Delist.ru

Оценка условий и эффективности работы боковых водоотводных канав автомобильных дорог (19.10.2009)

Автор: Ву Туан Ань

На основе натурных наблюдений расчётным методом получены реальные значения показателя гидравлического трения стенок и дна кюветов (коэффициента гидравлической шероховатости) (для Республики Вьетнам).

Практическая ценность.

Состоит в разработке рекомендаций по совершенствованию расчёта поперечного сечения кюветов и мер по их содержанию, позволяющих повысить эффективности работы боковых водоотводных канав и тем самым улучшить осушение грунта земляного полотна автомобильных дорог. Для территории Республики Вьетнам определены зоны обязательного строительства боковых водоотводных канав.

Реализация работы. Результаты проведённых исследований и рекомендации были использованы при разработке проекта для объекта вьетнамской компании ОАО «Консультация, проектирование и контроль качества сооружений», института стратегии и развития транспорта и компании ОАО «Инвестиции и передачи транспортной технологии» в разделе проектирования и эксплуатации автомобильных дорог во Вьетнаме.

Личный вклад автора.

Диссертационная работа полностью выполнена её автором: теоретические исследования, лабораторные гидравлические исследования, обследование состояния кюветов вдоль автомобильных дорог, обобщение и анализ полученных результатов выполнены в России (МАДИ/ГТУ/). Выбор участков дорог для изучения работы кюветов во время дождей, обследование состояния кюветов на автомобильных дорогах в районах с муссонным климатом, натурные экспериментальные исследования работы кюветов во время дождей, оценка влажности грунта земляного полотна автомобильных дорог проведены во Вьетнаме (ХИКиТ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции МАДИ (ГТУ) в 2008 г., на заседании «Дискуссионного клуба молодых учёных» МАДИ (ГТУ) в мае 2009 г., на Первом Всероссийском Дорожном Конгрессе (Москва, январь 2009 г.), на заседаниях кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ (ГТУ) в 2007 – 2009 г.г.

На защиту выносятся:

Результаты исследований влияния загрязнений, находящихся в кювете, на параметры водного потока – глубину, скорость, расходную характеристику, пропускную способность.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по оценке значений коэффициента гидравлической шероховатости дна и стенок кюветов.

Результаты исследований увлажнения грунта водой из кюветов.

Публикации. По результатам исследования опубликованы четыре печатные работы в профильных изданиях, в том числе 1 в журнале, находящемся в списке ВАК РФ, 1 – в зарубежном журнале, в которых отражены все основные положения диссертационной работы.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 171 страницу машинописного текста, включая 79 рисунков, 37 таблиц, 6 приложений. Список использованной литературы насчитывает 103 наименования.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследований, сформулирована цель, показаны научная новизна работы и практическая значимость.

Глава 1 посвящена изучению состояния вопроса в области осушения земляного полотна, роли и значению боковых водоотводных канав.

Боковые канавы – кюветы – наиболее массовые гидротехнические сооружения, предназначенные для осушения земляного полотна автомобильных дорог. Рассчитывают их на объём стока с прилегающих к автомобильной дороге территорий:

,       (1)

Расчётный расход определяем по выражению:

- интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин;

F – площадь водосбора, км2;

? – коэффициент потерь стока;

? – коэффициент редукции, вычисляемый по формуле:

В зависимости от рельефа местности, местных строительных и других условий разработано много видов водоотводных канав (рис. 1).

Рис. 1. Виды водоотводных канав:

а – канавы, совмещенные с боковыми резервами: б – трапецеидальные и треугольные боковые канавы; в – нагорные канавы у выемок; 1 – кювет-резерв; 2 – берма; 3 – резерв; 4 – банкет; 5 – нагорная канава; 6 – отвал

Канавы проектируют и строят с различными типами укреплений дна и стенок – от грунтовых до монолитного цементобетона. Тип укрепления выбирают в зависимости от уклона местности.

Исходя из типа выбранного укрепления, производится гидравлический расчёт параметров поперечного сечения кювета, точнее той его части, которая предназначена для пропуска водного потока.

Расчёт основан на использовании классических положений гидравлики открытых потоков:

– площадь поперечного сечения потока на участке равномерного движения; R0 – гидравлический радиус, м; i0 – продольный уклон дна канавы,0/00; С – коэффициент Щези.

Форма поперечного сечения выбирается в зависимости от местных условий, обычно трапецеидальная или треугольная.

Фактический гидравлический расчёт ведётся «методом подбора»

- число Рейнольдса >500).

, для которых рассчитаны специальные таблицы.

Уже длительное время боковым канавам в технической литературе не уделяется внимания. По этой причине в 2006-2008 гг. было проведено натурное обследование кюветов на автомобильных дорогах. Цель – оценить технические состояния кюветов и их способность к водоотведению. Обследование проведено на автомобильных дорогах России, Польши и Республики Вьетнам. Было установлено, что почти на всех автомобильных дорогах кюветы находятся в неудовлетворительном техническом состоянии – в них скапливаются и не убираются техногенные, бытовые и биологические загрязнители (автомобильные шины, мусор, трава, кустарник, даже деревья), препятствующие протеканию воды, вплоть до полного перекрытия канавы. Очень часты случаи перекрытия кюветов насыпями въездов (во дворы, на улицы в населённые пункты), съездов (на местные дороги) и т.п. Эти места всегда густо зарастают, захламляются, так что положенная перепускная труба, как правильно d не более 0,5 м, полностью теряет пропускную способность. Вода в кювете останавливается, её уровень поднимается и грунт земляного полотна переувлажняется (рис. 2). Обследование показало, что фактическое состояние кюветов значительно отличается от расчетного. Уход за кюветами практически не ведётся (уборка мусора, окашивание травы и т.д.).

Рис. 2. Разрушение покрытия автомобильных дорог

В таких условиях кювет уже не выполняет свои функции – транспортировка воды, а превращается в резервуар с застойной или очень медленно текущей водой. Осушение грунта земляного полотна не происходит. Наоборот, происходит увлажнение грунта (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Влажность грунта земляного полотна.

Примечание: Относительная влажность в самом сухом месяце

Относительная влажность в самом влажном месяце

загрузка...