Диссертация (Экспериментальное обоснование использования геоматов с полимерным вяжущим), страница 2

Полученныерезультаты свидетельствуют об эффективности использования геомата,заполненногощебнемибитум-полимернымвяжущимвкачествепротивоэрозионного материала для защиты грунтовых откосов. Результатыисследованиймогутбытьиспользованыдляпроектированиягидротехнических сооружений с применением данного противоэрозионногопокрытия.

Применение геомата с заполнителем может служить современнойальтернативойиспользуемыхприменениядлязащитыустаревшихоткосовотаналогичныхводнойматериалов,эрозии,чтобудетспособствовать повышению экономической целесообразности использованияпротивоэрозионного защитного покрытия.Методология и методы исследования. Теоретические расчётывыполнялись на основе существующих теорий, положений и опытаисследований в данных направлениях. Экспериментальные модельныеисследования выполнялись в масштабе натуральной величины с отношением1:1 в лабораторных условиях.Личный вклад автора.

Автором лично разработан план исследования,сделаны и доработаны экспериментальные установки и полотно геомата,заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим. Автор самостоятельновыполнилэкспериментальныеэкспериментальныхданных.исследования,Автороманализсамостоятельноинаписанрасчёттекстдиссертации.Положения, выносимые на защиту:- результаты проведённого анализа противоэрозионных защитныхкреплений, в том числе и современных геосинтетических;-результатыэкспериментовпоопределениюкоэффициенташероховатости бесшовного противоэрозионного покрытия;-результаты исследования пульсационных характеристик;- результаты экспериментов по определению коэффициента фильтрации при напорном и свободном режиме;8- результаты исследований коэффициента трения тр с песчанымгрунтом в насыщенном и ненасыщенном водой состоянии.Степень достоверности результатов исследований.

Достоверностьосновных положений и выводов обусловлена большим количествомпроанализированнойнаучнойлитературы,большимколичествоэкспериментов и экспериментальных данных, полученных с применениемметодик, разработанных специально для данного исследования на основеизвестныхметодик,использованиемизмерительныхприборовивспомогательного оборудования при проведении физических экспериментов,использованием высокоточного программного обеспечения для минимизациипогрешности при расчётах. Полученные данные сопоставлялись с известнымиметодиками и проектными решениями.

При проведении исследованийиспользовались строительные нормы и правила, ведомственные и отраслевыедокументы.Апробациярезультатов.Основныеположенияирезультатыисследований диссертации обсуждались и были доложены на конференциях:Международная научная конференция молодых учёных и специалистов,посвящённая 150-летию РГАУ-МСХА имени К.А.

Тимирязева, (г. Москва 2-3июня 2015г.); Международная научная конференция молодых учёных испециалистов, «Наука молодых – агропромышленному комплексу», (г. Москва1-3 июня 2016 г.); Международная научная конференция молодых учёных испециалистов, посвящённая 100-летию И.С. Шатилова, (г. Москва 6-7 июня2017 г.); Международная научно-практическая конференция, посвященная130-летию Н.И. Вавилова, (г. Москва 5-7 декабря 2017 г.); Международнаянаучная конференция молодых учёных и специалистов, посвящённая 150летию со дня рождения В.П. Горячкина, (г. Москва 5-6 июня 2018 г);Международная научно-практическая конференция, «Мелиорация земель –неотъемлемая часть восстановления и развития АПК Нечерноземной зоныРоссийской Федерации», (г. Москва 24-25 октября 2018 г.); Двенадцатая9научно-техническая конференция «Гидроэнергетика.

Гидротехника. Новыеразработки и технологии», (г. Санкт-Петербург 15-16 ноября 2018 г.).Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, изкоторых 4 работы опубликованы в журналах включенных в «Переченьрецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованыосновные научные результаты диссертаций на соискание ученой степеникандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук».Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит извведения, четырёх глав, заключения, списка литературы (116 источников изних 2 на иностранном языке) и четырёх приложений. Диссертация изложенана 211 страницах, содержит 75 рисунков и 13 таблиц.10ГЛАВА 1.

ОБЗОР КРЕПЛЕНИЙ И СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ,ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТКОСОВ ВГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ1.1. Водная эрозия и её воздействие на сооруженияВо время эксплуатации каналов, происходит процесс разрушенияповерхности грунтового откоса водным потоком, как самого канала, так и ещёв большей степени дождевыми водами.

Этот процесс называется воднойэрозией. Он сопровождается такими явлениями, как образование руселсосредоточенного течения дождевой воды на откосах, вынос грунта откоса врусло канала, размыв дна и откосов канала потоком, вследствие чего возможноформирование осерёдков и побочней, с последующим искривлением руслаканала в плане [104, 100]. Последствия от этих воздействий могут приводитьк аварийной ситуации и проблемам при эксплуатации сооружения, а также кполному его разрушению.Существуют три основных вида водной эрозии: капельная, плоскостнаяи линейная [114]. Каждый из видов эрозии сопровождается смывом илиразмывом почвы, чаще всего и того, и другого [63].

Капельная эрозиявозникает от удара капель о грунт, за счёт кинетической энергии капельпроисходит разрушение гранул грунта, она зависит от интенсивности дождя,крутизны и размера склона. Плоскостная эрозия возникает при стекании поповерхности откоса дождевых и талых вод, образующих сеть мелких потоков,формирующих сплошной водный поток.

При плоскостной эрозии происходитсмыв верхнего слоя почвы, такая эрозия малозаметна, приводит к образованиюсмытых и намытых почв, так же она имеет катастрофический характер из-замасштабности проявления. Линейная эрозия возникает в результатеконцентрации потока на узких участках откосов или склонов, это приводит кразмыву почв в глубину, вследствие чего образуются глубокие промоины.Линейная эрозия делится на глубинную и боковую.

При глубинной эрозиипроисходило разрушение дна русла водотока в глубину, при боковой эрозиипроисходит разрушение берегов из-за неравномерного распределения11скоростей в потоке. В каналах и на откосах могут одновременно происходитьразные процессы водной эрозии, донная эрозия по мере уменьшения уклонарусла начинает плавно переходить в боковую эрозию, в процессе которойпроисходит подмыв берегов.Эрозиягеологические,грунтаобусловленагидрологические,четырьмяосновнымигидродинамическиеифакторами:техногенные.Зачастую эти факторы взаимосвязаны.

Примеры воздействия водной эрозиипоказаны на Рисунок 1.1.а)б)в)Рисунок 1.1 – Фрагменты формирующегося оврага на отвале "Западный":а) часть оврага на поверхности отвала; б) средняя часть оврага; в) откоснаячасть оврага [42]12Размыв откосов гидротехнических сооружений. На откосах плотин,дамб и каналов может возникнуть водная эрозия. Причиной возникновенияэрозии могут быть: образования волн на поверхности воды, дождевые потоки,талые воды, которые влекут за собой размыв берегового откоса, верховогооткоса плотины или дамбы.

Процесс эрозии на откосах гидротехническихсооружений может нанести как незначительный вред, так и вывестисооружения из нормальной эксплуатации, или привести к его разрушению.Обычно процесс водной эрозии начинает возникать в наиболее ослабленныхместах сооружения, что приводит к прорыву водного потока, который влечётза собой разрушение грунтового откоса.

Примеры размыва гидротехническогооткоса показан на Рисунок 1.2.Рисунок 1.2 – Разрушение дамбы в результате размыва [7]Разрушениеразнообразныхнегидротехническихоткосов.Обрушения откосов возникают зачастую по причине водной эрозии. Воднаяэрозия наносит вред сооружениям, вследствие возникновения размывов от13дождевых потоков, талых вод и половодий. Размыв откоса может повлечь засобой разрушение сооружения, примыкающего к этому откосу, это можетбыть здание, дорожное полотно, ограждение и т.д. Пример разрушения откосапоказан на Рисунок 1.3.Рисунок 1.3 – Повреждения откоса автодороги ливневыми стоками,Владивосток [7]1.2.

Защитные облицовки откосовДля защиты грунтового откоса от неблагоприятных воздействий, такихкак атмосферные осадки, волны и течения применяются различные видыкреплений откоса. Вид крепления откоса подбирается исходя из условийэксплуатации откоса и технико-экономического сравнения вариантовкреплений.14На сегодняшний день применяется большое количество материалов,которые могут использоваться как по отдельности, так и комбинироватьсямежду собой. Основные виды креплений грунтовых откосов:1) Каменное2) Бетонное и железобетонное3) Асфальтовое и асфальтобетонное4) Геосинтетическое5) Биологическое6) ПрочиеКаменное крепление – выполняется в виде мощения или наброски напредварительной подготовке, которая является обратным фильтром.

Важнымфактором при возведении каменной наброски является размер и формакамней, от них зависит крутизна откоса, на сколько пустой окажетсявозводимая конструкция и какая будет осадка с течением времени. Такой видкрепленияобычновыполнятсяизкрупногокамня,твердыхневыветривающихся пород. Укрепление откоса в виде каменной наброски можетпроизводиться прямо в воду, это крепление не боится местных деформацийгрунта и осуществляется практически в любых условиях [70]. При укладкекамней ряды, как правило, разравниваются, пустоты заполняются камнями изболее мелкой фракции.

Применение этого вида облицовки считаетсяцелесообразными при расположении объекта строительства в близости отместорождения камня.Виды каменных креплений откосов:Полунабросные – это сочетание каменной наброски с сухойкладкой со стороны наибольшего напора на возводимое сооружение.Каменно-земляные – смешивание каменной наброски с грунтом.Каменная наброска с элементами сухой кладки из постелистогокамня.Примеры крепления откосов каменной наброской показаны на Рисунок1.4 и Рисунок 1.5.15Рисунок 1.4 – Конструкции укрепления каменной наброской. а — укладкаравномерным слоем; б — укладка с упором в виде призмы; в — укладка сбермой; г — с бермой и тюфячным укреплением [79]Рисунок 1.5 – Укрепление грунтового откоса каменной наброской на рекеВолга, Волгоградская область16Габионы — это контейнеры, выполненные из металлической сетки иликручёной оцинкованной проволоки [17].