Автореферат (Обоснование границ дорожно-климатических зон и расчетных характеристик крупнообломочных грунтов при проектировании дорожных одежд в условиях Республики Таджикистан), страница 2

Москва, Россия,11 декабря 2017 г.), 76-й и 77-й международных научно-методических и научноисследовательских конференциях МАДИ в 2018 г. и 2019 г. и на заседаниикафедры «Изыскания и проектирование дорог» МАДИ 15-го мая 2019 года.Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано восемьнаучных статей, в том числе две публикации в ведущих научных рецензируемыхизданиях, входящих в перечень ВАК при Минобрнауки РФ.Структура и объём работы. Диссертационная работа объемом 156страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключенияи списка литературы из 123 наименований работ российских и зарубежныхисследователей. Работа иллюстрирована 56 рисунками, имеет 39 таблиц.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении показана актуальность темы исследования, степень ееразработанности, сформулированы цель и задачи диссертационной работы,научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы,положения, выносимые на защиту, а также апробация работы и публикации.В первой главе проанализированы особенности развития и функционирования автомобильных дорог страны, этапы совершенствования методоврасчета дорожных одежд.Анализ состояния дорожной сети показывает, что автомобильные дорогиI категории в Таджикистане полностью отсутствуют, а дороги II категориисоставляют всего 3,5%.

Цементобетонные покрытия практически невстречаются, и только 31,8% дорог общего пользования имеют7асфальтобетонные покрытия. Данное обстоятельство обусловлено сложнымрельефом горной местности, при котором значительно увеличиваются объемыземляных работ, количество необходимых искусственных сооружений,обеспечивающих устойчивость откосов земляного полотна, и другихмероприятий, что ведет к удорожанию строительства в целом.Методика конструирования и расчета дорожных одежд в РеспубликеТаджикистан, несмотря на специфику горного региона и сложность природноклиматических факторов и грунтово-гидрологических условий, основывается наобщепринятых подходах, которые в основном приемлемы для равниннойместности.

В связи с этим возникает необходимость проведения дальнейшихисследований, особенно в части более полного учета природно-климатическихфакторов и уточнения расчетных характеристик грунтов рабочего слояземляного полотна и материалов конструктивных слоев дорожных одежд.Отсутствие расчетных характеристик крупнообломочных грунтов становитсяосновной причиной принятия неоптимальных технических решений припроектировании дорожных одежд.Во второй главе приведены природно-климатические условия региона,методика и результат уточнения границ дорожно-климатическогорайонирования Республики Таджикистан с учетом вертикальной зональности.Большой вклад в дорожно-климатическое районирование внесли ученые:В.Ф. Бабков, Л.

С. Берг, А. В. Гербурт – Гейбович, В.А. Давыдов, В.Н. Ефименко,И. А. Золотарь, В. Д. Казарновский, Л.А. Преферансова, И. А. Пузаков, В. М.Сиденко, А.А. Цернант, А.И. Ярмолинский и другие.В Средней Азии работы, связанные с дорожно-климатическимрайонированием, были выполнены в Казахском и Среднеазиатском филиалахСоюздорнии.Современные исследования, направленные на уточнение дислокацииграниц дорожно-климатических зон, представлены в работах С.В. Алексикова,А.О. Афиногенова, М.В. Бадиной, Т.В. Бобровой, В.В.

Боровика, А.К.Виноградского, О.Н. Гулько, В.А. Давыдова, А.А. Дубенкова, В.Н. Ефименко,С.В. Ефименко, В.Д. Казарновского, Б. Б. Каримова, А.М. Кулижникова, В.А.Лукиной, М.М. Магомедова, Т.В. Самодуровой, В.В. Ушакова, А.А. Цернанта,А.И. Ярмолинского, В.А. Ярмолинского и многих других.В качестве основных материалов по разработке карты и уточнению границдорожно-климатических зон были обобщены данные многолетнего наблюдения(с 1960 по 2016 гг.) на 47 метеорологических станциях Республики Таджикистан.Многообразиеприродныхособенностейгорныхместностей,обусловленных вертикальной зональностью, определяет различные условияработы конструкций дорожных одежд и требует уточнения границ дорожноклиматических зон.8Количество осадков, ммОсновным критерием разделения дорожно-климатических зон вширотном направлении является водно-тепловой режим земляного полотна,который зависит от количества выпадающих осадков, дефицита влажности итемпературы воздуха.

В горных и высокогорных районах Таджикистана такойподход не всегда дает очевидный результат, так как распределениесреднегодового количества осадков по высоте крайне неравномерно (рисунок 1)и зависит от экспозиции склона, на котором расположена метеостанция,направления ветра и других факторов.180016001400120010008006004002000y = -6E-11x4 + 7E-07x3 - 0.0026x2 + 3.599x - 782.74R² = 0.4277050010001500200025003000350040004500Высота расположения метеостанции над уровнем моря, мДанные наблюдения метеостанцииСреднегодовое количество осадковРисунок 1.

Изменение среднегодового количества осадков от высотынад уровнем моряВ качестве основного фактора, определяющего разделение территорииТаджикистана на дорожно-климатические зоны, необходимо выделитьсреднеиюльскую максимальную температуру воздуха, которая влияет натемпературу покрытия, так как закономерность её изменения с высотой являетсялинейной (рисунок 2).При уточнении границ дорожно-климатических зон была выполненаматематическая обработка материалов исследования. Учитывая преимуществаприменения данного метода, полученазависимость среднеиюльскоймаксимальной температуры воздуха () от таких факторов, как: широта (1 ),долгота (2 ), высота над уровнем моря (3 ), среднеянварская минимальнаятемпература воздуха (4 ), годовое количество осадков (5 ), высота снежногопокрова (6 ) и средняя скорость ветра (7 ). Коэффициенты парной корреляцииуказывают, что между и факторами 1 , 2 , 5 и 6 имеются достаточно низкиезначения (все коэффициенты по модулю ниже 0,3), то есть связь – минимальная.Весьма высокая связь наблюдается между и фактором 3 – высотой надуровнем моря (3 = −0,954), высокая связь отмечается между и переменным4 – среднеянварской минимальной температурой воздуха (4 = 0,771), нопоскольку существует заметная зависимость между переменными 3 и 4(34 = −0,785), в данном случае рекомендуется один из факторов исключитьиз рассмотрения, т.е.

достаточно учесть фактор 3 . Также наблюдается средняясвязь между и фактором 7 – средняя скорость ветра (7 = 0,596).9Температура воздуха, °С50y = -0.0062x + 40.963R² = 0.9140302010y = -0.0044x - 5.9349R² = 0.610-10-20-30-4005001000150020002500300035004000Высота расположения метеостанции над уровнем моря, м4500Данные наблюдений метеостанции (июль)Данные наблюдений метеостанции (январь)Средне июльская температура воздухаСредне январская температура воздухаРисунок 2. Зависимость температуры воздуха от высоты метеостанциинад уровнем моряАнализ парных коэффициентов корреляции показывает, что врассмотрение можно включить только два фактора 3 и 7 . В итоге посленахождения неизвестных коэффициентов получаем уравнение множественнойлинейной регрессии следующего вида:расч = 42,0912 − 0,00583 − 0,39237 .(1)В данном случае коэффициент корреляции фактора 7 = 0,596, и этосвидетельствует о его средней силе связи.

Исходя из этого, построена парнаярегрессионная зависимость между – среднеиюльской температурой воздуха и3 – высотой расположения объекта.Таким образом, после нахождения неизвестных коэффициентов линейнойрегрессии получим уравнение следующего вида:расч = 40,9628 − 0,00623 .(2)Коэффициент детерминации в данном случае равен 2 = 0,910 (91,0%).Сравнение коэффициентов детерминации между множественной и парнойрегрессией показывает, что при исключении фактора 7 – средняя скоростьветра, качество построенной регрессионной модели в целом снижается всего на1%.

Это позволяет сделать следующие выводы:– основным фактором, определяющим среднеиюльскую максимальнуютемпературу воздуха, является высота расположения объекта над уровнем моря;– влияние средней скорости ветра на температуру воздуха незначительно(7 = 0,596), так как кроме скорости еще следует учитывать направлениедвижения ветра, которое зависит от рельефа местности.10В результате зависимость максимальной температуры воздуха расч отвысоты расположения объекта – ℎ может быть представлена в виде:расч = 40,9628 − 0,0062ℎ.(3)Согласно формуле (3), среднеиюльская максимальная температуравоздуха уменьшается на 0,62°С при поднятии над уровнем моря по склонам накаждые 100 м. Данное положение позволяет предложить температурныйпоказатель дорожно-климатических зон Таджикистана, который приведен втаблице 1.Таблица 1Характеристика дорожно-климатических зон Республики ТаджикистанСреднеиюльскаяДорожноАбсолютные высоты зонымаксимальнаяклиматическая зонанад уровнем моря, мтемпература воздуха, °СIIСвыше 4500Менее 12,9III3000 – 4700От 12,9 до 22,3IV1500 – 3200От 22,3 до 30,4Vдо 1700Более 30,4На основании среднеиюльской максимальной температуры воздуха ивысотной зональности, применяя методы математического моделирования, атакже используя функционал современных программ для создания цифровоймодели местности (к примеру, AutoCad Civil 3D), по координатам и высотамрасположения местностей разработана карта вертикального дорожноклиматического районирования территории Республики Таджикистан, котораяпредставлена на рисунке 3.В третьей главе проведены исследования деформационных свойствкрупнообломочных грунтов.

Вопросам исследования физико-механических идеформационно-прочностныхсвойствкрупнообломочныхматериаловпосвящены работы Л.А. Авакяна, А.К. Бируля, М.Н, Гольдштейна, Э.М.Доброва, М.И. Ибрагимова, Н.Н. Иванова, Б.Б. Каримова, Н.Н. Маслова, Е.М.Сергеева, Р.Г. Тулинова, Н.А. Цытовича и других ученых.Автором был проведен цикл полевых и лабораторных работ по изучениюдеформационных характеристик (модуль упругости и модуль деформации)некоторых разновидностей крупнообломочных грунтов, используемых длястроительства нежестких дорожных одежд в условиях Таджикистана. Оценкаэтих характеристик выполнена с помощью штамповых испытаний (диаметром300 мм) статическим и динамическим (портативным прибором HMP LFG-SD)методом нагружения, а также в лабораторных условиях на приборе БСУ-1.Рисунок 3.

Карта вертикального дорожно-климатического районирования территории Республики Таджикистан1112Статические измерения деформационных свойств грунтов жесткимштампом выполнены по методике, приведенной в ОДМ 218.5.007-2016«Методические рекомендации по определению модуля упругости статическимштампом».Результаты статистической обработки полученных данных для грунтоврабочего слоя земляного полотна и материалов основания дорожных одеждстатическим штампом при доверительной вероятности = 0,95 приведены втаблице 2.Таблица 2Результаты статистической обработки деформационных характеристик грунтовземляного полотна и материалов нижнего слоя основания№п/пНаименование иназначение грунтаСреднеарифметическоезначение, МПаСреднеквадратичноеотклонениеКоэффициентвариации, %Расчетноезначение,МПа1ГПС С-4 –нижнийслой основания313,4 / 123,526,2 / 20,78,3 / 16,7297,2 / 110,72Галечник – слойнасыпь231,2 / 111,722,5 / 16,59,7 / 14,7217,3 / 101,53Галечник –земполотно243,6 / 111,442,0 / 23,517,2 / 21,1209,1 / 92,14Лессов.