Угол поворота связан с круговой кривой, поскольку он тождествен ее центральному углу. Если угол поворота равен а, то кривая вписывается в угол 180° - а.

Элементами кривой вплане являются радиус (R), тангенс (Т), длина (К), домер (Д), биссектриса угла поворота (Б). Во всех случаях, когда по условиям местности представляется технически возможным и экономически целесообразным, ра­диусы кривых в плане следует принимать не менее 3000 м. Условия местности не всегда это позволяют, часто приходит­ся радиусы уменьшать, но не ниже предела, установленного СНиП П-Д.5-72. Длину кривой, как и длину всякой дуги ок­ружности, выражают через радиус и угол. Тангенс круговой кривой (АВ и ВС на рис. 5.1) - расстоя­ние от вершины угла поворота до начала и конца кривой. Это расстояние откладывают по касательной к кривой.

При изысканиях длину трассы на местности измеряют по направлениям тангенсов, но в этом случае возникает ошибка в оценке длины дороги, поскольку измеряемая линия ABC больше дуги АЕС. Для исправления ошибки на каждой кри­вой вводят поправку, называемую домером, Д = 2 - К. Нанеся на карту, трассу необходимо разбить на равные отрезки длиной по 100 м, называемые пикетами, которые пронумеровываются, начиная с нулевого, соответствующего начальной точке участка. Иногда требуется определить точ­ное местонахождение какой-либо точки на оси дороги, не со­ответствующей положению целого пикета. В этом случае вво­дят так называемые плюсовые точки, т.е. указывают предшествующий порядковый номер пикета плюс количество метров от этого пикета до заданной точки, например ПК 15 + 86, т.е. положение точки 1586 м.

Рис. 4.1. Элементы угла поворота автомобильной дороги

а-угол; А-вершина угла; В-точка начала кривой (НК); С-точка конца кривой (КК); Б-биссектриса; R-радиус; К-кривая; Т-тангенс

Десять пикетов составляет 1 км, километровые знаки также простав­ляют на плане трассы. На рис. 5.2 показана схема с помощью которой определя­ется длина трассы. Прежде чем преступить к разбивке трассы на пикеты, необходимо точно определить начало и конец кри­вых. Для определения начала первой кривой измеряют рас­стояние по прямой от начала трассы до вершины первого угла поворота; из полученной величины вычитают тангенс первой кривой. Конец первой кривой находят, прибавляя тангенс первой кривой к положению вершины первого угла поворота и вычитая домер первой кривой.

Рис. 4.2. Схема определения длины трассы

Для нахождения начала второй кривой от положения вершины второго угла поворота (считая с начала трассы) вы­читают тангенс второй кривой и домер первой кривой. Конец второй кривой определяют, прибавляя тангенс второй кривой к положению вершины второго угла поворота и вычитая сум­му двух домеров (первой и второй кривых) и т.д.

Краткие сведения о грунтах

Грунтом называют горную породу, слагающую верхние горизонты земной коры, затронутые физико-химическими процессами выветривания. От свойств грунтов и их состояния зависит не только устойчивость земляного полотна, но и прочность дорожной одежды.

В условиях естественного залегания грунт состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Жидкой фазой является вода с растворами различных солей, газообразной - смесь воздуха, некоторых газов и водяного пара. Твердая фа­за состоит из мелких минеральных частиц, суммарная по­верхность которых в единице объема велика, вследствие чего большое значение имеют процессы, происходящие на грани­це раздела между твердой и жидкой фазами. Жидкая фаза покрывает минеральные частицы и разделяет их в зоне кон­тактов. Соотношение между твердой и жидкой фазами определяет основные свойства грунта.

Важное значение имеет гранулометрический состав грунта, т.е. относительное содержание минеральных частиц различной крупности в общей массе абсолютно сухого грунта. Если в грунте до 3% глинистых частиц, а пылевых меньше, чем песчаных. Грунт называют песчаным. При наличии гли­нистых частиц от 3 до 12% грунт будет супесчаным, от 12 до 30% - суглинистым, более 30% - глинистым (размеры в мм) (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Галечные частицы		> 20
Гравийные частицы		2...20
	крупные	0,5...2,0
Песчаные частицы:	средние	0,25...0,50
	мелкие	0,05...0,25
Пылеватые частицы:	крупные	0,01... 0,05
	мелкие	0,001...0,010
Глинистые частицы		< 0,001

Если в суглинистом грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, та сому грунту дают дополнительное определе­ние - пылеватый.

В легкой крупной супеси более 50% песчаных зерен раз­мером 0,25...2 мм, в остальных грунтах размер песчаных час­тиц 0,05...2 мм. При содержании 20...50% частиц крупнее 2 мм вид грунта дополняют словом гравийный, если частицы окатанные, или щебенистый, когда они острореберные неокатанные.

Виды воды в грунтах

Вода в грунтах может находиться в жидком, твердом (лед) и газообразном состояниях (пар). Водяной пар переме­щается по капиллярам между частицами грунта из пор с большой упругостью пара в поры с меньшей упругостью. При этом пар может конденсироваться и осаждаться на поверхно­сти частиц, в результате чего грунт переходит в состояние максимальной гигроскопичности.

Вода в грунте может стать связанной и свободной. Разли­чают прочносвязанную воду, образующую тонкую пленку на поверхности грунтовых частиц, удерживаемую силами моле­кулярного притяжения (толщина ее равна нескольким диа­метрам молекул воды) к рыхлосвязанную, создающую диф­фузные оболочки грунтовых частиц толщиной в несколько со­тен и даже тысяч молекул воды.

Воздушносухие грунты всегда содержат прочносвязанную воду, которую можно удалить высушиванием грунта из более теплых мест в холодные, В верхних горизонтах зем­ляного полотна влагосодержание и температура меньше, чем в нижних, что и обуславливает миграцию воды из нижних слоев в верхние. Влажность грунта земляного полотна посте­пенно возрастает, достигая максимума в конце холодного пе­риода. Одновременно с накопленном влаги происходит мороз­ное пучение грунтов, сопровождаемое их разуплотнением. Кроме скорости промерзания грунтов, на интенсивность на­копления влаги к пучения влияет скорость миграции воды, которая зависит от вида грунта, степени его уплотнения, ус­ловий подтока воды, в частности грунтовой.

Третий период оттаивания земляного полотна и макси­мального влагонасыщения начинается с установления в верх­них слоях устойчивых положительных температур и продол­жается до полного оттаивания грунта. Влажность достигает максимума; вода, освобождающаяся при оттаивании ледяных линз, насыщает разуплотненный в результате пучения грунт, вследствие чего резко снижается его устойчивость. Из-за пе­реувлажнения грунта ослабляется верхняя часть земляного полотна. Весной грунт оттаивает быстрее под дорожной оде­ждой, чем на обочинах и откосах, поэтому в средней части земляного полотна скапливается свободная вода, не имеющая выхода. В этот период увеличивается опасность разрушения дорожной одежды.

Разрушения к повреждения земляного полотна и дорож­ной одежды возникают главным образом вследствие ослабле­ния прочности грунтов в результате повышения влажности. Источниками увлажнения грунтов являются (рис. 6.1): атмо­сферные осадки 1 длительно застаивающаяся

Рис. 6.1. Источники увлажнения земляного полотна

1 – атмосферные осадки; 2 – поверхностная вода; 3 – капиллярная вода; 4 – парообразная вода; 5 – пленочная вода

поверхностная вода 2, накапливающаяся а кюветах и резервах, не имеющих стока, и просачивающаяся внутрь земляного полотна; капил­лярная вода 3, поступающая снизу по капиллярным порам из увлажненных слоев грунта; парообразная вода 4, поступаю­щая из более теплой зоны и конденсирующаяся в слоях грун­та с низкой температурой, пленочная вода 5, содержащаяся в грунте земляного полотна.

В четвертый период после оттаивания происходит по­степенное просыхание земляного полотна, т.е. уменьшается влажность, и восстановленное плотности и прочности грунта. В этот период источником пополнения влаги являются атмо­сферные осадки. Приток воды снизу от подземных вод уменьшается, а в некоторых случаях прекращается. Для пе­риода характерны минимальная влажность и максимальная плотность грунтов земляного полотна.

ЗИМНЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

9.1. Особенности проезда и требования к состоянию автомобильных дорог зимой

Зимний период в России весьма продолжителен. На преобладающей части страны зимние осадки в основном выпадают в виде снега с образованием устойчивого снежного покрова. Погодные условия зимнего периода суровы. Они характеризуются низкой температурой воздуха, высокой скоростью ветра при метелях, большой частотой и длительностью метелей. Низкие температуры способствуют большой подвижности снежного покрова, поэтому метели переносят огромные количества снега.

Снегопады, метели и лавины образуют на дорогах снежные отложения. При соответствующих погодных условиях зимой на дорогах появляются ледяные отложения разной толщины и структуры. Широко распространена гололедица в виде тонкой (1...3 мм) стекловидной пленки. Встречаются наледи - мощные скопления льда, возникающие на ледяном покрове водоемов, в мерзлом грунте или непосредственно на проезжей части дороги.

В зимний период часты туманы. Помимо обычных туманов, образующихся при встрече холодного и теплого атмосферных фронтов, зимой в районах с устойчивыми низкими отрицательными температурами возникают морозные туманы, которые держатся по 5...8 суток и более. Видимость в таком тумане обычно не превышает 100 м, а в отдельных случаях ограничивается 10 м.

При снегопадах и метелях по мере накопления снега на покрытии скорость автомобилей сначала снижается, а затем движение прекращается совсем (рис. 9.1). Согласно исследованиям М.Г. Лазебникова, проезд, автомобилей очень затрудняется, если толщина слоя снега на покрытии станет равной высоте дорожного просвета. Препятствия движению

Рис. 9.1. Зависимость между скоростью движения и толщиной рыхлого снега на дороге: 1 - легковые автомобили; 2 - легкие грузовые; 3 - средние грузовые.

создаются трением заднего моста о снег и волочением снежной массы под автомобилем.

В России максимальный дорожный просвет у автомобилей ограниченной проходимости (двух- и трехосные автомобили с неведущей передней осью) составляет у грузовых автомобилей 220 ..300 мм, у легковых 170...210 мм. У автомобилей повышенной проходимости (двух-трехосные со всеми едущими осями) дорожный просвет равен у грузовых автомобилей 300...400, у легковых - 220...260 мм. При погружении автомобилей в рыхлый снег на глубину 1,5 дорожного просвета и более движение становится невозможным.

Снежные отложения, образующиеся при снегопадах и метелях имеют разную толщину и плотность. Наименьшая толщина отложений бывает при спокойных (без ветра) снегопадах. В равнинных районах России, особенно в районах с континентальным климатом, удаленных от морских побережий, толщина слоя, выпадающего за один снегопад, составляет чаще всего 1...5 см. Иногда за один снегопад выпадает 6... 15 см снега и в редких случаях 16...35 см. В горных районах снегопады гораздо обильнее: иногда за один снегопад образуется слой толщиной до 1 м. Свежевыпавший сухой, рыхлый снег обычно имеет плотность от 0,07 до 0,12 г/см³; если выпадает влажный или мокрый снег, его плотность может достигать 0,2...0,25 г/см³.

Метелевые отложения, называемые снежными заносами, имеют значительно большие объемы, толщину и плотность. На нулевых местах (участках с нулевыми отметками) и малых насыпях толщина снежных отложений, образуемых метелями, чаще всего составляет 0,6..