ВУ Туан Ань

ОЦЕНКА УСЛОВИЙ И ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ БОКОВЫХ ВОДООТВОДНЫХ КАНАВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

(05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре строительства и эксплуатации дорог Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) и на кафедре транспорта и общественных работ Ханойского института транспорта и коммуникаций.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор

Немчинов Михаил Васильевич

Научный консультант: кандидат технических наук, профессор

Чан Туан Хиеп (ХИТиК)

Официальные

оппоненты: доктор технических наук, профессор

Казарновский Владимир Давидович

кандидат технических наук, доцент

Чистяков Игорь Владимирович

Ведущая организация: Институт Транспортного Строительства,

г. Казань

Защита состоится 19 ноября в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д212.126.02 при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42, телефон для справок (499) 155-93-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Автореферат разослан «19» октября 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

профессор, канд. техн. наук Н.В. Борисюк

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Защита земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения является важнейшей задачей, решаемой при их проектировании, строительстве и в период эксплуатации. Степень переувлажнения грунта земляного полотна и его естественного основания определяет его прочность и несущую способность и, в конечном итоге, прочность дорожной одежды, устойчивость земляного полотна по отношению к деформациям сдвига, вероятность образования общих и местных просадок, устойчивость по отношению к местным деформациям откосов.

Грунт земляного полотна и его естественного основания увлажняется поверхностными и грунтовыми водами, поступающими к земляному полотну при выпадении дождей, таянии снега, посредством фильтрации воды в грунте и капиллярного поднятия от уровня грунтовых вод, из постоянных и временных водотоков и водоёмов, пересекающих трассу дороги или расположенных рядом с ней. Исторически отработаны всего два основных, наиболее простых и экономически целесообразных технических решения сохранения требуемых физико-механических свойств грунта в требуемых рамках. Одно решение - сооружение земляного полотна в насыпи, т.е. подъём рабочей части грунта земляного полотна выше уровня капиллярного поднятия воды. При этом заметно увеличивается ширина полосы земли, занимаемой автомобильной дорогой и возникают проблемы, связанные с обеспечением устойчивости самого земляного полотна, с обеспечением безопасности движения автомобилей. Второе решение – строительство вдоль земляного полотна дороги боковых водоотводных канав – кюветов. Это решение используют в случаях строительства земляного полотна в нулевых отметках, в выемках и в насыпях малой высоты (т.е. когда высота насыпи не обеспечивает изоляцию дорожной одежды от капиллярной воды в грунте). Фактически везде, где есть возможность по условиям рельефа и увлажнения местности, второе решение является наиболее рациональным по всем показателям.

По этой причине боковые водоотводные канавы – кюветы – являются наиболее массовыми водоотводными (гидротехническими) сооружениями автомобильных дорог.

Основное назначение кюветов – собрать притекающую к ним поверхностную и, частично, грунтовую воду и транспортировать её к местам сброса – в водоёмы, водотоки, в достаточно удалённые от земляного полотна дорог пониженные места рельефа. Исходя из этого условия осуществляется проектирование кюветов - расположение трассы кювета, назначение продольного уклона, параметры поперечного сечения. Если первые два параметра - положение трассы и продольный уклон – определяются особенностями местности, то поперечное сечение кювета проектируется из условия быстрого водоотвода. Геометрические параметры поперечного сечения кювета назначают исходя из параметров протекающего по нему расчётного водного потока. Условия протекания воды по открытым руслам таковы, что на этот процесс помимо геометрических параметров очень большое влияние оказывают характеристики дна кювета и его боковых стенок. Поэтому при проектировании кюветов приходится решать вопрос их укрепления. Независимо от материала и способа укрепления дна и боковых стенок кювета их характеристики со временем, т.е. в процессе службы кювета, меняются и меняются настолько значительно, что могут, в некоторых случаях, вообще воспрепятствовать протеканию воды. В результате кюветы перестают выполнять свою основную функцию – транспортировку воды, и превращаются в резервуары для её сбора и хранения. В результате вода из кюветов идёт на переувлажнение грунта земляного полотна. В практике эксплуатации автомобильных дорог такие состояния кюветов фактически наблюдаются повсеместно. Существующие методы проектирования кюветов не учитывают этот факт.

Цель и задачи диссертационной работы.

Целью настоящей работы является повышение эффективности работы боковых водоотводных канав на основе опыта их фактического содержания с целью обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна автомобильных дорог в период эксплуатации дороги.

Для достижения поставленной цели необходимо:

Провести обследование автомобильных дорог с целью установления фактического состояния кюветов.

Изучить природно-климатические характеристики территории Республики Вьетнам для оценки целесообразности строительства боковых водоотводных канав вдоль автомобильных дорог в условиях жаркого муссонного климата.

Изучить влияние препятствий (загрязнений) , находящихся в кюветах, на параметры протекающего по ним водного потока. Оценить влияние наличия текущего водного потока в кювете на влажность грунта земляного полотна.

Разработать предложения по повышению эффективности работы боковых водоотводных канав с целью улучшения осушения грунта земляного полотна автомобильных дорог.

Научная новизна.

На основе натурных экспериментальных исследований впервые получены данные: о фактическом состоянии кюветов и характере загрязнений в период эксплуатации дорог и их влиянии на параметры потока воды в кювете – глубину, скорость, расходную характеристику и пропускную способность кювета; о влиянии водного потока, протекающего по кювету, на влажность грунта земляного полотна, о фактических скоростях протекания воды в кюветах.

Впервые выполнен анализ природно-климатических условий Республики Вьетнам в интересах дорожного строительства - осушения земляного полотна дорог с помощью кюветов.