Особенности конструирования дорожных одежд с армированным асфальтобетонным покрытием в условиях Сибири и Крайнего Севера

УДК 625.7

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С АРМИРОВАННЫМ АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ И КРАЙНЕГО СЕВЕРА

В.В. Сиротюк, доктор технических наук, профессор, Е.Ю. Крашенинин, преподаватель, СибАДИ

Аннотация. В статье рассматриваются некоторые принципы конструирования дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием, армированным геосинтетическими материалами. Предлагается ряд конструкций дорожных одежд для строительства, ремонта и реконструкции автомобильных дорог.

Введение

Зарубежный и отечественный опыт показывает, что строительство асфальтобетонных покрытий, армированных геосетками, позволяет существенно замедлить образование трещин в покрытии, уменьшить коллее-образование, снизить эксплуатационные затраты и увеличить срок службы покрытий. Некоторые рекомендации разрешают уменьшать толщину асфальтобетонного покрытия до 20 % при его армировании.

Однако опыт армирования покрытий не всегда позитивен, а негативные результаты, как правило, не анализируются и замалчиваются. Пока недостаточна отечественная нормативно-методическая база для конструирования и расчета дорожных одежд с армированными покрытиями. Ошибки при определении вида, марки и местоположения геосинте-тических материалов не только приводят к необоснованным затратам, но вместо положительных результатов могут привести к преждевременному ухудшению транспортноэксплуатационных показателей покрытий, что дискредитирует перспективную идею строительства армированных дорожных конструкций.

Постановка задачи

При проектировании конструкций дорожных одежд расчеты выполняются по предельным состояниям: по несущей способности, предельным деформациям, трещино-стойкости за период эксплуатации [1].

Для связных (монолитных) материалов, к которым относится асфальтобетон, критерием предельного состояния является нормальное горизонтальное растягивающее напряжение или горизонтальная относительная деформация удлинения вблизи подошвы слоя при его изгибе, возникающем от многочисленных воздействий колесной нагрузки. При возникновении в материале напряжений или деформаций, превышающих допустимые, в нижней наиболее растянутой зоне слоя, возникают и развиваются вверх трещины.

Достоверно измерять и прогнозировать накопление остаточных перемещений поверхности покрытия достаточно сложно. Поэтому вместо расчета по деформациям измеряют упругий прогиб и нормируют модуль упругости дорожной конструкции.

При конструировании дорожной одежды, кроме выбора материалов, можно выделить две основные задачи [2]:

- рациональное распределение этих материалов по глубине;

- рациональное распределение материалов по ширине проезжей части;

Метод решения

Асфальтобетонное покрытие, о котором идет речь в данной работе, это верхняя часть дорожной одежды, которая должна противостоять воздействию транспорта и погодноклиматических факторов, обеспечивать благоприятные условия движения (ровность и сцепные качества), сохранять сплошность и водонепроницаемость для предотвращения проникновения поверхностной воды к основанию и земляному полотну. Кроме того, сплошность покрытия обеспечивает более эффективное перераспределение нагрузок от автомобильного транспорта на основание дорожной одежды.

Рациональное распределение материалов по глубине должно устанавливаться исходя из закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния конструкции [3].

Максимальные пульсирующие растягивающие напряжения при изгибе от транспортных нагрузок формируются ближе к подошве пакета слоев из асфальтобетона, а максимальные вертикальные сдвигающие напряжения возникают в верхней части асфальтобетонного покрытия. Эти напряжения становятся наиболее опасны в жаркое время года, когда асфальтобетон в верхнем слое нагревается до 60-70оС. При этом его прочность значительно снижается, а коэффици-

ент Пуассона увеличивается. Это является одной из причин колееобразования.

При изменении температуры материала в нем возникают температурные растягивающие напряжения, наиболее опасные при низких отрицательных температурах, когда асфальтобетон более хрупок и значительно меньше способен к релаксации напряжений. Наибольшие температурные перепады наблюдаются в самом верхнем слое асфальтобетона, а наименьшие - в нижней части. Кроме того, нижняя часть может быть связана с основанием, имеющим другой коэффициент линейного температурного расширения. Эти явления вызывают внецентренное растяжение и коробление покрытия.

Если асфальтобетонное покрытие лежит на трещиновато-блочном основании, то в зоне трещин в основании возникают наибольшие прогибы дорожной одежды от силового воздействия, а значит и наибольшие напряжения в асфальтобетоне. В зоне трещин в основании формируются и наибольшие температурные напряжения в покрытии. При переходе колеса с края одной плиты на край другой на покрытие действуют сложные, так называемые «перерезывающие» нагрузки.

Комплекс этих воздействий и напряжений приводит к образованию отраженных трещин в покрытии в зоне трещин основания.

Рациональное распределение материалов по ширине проезжей части связано, во-первых, с учетом неравномерности распределения нагрузок по полосам движения и, во-вторых, с неодинаковой прочностью земляного полотна по ширине дороги.

На многополосных магистралях условия работы дорожной одежды на разных полосах не одинаковы, так как основная часть большегрузных автомобилей движется по крайней полосе, следовательно, несущая способность крайних полос должна быть больше, нежели остальных.

Большая часть дорог имеет водопроницаемое укрепление обочин, следовательно, значительная часть воды, стекающей с асфальтобетонного покрытия, впитывается в грунт земляного полотна, снижая его несущую способность.

При подтоплении земляного полотна влага может значительно увлажнять крайнюю часть насыпи, что приводит к уменьшению модуля упругости грунтового основания.

Следовательно, крайние полосы дорожной одежды работают в более сложных условиях, что следует учитывать при конструировании дорожных одежд.

Армирующий материал (арматура) предназначен для восприятия и перераспре-

деления напряжений, возникающих в слое асфальтобетона от суммарного воздействия силовых и температурных нагрузок. Арматура не может уменьшить или увеличить суммарные напряжения в армируемом материале. Она только сглаживает эпюру напряжений и распределяет их на большую площадь армируемого материала, тем самым снижает удельную нагрузку, приходящуюся на единицу площади (объема), и повышает предел прочности армированного материала на растяжение при изгибе.

При конструировании дорожных одежд следует различать армирующие и трещинопрерывающие прослойки. Их задачи различны, отличаются и требования к физикомеханическим свойствам геосинтетических материалов (хотя некоторые материалы, например: комбинированные геосетки, могут выполнять обе задачи).

Армирующий материал в асфальтобетоне призван:

- воспринимать и перераспределять нормальные горизонтальные растягивающие напряжения и предотвращать избыточную горизонтальную деформацию удлинения вблизи подошвы слоя при его изгибе, возникающие при кратковременных многократных воздействиях нагрузки от автотранспорта;

- воспринимать и перераспределять горизонтальные нормальные растягивающие напряжения и предотвращать избыточную горизонтальную деформацию, возникающие от длительно действующих температурных нагрузок.

Кроме того, арматура может уменьшать значение коэффициента бокового расширения, а, следовательно, и горизонтальные деформации сдвига, возникающие от вертикальных силовых нагрузок, препятствуя колееобразова-нию на асфальтобетонном покрытии.

Армирующий материал может выполнять свои функции только при соблюдении ряда основных условий.

1) Необходимо хорошее длительное сцепление арматуры с армируемым материалом для обеспечения перераспределения возникающих напряжений.

2) Прочность арматуры на растяжение должна быть значительно выше прочности армируемого материала с учетом усталостных явлений от многократных кратковременных силовых воздействий. В противном случае теряется смысл армирования материала.

3) Модуль упругости арматуры должен быть выше, чем у армируемого материала. Иначе армируемый материал может получить избыточные горизонтальные деформации раньше, чем арматура воспримет и перераспределит растягивающие напряжения.

4) Прочность и деформативность армирующего материала должны быть стабильны во времени как при высоких, так и при низких отрицательных температурах и высокой влажности. Только в этом случае можно гарантировать длительную несущую способность армированного покрытия.

5) Арматура не должна обладать чрезмерной ползучестью для восприятия длительных температурных напряжений. Иначе она может либо не выдержать значительных длительных температурных напряжений, возникающих в асфальтобетоне при низких отрица-

Конструкции д

тельных температурах, либо релаксировать эти напряжения, утратив свое предназначение.

6) Арматура должна располагаться в слое армируемого материала с наибольшими растягивающими напряжениями.

7) Коэффициенты температурного расширения армируемого и армирующего материалов должны иметь близкие значения для выполнения первого условия.

В таблицах 1, 2 и 3 представлены рекомендуемые конструктивные решения по рациональному армированию покрытий дорожных одежд геосеткой и композитом.

Таблица 1

южных одежд

№ конструк струк- ции Схема конструкции Наименование материалов, примерная толщина слоев И, см

1 2 3

Строительство

1 1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон, И = 4-5 см. 2. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, И = 6-10 см 3. Геосетка. 4. Асфальтобетон мелкозернистый с повышенной деформативностью, И = 3-4 см. 5. Щебень фракционный, И = 15-40 см. 6. Георешетка или композит. 7. Песок средний, И = 20-50 см.

2 1. Полимерасфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 4-6 см. 2. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, И = 8-12 см 3. Геосетка. 4. Асфальтобетон мелкозернистый с повышенной деформативностью, И = 3-4 см. 5. Смесь щебеночная, гравийно-песчаная, обработанная неорганическими вяжущими, тощий бетон, И = 18-24 см. 6. Грунт, обработанный неорганическими вяжущими, И= 14-24 см.

3 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 4-8 см. 2. Геосетка. 3. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, И = 8-12 см. 4. Щебень фракционный, И = 15-40 см. 5. Георешетка или композит. 6. Песок средний, И = 20-50 см.

4 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 6-8 см. 2. Геосетка. 3. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, И = 8-12 см. 4. Смеси или грунты, обработанные неорганическими вяжущими (по ГОСТ 23558-94), тощий бетон, И = 20-24 см. 5. Песчано-гравийная смесь, И = 20-40 см.

Реконстру кция и ремонт

5 ИИЬ 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 6-10 см. 2. Геосетка. 3. Старое трещиновато-блочное асфальтобетонное покрытие. 4. Щебеночное основание старой дорожной одежды. 5. Подстилающий слой старой дорожной одежды.

Окончание таблицы 1

1 2 3

6 зЕ 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, h = 6-10 см. 2. Геосетка. 3. Полоса из геокомпозита. 4. Полоса над трещиной из термопрофилированного асфальтобетона, либо полимерасфальтобетон, уложенный в полосу, полученную холодным фрезерованием її = 4-5 см. 5. Старое асфальтобетонное покрытие с поперечными трещинами. 6. Укрепленное основание старой дорожной одежды с поперечными трещинами. 7. Подстилающий слой старой дорожной одежды.

7 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, її = 6-10 см. 2. Геосетка. 3. Полимерасфальтобетон, либо асфальтобетон с повышенной деформатив-ностью, її = 4-5 см. 4. Старое трещиновато-блочное асфальтобетонное покрытие. 5. Щебеночное основание старой дорожной одежды. 6. Подстилающий слой старой дорожной одежды.

8 ИДЯ 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, її = 6-10 см. 2. Геосетка. 3. Термопрофилированный асфальтобетон її = 4-5 см. 4. Старое трещиновато-блочное асфальтобетонное покрытие. 5. Щебеночное основание старой дорожной одежды. 6. Подстилающий слой старой дорожной одежды.

9 + + * + V |рг 1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон, Іі=4-5см. 2. Геосетка. 3. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, її = 6-8 см. 4. Полимерасфальтобетон, либо асфальтобетон с повышенной деформатив-ностью, її = 3-5 см. 5. Полоса из геокомпозита. 6. Полоса над трещиной из термопрофилированного асфальтобетона, либо полимерасфальтобетон, уложенный в полосу, полученную холодным фрезерованием, її = 4-5 см. 7. Старое трещиновато-блочное асфальтобетонное покрытие. 8. Трещиновато-блочное укрепленное основание старой дорожной одежды. 9. Подстилающий слой старой дорожной одежды.

10 1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон, Іі=4-5см. 2. Геосетка. 3. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, її = 6-8 см. 4. Геосетка. 5. Термопрофилированный асфальтобетон її = 4-5 см. 6. Старое трещиновато-блочное асфальтобетонное покрытие. 7. Щебеночное основание старой дорожной одежды. 8. Подстилающий слой старой дорожной одежды.

11 . МтЖй 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, її = 6-8 см. 2. Геосетка. 3. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, її = 8-10 см. 4. Полоса из геокомпозита. 5. Уступы или разрушенные стыки, выровненные мелкозернистой или песчаной асфальтобетонной смесью. 6. Старые железобетонные или цементобетонные плиты. 7. Полосы из геоткани под швами. 8. Подстилающий слой из песка или земляное полотно из мелкого песка.

12 1 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 6-8 см. 2. Геосетка. 3. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, И = 8-10 см. 4. Старые железобетонные или цементобетонные плиты. 5. Монтажный слой и основание старой дорожной одежды.

В этих конструкциях реализованы основные требования, указанные выше.

В конструкциях 1, 2, 7, 9 и 13А предложено устраивать дополнительный тонкий нижний слой из асфальтобетона с повышенной де-формативностью. Эффективность такого конструктивного решения подтверждают исследования А.О. Сааля, Б.С. Радовского, А.Е. Мерзликина [4]. Этот слой позволяет обеспечить хорошее сцепление арматуры с армируемым материалом, что способствует их совместной работе на растяжение при изгибе. В результате повышается стойкость покрытия к многократным силовым нагрузкам, к образованию отраженных и усталостных трещин.

В конструкциях 8, 10 и 14А роль дополнительного слоя выполняет слой из восстановленного асфальтобетона с добавлением вяжущего методом термопрофилирования.

Конструкция 5 часто встречается на практике, однако она менее эффективна как с точки зрения повышения прочности на изгиб асфальтобетонного покрытия, так и повышения его температурной трещиностойко-сти. Менее эффективны и конструкции, в которых геосетка укладывается непосредственно на старое цементобетонное покры-

Конструкции

тие перед устройством верхних слоев из асфальтобетона. Это объясняется тем, что крайне сложно выполнить требование по обеспечению прочной и длительной связи арматуры с армируемым материалом: не может эффективно работать арматура, «приклеенная» битумом к растянутой зоне плиты или балки, а не находящаяся непосредственно в растянутой зоне самого армируемого материала. В этих случаях геосетка может до некоторой степени выполнять функцию по уменьшению отраженного тре-щинообразования, однако для выполнения этой задачи имеются более эффективные и менее дорогие геотекстильные материалы.

«Санация» старых трещиновато-блочных асфальтобетонных покрытий только с помощью полос из геосетки шириной 1-1,5 м, укладываемых на трещины, далеко не всегда дает положительные результаты. В регионах с суровыми климатическими условиями температурные трещины на новом покрытии образуются рядом со старыми трещинами уже через год. Кроме того, полосы из геосеток часто сдвигаются асфальтоукладчиком с образованием волн и складок в процессе укладки асфальтобетонного слоя.

Таблица 2

дорожных одежд

№ кон- струк- ции Схема конструкции Наименование материалов, примерная толщина слоев її, см

старая одежда уширение

1 2 3 4

Уширение старой дорожной одежды

13 • і б Старая одежда Уширение . '  ' '  ' 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 6-8 см. 2. Геосетка. 3. Полоса из геокомпозита над стыком.

4. Полимерасфальтобетон, либо асфальтобетон с повышенной де-формативностью, 1=4-5 см. 5. Старое асфальтобетонное покрытие. 6. Щебеночное основание старой дорожной одежды. 7. Подстилающий слой старой дорожной одежды. 4. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, 1= 8-12см. 5. Щебень фракционный, 1 = І5-40 см. 6. Георешетка или композит. 7. Песок средний, 1 = 20-50 см.

14 1. Асфальтобетон плотный, мелкозернистый, И = 6-8 см. 2. Геосетка. 3. Полоса из геокомпозита над стыком.

1 1 А - Старая I Б - Ушире-одежда | ние  Г-у 'V: ' ' ^ ыФФФФФФФФФФ 4. Термопрофилированный асфальтобетон, И= 4-5 см. 5. Старое трещиновато-блочное асфальтобетонное покрытие. 6. Трещиновато-блочное укрепленное основание старой дорожной одежды. 7. Подстилающий слой старой до- 4. Асфальтобетон пористый, крупнозернистый, 1= 8-16см 5. Смеси или грунты, обработанные неорганическими вяжущими (по ГОСТ 23558-94), тощий бетон, 1 = 20-24 см. 6. Песчано-гравийная смесь, 1 = 20-40 см.

рожной одежды.

В конструкциях 3 и 13Б укладывать армирующий материал под нижний слой асфальтобетонного покрытия на щебеночное основание менее эффективно, т.к. арматура не объединена с армируемым материалом. Повышение несущей способности этих дорожных одежд можно реализовать, разместив геосинтетический материал между щебеночным основанием и подстилающим слоем (рис.1).

При этом следует отметить, что если для армирования асфальтобетонных покрытий могут с успехом использоваться качественные прочные и малодеформативные стеклосетки и геокомпозиты на их основе, то для усиления распределяющей способности щебеночных оснований более эффективны жесткие синтетические плоские двухосные георешетки и геокомпозиты на их основе (например - георешетки SS30, SS40, выпускаемые фирмой Тенсар, и т.п.).

Рис.1. Схема, отражающая увеличение распределяющей способности щебеночного основания с георешеткой

Весьма эффективно дополнительное усиление оснований жесткими решетками в местах остановки транспорта, где время действия нагрузки на 2 порядка больше по сравнению с участками непрерывного движения. Эффективность этого конструктивного решения возрастает с увеличением термореологической чувствительности материала основания [3].

Следует предостеречь от использования геокомпозитов под верхним тонким слоем асфальтобетона на участках улиц и дорог где происходит интенсивное торможение или разгон автомобилей ввиду высокой вероятности сдвигов покрытия в жаркий период года.

В конструкциях 3, 4, 6, 9, 11, 12, 13Б и 14Б геосетка помещена под верхним слоем асфальтобетонного покрытия, наиболее подверженным

температурным воздействиям. Эта сетка будет препятствовать появлению температурных трещин зимой и колееобразованию летом, но ее вклад в повышение прочности покрытия на изгиб минимален. Поэтому снижать толщину покрытия за счет армирования в этом случае не целесообразно. Располагать геосетку в верхнем слое покрытия рекомендуется в дорожных одеждах, удовлетворяющих требуемой прочности по основным расчетным критериям.

В конструкции 10 армирующий материал размещен как в зоне воздействия наибольших силовых растягивающих напряжений, так и в зоне максимальных температурных растягивающих напряжений. Можно прогнозировать высокую долговечность дорожных одежд, построенных или отремонтированных по этой конструктивно-технологический схеме (с укладкой геосетки в нижний и верхний слои покрытия).

К сожалению, за последнее время существенно снизились объемы строительства дорожных одежд с укрепленными основаниями, хотя теория и практика эксплуатации автомобильных дорог, как за рубежом, так и в нашей стране подтверждает, что только укрепленные основания могут обеспечить возросшие требования к транспортно-эксплуатационным показателям асфальтобетонных покрытий.

В конструкциях 2, 4, 6, 9 и 14 наряду с армированным покрытием мы рекомендуем использовать укрепленные основания. Единственным непременным условием надежной работы таких конструкций является высокая технологическая культура производства работ в процессе строительства укрепленных оснований и покрытий.

Существует мнение о повышенном тре-щинообразовании в покрытиях дорожных одежд с основаниями, укрепленными минеральными вяжущими. Некоторые авторы считают, что со временем неминуемы и деструктивные явления в цементогрунте. Не вдаваясь в историческую полемику можно констатировать, что многие сотни километров дорожных одежд с цементоминеральными основаниями, построенные по рекомендациям Союдорнии, СибАДИ, ХАДИ, МАДИ, МГУ и др., от Сахалина до Калининграда успешно служат уже 40 и более лет.

Как правило, цементобетонные основания (конструкции 11 и 12) обеспечивают высокую несущую способность дорожных одежд. Ас-

фальтобетонные покрытия, укладываемые на эти основания, следует защищать от быстрого появления отраженных трещин над швами, укладывая армирующий материал на нижний выравнивающий слой из пористого асфальтобетона.

Не целесообразно укладывать асфальтобетонное покрытие (даже армированное) на це-

ментобетон, если плиты в зоне стыков имеют существенные вертикальные перемещения при воздействии колес автотранспорта. В настоящее время разработаны специальные технологии устранения этих перемещений. Если армировать асфальтобетонное покрытие полосами только над стыками плит, то трещины в нем появятся в неармированной зоне.

Таблица 3

Вариант многополосной дорожной конструкции с рациональным расположением армирующих слоев из геосетки по ширине и глубине

Схема дорожной конструкции

Элементы дорожной конструкции Разделит. Проезж полоса ая часть + краевые полосы Обочи на Откос

Слои дорожной конструкции Покры- тие 3-я полоса дви жения + краева полоса і- 2-я полоса 1-я полоса дви- Укрепле зя движения жения + краевая ная част полоса обочины обочинь н- Растительный ь грунт >1

етон мелкозернистый плотный

Г рунт

Г еосетка

Асфальтобе тон пористый, крупнозернистый

- | Г еосетка

Черный щебе нь, асфальтобетон с повышенной деформативностью ^ эунт

Основание

- | Георешетка или ком позит

Дополнительный слой основания

Грунт земляного полотна

В случае значительного разрушения цементобетонного покрытия перед укладкой выравнивающего слоя необходимо фрагментирование цементобетона на отдельные блоки «безопасных» размеров (менее 1 м) [5].

Опытное строительство показало, что бесполезно армировать асфальтобетонное покрытие любыми видами геосеток, если вся дорожная конструкция не соответствует требуемой прочности.

Следует учесть, что в таблицах 1, 2 и 3 даны только некоторые принципиальные конструктивные решения. Толщины и материалы слоев подбираются и определяются расчетом для каждого конкретного случая с учетом местных условий.

Выводы

И последнее, что следует отметить в этой статье, далеко не все отечественные и зарубежные геосетки, предлагаемые сегодня на Российском рынке, можно эффективно ис-

пользовать в качестве армирующего материала в асфальтобетоне. Наши исследования показали, что некоторые из них не обладают требуемой прочностью, могут существенно повреждаться при уплотнении асфальтобетона, часто встречаются излишне деформа-тивные геосетки и т.д.

Вопросы о выборе наиболее эффективных геосинтетических материалов для армирования асфальтобетонных покрытий, об особенностях расчета этих покрытий, технологии их устройства заслуживают специального обсуждения, и будут рассмотрены в отдельных публикациях.

Библиографический список

1. Проектирование нежестких дорожных одежд: ОДН 218.046-01. -М.: ФГУПС «Ин-формавтодор», 2001. -145 с.

2. Радовский Б.С., Супрун А.С., Козаков И.И. Проектирование дорожных одежд для

движения большегрузных автомобилей. -Киев: Будівельник, 1989. -168 с.

3. Мозговой В.В., Мерзликин А.Е., Мозговая Л.А. и др. Прогрессивные технологии капитального ремонта дорожных одежд. Каталог - справочник «Дорожная техника и технология». - С. Петербург, 2007. -С.126-139.

4. Радовский Б.С. Проблема повышения долговечности дорожных одежд и методы ее решения в США. Каталог - справочник «Дорожная техника и технология». -С. Петербург, 2006. —С.108-118.

5. Мозговой В.В. Научные основы обеспечения температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий // Дис. ... д-ра техн. наук. - Киев, 1996. -343 с.

Design of flexible pavements with reinforced asphalt overlays in climate conditions of Siberia and Far North

V.V. Sirotuk, E.Y. Krasheninin

Some principles of flexible pavement designing with a geosynthetic material in asphalt overlays are considered in the article. A number

of flexible pavements for constructing, repairing and reconstructing of road are given.

Рецензенты:

канд. техн. наук, доц. Сикаченко В.М., канд. техн. наук, доц. Малофеев А.Г.

Статья поступила 11.03.08 г.

УДК 574

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ НАЛИЧИЯ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

А.А. Соловьев, кандидат физико-математических наук, профессор, СибАДИ, М.Ю. Фатыхова, старший преподаватель, СибАДИ, Е.Б. Николаева, преподаватель, ОТИИ

Аннотация. В статье обоснована необходимость учета зарастания водных объектов при расчете скорости водотока, оказывающей существенное

влияние на качество воды.

Введение

В последнее время широко обсуждается вопрос о строительстве на реке Иртыш Омской низконапорной плотины [4]. Естественно, это определенным образом затронет интересы Ханты-мансийского автономного округа, Тюменской области и др. районов севера. Поэтому проектирование водно-хозяйственных систем (ВХС) становится все более актуальным.

Постановка задачи

Водохозяйственная система (ВХС) - это совокупность взаимодействующих источников воды, водохранилищ и водопользователей, соединенных сетью естественных и искусственных водотоков. Источниками воды служат речной сток, подземные воды, вода из опреснительных установок и т.д. В качестве основных водопользователей выступают организации и предприятия сельского хозяйства, промышленности, коммунального водоснабжения, энергетики, водного транспорта и др. Водохранилища играют роль накопительных емкостей, позволяющих перераспределять водные ресурсы во времени. Водотоки включают русла рек, каналы, трубопроводы и т.д. Водохозяйственные системы (ВХС) должны обеспечить потребности народного хозяйства в воде на базе имеющихся водных ресурсов [2, 3]. В соответствии с этим назначением системы необходимо наилучшим об-

разом направленно изменять ее параметры, распределять водные ресурсы и регулировать их качество, т.е. решать проблему развития ВХС. Влияние ВХС на характер протекания физических процессов и качество вод в водоемах и водотоках на любом уровне рассмотрения требует в процессе принятия решения исследовать как модели управления, так и модели, описывающие физические процессы при тех или иных условиях функционирования ВХС. Это процессы переноса воды и примесей, водный и солевой режим почв в районах орошения и зонах транспортировки воды, режим формирования водных ресурсов и т.д.

Методы решения

Построение потоковых моделей основывается на особенности ВРС, заключающейся в существовании сети с потоками в ней воды и примесей [2]. С этими потоками связаны зависимости, характеризующие условия и качество функционирования ВРС.

В потоковых моделях ВРС изображается сетью Г^^), геометрическое начертание которой согласуется со схематическим изображением моделируемой системы. Множество вершин J соответствует местам расположения источников, водохранилищ, соединений рек и каналов, изъятия и возврата воды и т.д. Множество дуг S изображает пользователей, участки рек и каналов. Сетью Г^^) моделируются все рассматриваемые элементы -