Приложение 1

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО ДОРОЖНОГО РАЙОНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Линейное дорожное районирование выполнялось в порядке опытноэкспериментальной проверки методики по заказам проектных организаций. В приложении представлены результаты и анализ моделирования по объекту: автомобильная дорога «Вилюй» от автомобильной дороги М-53 «Байкал» через Братск, УстьКут, Мирный до Якутска в Республике Саха (Якутия), на участке км 44+000 − км

55+600;

Инженерные изыскания, выполнены ОАО «ИркутскгипродорНИИ» в марте 2009 г. Метеорологические данные, характеризующие климат района изысканий, в основном представлены по ближайшей к району изысканий метеорологической станции Нюрба, открытой в 1933 г. По характеру растительного покрова описываемый район относится к зоне тайги, где основной лесообразующей породой является лиственница. Район изысканий находится в области сплошной многолетней мерзлоты, в пределах которой встречаются районы с мощной толщей рыхлых отложений. В геологическом строении широко развиты четвертичные отложения – озерно-ледниковые, аллювиальные гравийно-галечниковые грунты, пески различной крупности, суглинки и супеси, как с примесью, так и без примеси органических веществ, озерно-болотные образования, представленные маломощными (до 1,2 м) торфами. Основным водоносным горизонтом территории являются надмерзлотные воды. Физико-геологические процессы и явления, в основном, обусловлены наличием многолетнемерзлых грунтов, залегающих близко к дневной поверхности на глубине от 2,5 до 8,7 м. Многолетнемерзлые грунты твердомерзлые слабольдистые. Криогенная текстура массивная и слоистая. Согласно ВСН 84-89 категория просадочности грунтов – 2.

Основой для районирования послужили данные продольного разреза трассы дороги по 14-ти показателям. По результатам инженерного районирования на участке выделено 35 ИГЭ. В процессе реализации таксонометрического метода сформировано 11 ОТЕ, которые затем были объединены в 4 ЛДК.

Фрагменты расчетов показателей линейного дорожного районирования в программе MS Excel представлены на рис. П.1.1 − П.1.7. и в табл и-

цах П.1.1., П.1.2.

142

Значение показателей по пикетам (ландшафтный профиль)

Показатель	ПК0	ПК1		ПК2	ПК3	ПК4	ПК5	ПК6
Номер скважины	с-25				с-26			с-27
Уровень ВГВМГ ,м	3,8	3,9		3,9	4	3,7	3,5	3,3
Температура на глу-	-1,2	-1,1		-1,1	-1	-1,1	-1,2	-1,3
бине 4м, С
				Растительный слой
Толщина слоя, м							0,3	0,3
ИГЭ							1	1
							Почвенно	Почвенно
Вид грунта							расти-	расти-
							тельный	тельный
							слой	слой
			1-й слой грунта
Толщина слоя, м	1,4	1,4		1,3	1,3	1,3	1,2	1,2
ИГЭ	2	2		2	2	17	17	17
Состояние по влаж-	1	1		1	1	4	4	4
ности
	Супесь					Суглинок	Суглинок	Суглинок
		Супесь		Супесь	Супесь	легкий	легкий	легкий
Вид грунта	песчани-	песчани-		песчани-	песчани-	пылева-	пылева-	пылева-
	стая	стая		стая	стая	тый теку-	тый теку-	тый теку-
	твердая	твердая		твердая	твердая	чепла-	чепла-	чепла-
						стичный	стичный	стичный
Плотность грунта,	1,65	1,65		1,65	1,65	2,06	2,06	2,06
г/см3
Модуль деформа-	16.0	16,0		16,0	16,0	5,0	5,0	5,.0
ции, Мпа
Условное сопротив-	3,0	3,0		3,0	3,0	-	-	-
ление, МПа
Коэффициент порис-	0,65	0,65		0,65	0,65	0,54	0,54	0,54
тости
Группа грунта по
степени пучинисто-	3	3		3	3	3	3	3
сти
			2-й слой грунта
Толщина слоя, м	2,4	2,4		2,6	2,7	2,2	2	1,8
ИГЭ	11	11		11	11	5	5	5
Состояние по влаж-	1	1		1	1	5	5	5
ности
	Супесь					Песок	Песок	Песок
		Супесь		Супесь	Супесь	мелкий	мелкий	мелкий
Вид грунта	песчани-	песчани-		песчани-	песчани-	плотный	плотный	плотный
	стая	стая		стая	стая	насы-	насы-	насы-
	твердая	твердая		твердая	твердая	щенный	щенный	щенный
						водой	водой	водой
Плотность грунта,	1,65	1,65		1,65	1,65	1,6	1,6	1,6
г/см3
Модуль деформа-	16,0	16,0		16,0	16,0	38,0	38,0	38,0
ции, МПа
Условное сопротив-	3,0	3,0		3,0	3,0	2,0	2,0	2,0
ление, МПА
Коэффициент порис-	0,65	0,65		0,65	0,65	0,55	0,55	0,55
тости
Группа грунта по
степени пучинисто-	3	3		3	3	4	4	4
сти

Рис. П.1.1. Фрагмент представления исходных данных в программе MS Excel (начало)

143

3-й слой грунта

	Толщина слоя, м	1,2	0,6	1	1	1,3	1,5	1,7
	ИГЭ	15	15	14	14	14	14	14
	Состояние по влаж-	3	3	2	2	2	2	2
	ности
				Суглинок	Суглинок	Суглинок	Суглинок	Суглинок
		Суглинок	Суглинок	легкий	легкий	легкий	легкий	легкий
				песчани-	песчани-	песчани-	песчани-	песчани-
		легкий	легкий
	Вид грунта			стый сла-	стый сла-	стый сла-	стый сла-	стый сла-
		песчани-	песчани-
				больди-	больди-	больди-	больди-	больди-
		стый	стый
				стый с	стый с	стый с	стый с	стый с
		льдистый	льдистый
				примесью	примесью	примесью	примесью	примесью
				органики	органики	органики	органики	органики
	Плотность грунта,	1,77	1,77	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7
	г/см3
	Модуль деформа-	-	-	-	-	-	-	-
	ции, МПа
	Условное сопротив-	-	-	-	-	-	-	-
	ление, кгс/см2
	Коэффициент порис-	1,15	1,15	0,95	0,95	0,95	0,95	0,95
	тости
	Группа грунта по
	степени пучинисто-	3	3	3	3	3	3	3
	сти
	1 точка	125,11	125,81	126,83	127,51	129,38	131,49	131,62
	2 точка	125,17	126,2	127,14	128,42	129,89	131,67	131,39
	3 точка	125,81	126,83	127,51	129,38	130,41	131,62	131,46
	4 точка					131,03
	5 точка					131,49
	6 точка
	Превышения
	1-2 точка	0,06	0,39	0,31	0,91	0,51	0,18	-0,23
	2-3 точка	0,64	0,63	0,37	0,96	0,52	-0,05	0,07
	3-4 точка					0,62
	4-5 точка					0,46
	5-6 точка
	Колличество изме-	0	0	0	0	0	1	1
	нений превышения
	Ритм рельефа, км	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,050	0,050
	Средняя глубина
	расчленения	0,175	0,255	0,170	0,467	0,352	0,057	0,075
	рельефа , м

Рис. П.1.1. Фрагмент представления исходных данных в программе MS Excel (окончание)

144

			ТИП ПО-	Макси-
Показатель	ПК0			мальный	Среднее	Ст откл	К вар
			КАЗАТЕЛЯ
				К вар
Уровень	3,8			0,15	3,8	0	0,000
ВГВМГ ,м
Вид грунта рас-
тительного	0			0,15	0	0	0,000
слоя
Толщина рас-
тительного	0			0,15	0	0	0,000
слоя
		Параметры расчетного ИГЭ 1-го слоя
Плотность	1,65		физический	0,15	1,65	0	0,000
грунта, г/см3
Модуль дефор-	16,0		Механиче-	0,15	16,0	0	0,000
мации, МПа			ский
Коэффициент	0,65		физический	0,15	0,65	0	0,000
пористости
Группа грунта
по степени пу-	3		физический	0,15	3	0	0,000
чинистости
Состояние по	1		физический	0,15	1	0	0,000
влажности
		Параметры расчетного ИГЭ 2-го слоя
Плотность	1,77		физический	0,15	1,77	0	0,000
грунта, г/см3
Коэффициент	1,15		физический	0,15	1,15	0	0,000
пористости
Группа грунта
по степени пу-	3		физический	0,15	3	0	0,000
чинистости
Состояние по	3		физический	0,15	3	0	0,000
влажности
Температура на	1,2		физический	0,15	1,2	0	0,000
глубине 4м, °С

Рис. П.1.2. Формирование ОТЕ-1

145

					Макси
				ТИП	сималь			Ст.
Показатель	ПК1	ПК2	ПК3		маль-		Среднее		К вар
				ПОКА-				откл.
				ЗАТЕЛЯ	ный К
					вар
Уровень	3,9	3,9	4		0,15		3,933	0,057	0,015
ВГВМГ ,м
Вид грунта рас-
тительного	0	0	0		0,15		0	0	0,000
слоя
Толщина рас-
тительного	0	0	0		0,15		0	0	0,000
слоя
		Параметры	расчетного ИГЭ 1-го слоя
Плотность	1,65	1,65	1,65	физи-	0,15		1,650	0	0,000
грунта, г/см3				ческий
Модуль дефор-				Меха-
	16,0	16,0	16,0	ниче-	0,15		16,000	0	0,000
мации, МПа
				ский
Коэффициент	0,65	0,65	0,65	физи-	0,15		0,650	0	0,000
пористости				ческий
Группа грунта				физи-
по степени пу-	3	3	3		0,15		3	0	0,000
				ческий
чинистости
Состояние по	1	1	1	физи-	0,15		1	0	0,000
влажности				ческий
		Параметры	расчетного ИГЭ 2-го слоя
Плотность	1,735	1,7	1,7	физи-	0,15		1,711	0,020	0,012
грунта, г/см3				ческий
Коэффициент	1,05	0,95	0,95	физи-	0,15		0,983	0,058	0,059
пористости				ческий
Группа грунта				физи-
по степени пу-	3	3	3		0,15		3	0	0,000
				ческий
чинистости
Состояние по	2,5	2	2	физи-	0,15		2,166	0,289	0,133
влажности				ческий
Температура на	1,1	1,1	1	физи-	0,15		1,066	0,058	0,054
глубине 4м, ºС				ческий

Рис. П.1.3. Формирование ОТЕ-2

146

	Показатель	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ		ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ	ОТ
		Е1	Е2	Е3	Е4	Е5	Е6	Е7	Е8	Е9	Е10	Е11	Е12	Е13		Е14	Е15	Е16	Е17	Е18	Е19	Е20	Е21	Е22
	Уровень ВГВМГ ,м	3,80	3,93	3,70	3,37	3,20	2,40	2,55	2,60	2,60	3,00	3,10	2,20		2,10	2,50	2,90	2,70	2,83	2,50	2,78	3,75	4,25	3,20
	Вид грунта расти-	0,00	0,00	0,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00		1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	2,00	2,00	2,00
	тельного слоя
	Толщина расти-	0,00	0,00	0,00	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30		0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,20	0,20	0,20
	тельного слоя
								Параметры расчетного				ИГЭ 1-го слоя
	Плотность грунта,	1,65	1,65	1,77	1,76	1,62	1,65	1,15	2,06	2,06	1,66	1,66	1,87		1,96	1,70	1,27	1,15	1,32	1,73	1,70	1,68	1,69	1,53
	г/см3
	Модуль деформа-	16,0	16,0	25,7	26,1	28,1	16,0	6,0	5,0	5,0	14,6	14,1	10,1		7,7	8,5	8,3	6,0	9,4	13,6	8,5	11,5	13,9	8,0
	ции, МПа
	Коэффициент по-	0,65	0,65	0,55	0,55	0,59	0,65	0,80	0,54	0,54	0,65	0,65	0,78		0,84	0,65	0,77	0,80	0,75	0,55	0,65	0,65	0,62	0,76
	ристости
	Группа грунта по
	степени пучини-	3,00	3,00	4,00	4,00	4,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00		3,50	4,00	3,00	3,00	3,00	3,00	4,00	4,00	3,00	3,00
147	стости
	Состояние по	1,00	1,00	4,50	4,50	3,00	1,00	4,00	4,00	4,00	2,50	2,50	3,00		3,00	4,50	2,50	4,00	2,50	4,00	4,20	5,00	4,75	3,33
	влажности
								Параметры расчетного ИГЭ 2-го слоя
	Плотность грунта,	1,77	1,71	1,70	1,70	1,70	1,96	1,96	1,96	1,84	1,77	1,15	1,75		1,67	1,57	2,01	1,95	1,95	1,95	1,96	1,96	1,96	1,15
	г/см3
	Коэффициент по-	1,15	0,98	0,95	0,95	0,95	0,63	0,62	0,63	0,96	1,15	0,66	0,61		0,61	0,78	0,61	0,57	0,57	0,57	0,65	0,65	0,65	0,66
	ристости
	Группа грунта по
	степени пучини-	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	4,00	2,00		2,00	3,00	2,00	1,00	1,00	1,00	2,00	2,00	2,00	4,00
	стости
	Состояние по	3,00	2,17	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	3,00	4,00	2,33		2,42	3,00	2,33	2,00	2,50	2,50	2,00	2,00	4,00	4,00
	влажности
	Температура на
	глубине ниже 0 4м,	1,20	1,07	1,10	1,23	1,30	1,40	1,25	1,20	1,30	1,30	1,20	1,30		1,15	1,20	1,20	1,30	1,20	1,10	1,26	1,20	1,20	1,30
	°С

Рис. П.1.4. Значения параметров по ОТЕ

147

			ОТЕ1	ОТЕ2	ОТЕ3	ОТЕ4	ОТЕ5	ОТЕ6	ОТЕ7	ОТЕ8	ОТЕ9	ОТЕ10	ОТЕ11	ОТЕ12	ОТЕ13	ОТЕ14	ОТЕ15	ОТЕ16	ОТЕ17
		ОТЕ1	0	0,42	2,52	3,19	2,78	2,54	3,39	3,17	2,56	1,07	2,49	2,90	3,44	3,36	2,53	3,99	2,81
		ОТЕ2	0,42	0	2,09	3,10	2,87	2,65	3,13	2,79	2,71	1,77	2,82	2,87	3,08	3,49	2,27	3,78	2,57
		ОТЕ3	2,52	2,09	0	0,88	1,31	4,31	4,39	3,35	3,26	3,13	4,23	4,12	3,58	2,11	4,09	5,02	4,30
		ОТЕ4	3,19	3,10	0,88	0	0,24	2,91	3,37	2,48	2,15	2,05	3,41	2,94	2,75	1,21	3,24	3,90	3,44
		ОТЕ5	2,78	2,87	1,31	0,24	0	2,16	3,15	2,87	2,43	1,76	3,25	2,68	2,66	1,44	2,88	3,63	3,10
		ОТЕ6	2,54	2,65	4,31	2,91	2,16	0	1,47	1,47	1,53	1,37	2,61	0,83	1,92	2,76	1,11	1,83	1,36
		ОТЕ7	3,39	3,13	4,39	3,37	3,15	1,47	0	1,66	1,99	1,95	2,87	0,96	1,52	2,15	0,37	0,48	0,78
		ОТЕ8	3,17	2,79	3,35	2,48	2,87	1,47	1,66	0	0,42	1,80	2,65	1,03	1,51	1,83	1,56	2,18	1,77
		ОТЕ9	2,56	2,71	3,26	2,15	2,43	1,53	1,99	0,42	0	1,01	2,75	1,22	1,96	1,84	2,02	2,52	2,28
	148	ОТЕ10	1,07	1,77	3,13	2,05	1,76	1,37	1,95	1,80	1,01	0	1,63	1,43	2,20	1,89	1,59	2,50	1,84
		ОТЕ11	2,49	2,82	4,23	3,41	3,25	2,61	2,87	2,65	2,75	1,63	0	2,16	2,45	2,03	2,53	3,80	2,73
		ОТЕ12	2,90	2,87	4,12	2,94	2,68	0,83	0,96	1,03	1,22	1,43	2,16	0	0,52	1,80	0,75	0,97	0,74
		ОТЕ13	3,44	3,08	3,58	2,75	2,66	1,92	1,52	1,51	1,96	2,20	2,45	0,52	0	1,15	1,22	1,67	1,19
		ОТЕ14	3,36	3,49	2,11	1,21	1,44	2,76	2,15	1,83	1,84	1,89	2,03	1,80	1,15	0	2,20	2,72	2,36
		ОТЕ15	2,53	2,27	4,09	3,24	2,88	1,11	0,37	1,56	2,02	1,59	2,53	0,75	1,22	2,20	0	0,43	0,14
		ОТЕ16	3,99	3,78	5,02	3,90	3,63	1,83	0,48	2,18	2,52	2,50	3,80	0,97	1,67	2,72	0,43	0	0,38
		ОТЕ17	2,81	2,57	4,30	3,44	3,10	1,36	0,78	1,77	2,28	1,84	2,73	0,74	1,19	2,36	0,14	0,38	0
		ОТЕ18	3,30	2,84	3,29	2,63	2,95	1,99	1,80	0,88	1,57	2,13	2,85	1,15	1,46	2,07	1,13	1,51	0,84
		ОТЕ19	3,80	3,58	2,23	1,23	1,35	2,07	1,72	1,45	1,71	2,38	3,62	1,47	1,12	0,67	1,60	1,74	1,67
		ОТЕ20	4,34	3,91	2,24	1,32	1,71	3,21	2,42	2,13	2,50	3,02	4,12	2,46	2,02	1,28	2,23	2,43	2,31

Рис. П.1.5. Матрица евклидовых расстояний по ОТЕ

148

149

Рис. П.1.6. Объединение ОТЕ в ЛДК

149

Рис. П.1.7. График изменения межклассовых и внутриклассовых расстояний

150

Таблица П.1.1

Расчет средней ошибки аппроксимации и линейного коэффициента корреляции для инженерного районирования объекта «Железнодорожная линия Хани (ИКАБЬЕКАН) – Тарыннахский горно-обогатительный комбинат» на участке протяженностью 7,8 км (ПК 522 - ПК601)

			Плотность3		Модуль дефор-		Объемная теплоемкость
							грунта в талом состоя-
ЛДК	ОТЕ	ПК	грунта, г/см		мации, МПА		нии, Дж/(м3*град)
			по ПК	по	по ПК	по	по ПК	по ЛДК
				ЛДК		ЛДК
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ЛДК1	ОТЕ1	ПК522	1,68	1,81	11,07	13,24	621,52	627,11
ЛДК1	ОТЕ1	ПК523	1,75	1,81	11,08	13,24	587,57	627,11
ЛДК1	ОТЕ2	ПК524	1,87	1,81	11,89	13,24	581,15	627,11
ЛДК1	ОТЕ2	ПК525	1,97	1,81	13,88	13,24	692,42	627,11
ЛДК1	ОТЕ2	ПК526	1,79	1,81	18,29	13,24	652,89	627,11
ЛДК2	ОТЕ3	ПК527	1,97	2,17	44,81	47,99	581,40	637,08
ЛДК2	ОТЕ3	ПК528	2,01	2,17	52,94	47,99	635,47	637,08
ЛДК2	ОТЕ3	ПК529	2,13	2,17	53,38	47,99	679,81	637,08
ЛДК2	ОТЕ3	ПК530	2,22	2,17	48,28	47,99	682,36	637,08
ЛДК2	ОТЕ5	ПК534	2,17	2,17	54,98	47,99	669,73	637,08
ЛДК2	ОТЕ6	ПК535	2,02	2,17	32,64	47,99	646,62	637,08
ЛДК2	ОТЕ6	ПК536	1,86	2,17	37,58	47,99	584,69	637,08
ЛДК2	ОТЕ6	ПК537	1,95	2,17	31,70	47,99	627,75	637,08
ЛДК2	ОТЕ17	ПК567	2,29	2,17	50,20	47,99	592,35	637,08
ЛДК2	ОТЕ17	ПК568	2,27	2,17	53,46	47,99	652,45	637,08
ЛДК2	ОТЕ17	ПК569	2,22	2,17	52,33	47,99	692,68	637,08
ЛДК2	ОТЕ18	ПК570	2,46	2,17	54,82	47,99	577,55	637,08
ЛДК2	ОТЕ18	ПК571	2,42	2,17	56,96	47,99	686,27	637,08
ЛДК2	ОТЕ18	ПК572	2,40	2,17	54,31	47,99	637,41	637,08
ЛДК2	ОТЕ19	ПК573	2,26	2,17	43,32	47,99	643,78	637,08
ЛДК2	ОТЕ19	ПК574	2,20	2,17	44,09	47,99	672,42	637,08
ЛДК2	ОТЕ19	ПК575	1,97	2,17	48,83	47,99	678,02	637,08
ЛДК2	ОТЕ20	ПК576	2,19	2,17	48,19	47,99	650,80	637,08
ЛДК2	ОТЕ22	ПК579	2,15	2,17	55,16	47,99	568,46	637,08
ЛДК2	ОТЕ22	ПК580	2,01	2,17	44,16	47,99	571,82	637,08
ЛДК2	ОТЕ22	ПК581	2,24	2,17	47,29	47,99	586,15	637,08
ЛДК2	ОТЕ23	ПК582	2,27	2,17	45,20	47,99	653,60	637,08
ЛДК2	ОТЕ23	ПК583	2,23	2,17	49,09	47,99	681,26	637,08
ЛДК3	ОТЕ4	ПК531	1,86	1,92	29,99	33,06	508,66	503,15
ЛДК3	ОТЕ4	ПК532	1,85	1,92	37,74	33,06	567,26	503,15
ЛДК3	ОТЕ4	ПК533	1,80	1,92	41,92	33,06	495,60	503,15
ЛДК3	ОТЕ8	ПК539	1,79	1,92	13,47	33,06	394,61	503,15
ЛДК3	ОТЕ8	ПК540	1,86	1,92	12,23	33,06	410,38	503,15
ЛДК3	ОТЕ8	ПК541	1,98	1,92	11,91	33,06	437,51	503,15
ЛДК3	ОТЕ11	ПК549	1,82	1,92	33,57	33,06	581,22	503,15

151

Окончание табл. П.1.1

1	2	3	4		5	6	7	8		9
ЛДК3	ОТЕ11	ПК550	1,81		1,92	42,97	33,06	567,05		503,15
ЛДК3	ОТЕ11	ПК551	2,04		1,92	34,83	33,06	459,95		503,15
ЛДК3	ОТЕ11	ПК552	1,92		1,92	39,58	33,06	512,37		503,15
ЛДК3	ОТЕ13	ПК555	2,10		1,92	40,71	33,06	471,71		503,15
ЛДК3	ОТЕ13	ПК556	2,03		1,92	40,17	33,06	500,39		503,15
ЛДК3	ОТЕ13	ПК557	1,95		1,92	35,21	33,06	555,23		503,15
ЛДК3	ОТЕ15	ПК561	2,04		1,92	41,35	33,06	547,36		503,15
ЛДК3	ОТЕ15	ПК562	1,87		1,92	41,35	33,06	538,26		503,15
ЛДК3	ОТЕ15	ПК563	2,04		1,92	32,04	33,06	502,84		503,15
ЛДК4	ОТЕ7	ПК538	1,23		1,18	8,02	10,79	528,40		614,34
ЛДК4	ОТЕ26	ПК586	1,29		1,18	5,41	10,79	605,42		614,34
ЛДК4	ОТЕ27	ПК587	1,24		1,18	11,70	10,79	693,35		614,34
ЛДК4	ОТЕ27	ПК588	1,00		1,18	13,52	10,79	574,50		614,34
ЛДК4	ОТЕ27	ПК589	1,08		1,18	12,37	10,79	653,76		614,34
ЛДК4	ОТЕ27	ПК590	1,21		1,18	13,73	10,79	630,61		614,34
ЛДК5	ОТЕ9	ПК542	1,97		1,94	41,84	32,99	842,99		731,28
ЛДК5	ОТЕ9	ПК543	1,93		1,94	37,34	32,99	796,56		731,28
ЛДК5	ОТЕ9	ПК544	1,96		1,94	39,66	32,99	842,96		731,28
ЛДК5	ОТЕ9	ПК545	1,79		1,94	31,03	32,99	864,90		731,28
ЛДК5	ОТЕ10	ПК546	2,04		1,94	23,77	32,99	672,96		731,28
ЛДК5	ОТЕ10	ПК547	1,93		1,94	21,46	32,99	610,80		731,28
ЛДК5	ОТЕ10	ПК548	2,02		1,94	31,20	32,99	690,25		731,28
ЛДК5	ОТЕ14	ПК558	1,92		1,94	33,50	32,99	648,58		731,28
ЛДК5	ОТЕ14	ПК559	1,97		1,94	31,69	32,99	717,48		731,28
ЛДК5	ОТЕ14	ПК560	1,86		1,94	38,40	32,99	625,38		731,28
ЛДК6	ОТЕ12	ПК553	1,29		1,20	7,00	9,13	839,27		883,32
ЛДК6	ОТЕ12	ПК554	1,24		1,20	4,37	9,13	771,39		883,32
ЛДК6	ОТЕ24	ПК584	1,27		1,20	10,09	9,13	953,68		883,32
ЛДК6	ОТЕ25	ПК585	1,00		1,20	15,05	9,13	968,94		883,32
ЛДК7	ОТЕ16	ПК564	1,29		1,34	13,02	13,22	327,47		381,69
ЛДК7	ОТЕ16	ПК565	1,26		1,34	15,78	13,22	414,38		381,69
ЛДК7	ОТЕ16	ПК566	1,48		1,34	10,86	13,22	403,22		381,69
ЛДК8	ОТЕ21	ПК577	2,15		2,30	55,76	52,16	700,11		676,91
ЛДК8	ОТЕ21	ПК578	2,45		2,30	48,56	52,16	653,72		676,91
ЛДК9	ОТЕ28	ПК591	1,95		1,78	16,49	14,17	665,28		551,36
ЛДК9	ОТЕ28	ПК592	1,69		1,78	18,03	14,17	639,34		551,36
ЛДК9	ОТЕ29	ПК593	1,73		1,78	12,97	14,17	510,05		551,36
ЛДК9	ОТЕ29	ПК594	1,78		1,78	10,89	14,17	454,59		551,36
ЛДК9	ОТЕ29	ПК595	1,85		1,78	11,26	14,17	518,97		551,36
ЛДК9	ОТЕ29	ПК596	1,70		1,78	15,37	14,17	519,93		551,36
ЛДК10	ОТЕ30	ПК597	2,07		1,91	18,69	25,23	479,16		526,67
ЛДК10	ОТЕ31	ПК598	1,73		1,91	31,94	25,23	626,53		526,67
ЛДК10	ОТЕ32	ПК599	2,06		1,91	25,04	25,23	385,41		526,67
ЛДК10	ОТЕ33	ПК600	1,77		1,91	25,26	25,23	615,57		526,67
Коэффициент линейной кор-			0,94			0,91			0,86
	реляции r

152

Таблица П.1.2

Оценка коллинеарности факторов , включаемых в модель классификации для объекта «Железнодорожная линия Хани (ИКАБЬЕКАН) – ТАРЫННАХСКИЙ горно-обогатительный комбинат» на участке протяжен-

ностью 7,8 км (ПК 522 - ПК601)

	Плотность	Модуль де-	Коэффициент		Группа грун-	Состояние
Показатель	грунта,	формации,			та по степени	по влажно-
			пористости
	г/см3	МПа			пучинистости	сти
		Верхний слой (сезонно-талый)
Плотность	-	0,199	-0,543		0,197	0,175
грунта, г/см3
Модуль де-
формации,	0,199	-	-0,543		0,356	-0,085
МПа
Коэффициент	-0,543	-0,576	-		-0,112	-0,235
пористости
Группа грун-
та по степени	0,197	0,356	-0,112		-	0,384
пучинистости
Состояние по	0,175	-0,085	-0,235		0,384
влажности
	Нижний слой (		многолетнемерзлый	грунт)
	Плотность	Коэффициент	Группа грун-		Состояние по	Температура
	грунта,		та по степени			на глубине
	г/см3	пористости	пучинистости		влажности	ниже 4 м, °С
Плотность	-	-0,267	-0,713		-0,503	-0,183
грунта, г/см3
Коэффициент	-0,267	-	-0,713		-0,094	0,017
пористости
Группа грун-
та по степени	-0,713	0,546	-		0,276	0,322
пучинистости
Состояние по	-0,503	-0,094	0,276		-	0,067
влажности
Температура
на глубине	-0,183	0,017	0,322		0,067	-
4 м, °С

Примечание. В ячейках приведены значения коэффициентов парной корреляции.

153

Приложение 2

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ММГ

Разработанное нами программное обеспечение для ПЭВМ использовано для экспериментальных расчетов конструкций земляного полотна на участках ЛДК, полученных на основе линейного дорожного районирования следующих объектов :

1.Автомобильная дорога М 56 «Лена», от Невера до Якутска км 93 -

км 123.

2.Автомобильная дорога «Вилюй», от автомобильной дороги М-53 «Байкал» через Братск, Усть-Кут, Мирный до Якутска в Республике Саха (Якутия), на участке км 44+000км 55+600.

Геокриологические характеристики объектов приняты на основе инженерных изысканий. В качестве примера расчета параметров рассмотрены 4 варианта конструкций насыпи земляного полотна.

Конструкция дорожной одежды принята одна для всех вариантов:

−горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон тип Б, II марки −

5 см;

−пористый крупнозернистый асфальтобетона II марки на битуме марки БНД 90/130 − 7 см;

−черный щебень по способу заклинки, приготовленный в установке

−8 см;

−щебеночно-песчаная смесь С-4 − 22 см.

Вариант 1 (рис. П.2.1). Запроектирован институтом ТРАНСПРОЕКТ для II ДКЗ согласно допущению в пункте 3.15 ВСН 84-89. Возводить земляное полотно предполагается в летний период. Почвенно-растительный слой не снимается. Конструкция земляного полотна: щебенистый грунт с супесчаным и суглинистым твердым заполнителем до 32,1 % (мощность слоя 1,51 м).

154

Рис. П.2.1. Вариант 1 конструкции земляного полотна

Вариант 2 (рис. П.2.2). Запроектирован на основании опытных разработок СОЮЗДОРНИИ для I3 ДКЗ, по первому принципу проектирования на вечномерзлых грунтах. Конструкция насыпи включает следующие элементы: верхняя часть насыпи из сыпучемерзлого песчаного грунта с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут (слой не менее 30 см). Нижняя часть насыпи (ядро) из местного мерзлокомковатого (разрыхленного мерзлого) грунта, гидроизолирующая прослойка, торфяная присыпка откосной части. Толщина торфяной прослойки не более 0,5 м (технологическое условие). Толщина ядра из мерзлокомковатого грунта не менее 0,5 м (условие технико-экономической целесообразности). Защита ядра от оттаивания со стороны откосов обеспечивается устройством на откосах торфяных призм. Толщина призмы должна быть не менее глубины сезонного оттаивания торфа. При устройстве теплоизолирующего слоя используется торф типа I-А с влажностью не более 500-600 %, уплотнение до плотности не менее 0,16 г/см3 .

Мерзлокомковатый грунт должен иметь размеры не более 2/3 толщины уплотненного слоя. Максимальный размер комьев не должен превышать 30 см. Рекомендуется использовать тяжелые виброкатки. Температу-

155

ра укладки в пределах минус 15 − 20°С. Почвенно-растительный слой не снимается. Конструкция насыпи высотой 2 м: нижний слой − суглинок

легкий дресвяный твердый (мощность слоя 1 м); верхний слой − щебенистый грунт с супесчаным и суглинистым твердым заполнителем до 32,1 % (мощность слоя 0,51 м). Между верхним и нижним слоями предусмотрена разделяющая геотекстильная прослойка.

Рис. П.2.2. Вариант 2 конструкции земляного полотна

Вариант 3 (рис. П.2.3). Запроектирован институтом «ТРАНСПРОЕКТ» для II ДКЗ согласно допущению в пункте 3.15 ВСН 84-89. Возводить земляное полотно предполагается в летний период. Почвеннорастительный слой не снимается. Конструкция земляного полотна: нижний слой − суглинок легкий дресвяный твердый (мощность слоя 2,56 м);

верхний слой − щебенистый грунт с супесчаным и суглинистым твердым заполнителем до 32,1 % (мощность слоя 1 м).

156

Рис. П.2.3. Вариант 3 конструкции земляного полотна

Вариант 4 (рис. П.2.4). Ззапроектирован на основании опытных разработок СОЮЗДОРНИИ для I3 ДКЗ, по первому принципу проектирования на вечномерзлых грунтах. Возводить земляное полотно предполагается в зимний период. Почвенно-растительный слой не снимается. Конст-

рукция земляного полотна: первый слой − торф (мощность слоя 0,3 м);

второй слой − кварцит средней прочности, неразмягчаемый, слабовыветрелый (мощность слоя 0,48 м); между первым и вторым слоями преду-

смотрена геотекстильная прослойка; третий слой − суглинок легкий дресвяный твердый мерзлый (мощность слоя 1,78 м); между вторым и третьим

слоями предусмотрена геотекстильная прослойка; четвертый слой − щебенистый грунт с супесчаным и суглинистым твердым заполнителем до 32,1 % (мощность слоя 1 м).

157

Рис. П.2.4. Вариант 4 конструкции земляного полотна

Вариант 5 (рис. П.2.5). Запроектирован на основании изобретения ОАО «ИркутскгипродорНИИ» «Земляное полотно на многолетнемерзлых грунтах»: патент RU 2256030 C2, E 02 D 17/18 РФ для I3 ДКЗ, по первому принципу проектирования на вечномерзлых грунтах.

В тело земляного полотна из крупнообломочного или другого грунта включены прослойки из скального грунта, контактирующие с воздухом в периферийных зонах. Периферийные зоны в откосных частях снизу выполнены водонепроницаемыми, а прослойки из скального грунта соединены между собой нижележащим слоем скального грунта. Высота водонепроницаемых зон определяется расчетом. Водонепроницаемость снизу откосных частей периферийных зон в летний период препятствует фильтрации теплых поверхностных вод (верховодки) в основание сооружения, что особенно опасно на высокотемпературной (неустойчивой) вечной мерзлоте.

158

В верхней откосной части земляного полотна скальные прослойки «продухи» контактируют с воздухом. Эти прослойки скального грунта соединены между собой нижележащим слоем скального грунта. Водонепроницаемые части дополнительно по откосу сверху закрыты слоем из теплонепроницаемых материалов (торф, высокопористые пены, ультрафиолетостойкий геотекстиль).

Рис. П.2.5. Вариант 5 конструкции земляного полотна

Земляное сооружение работает следующим образом. В зимний период, с наступлением отрицательных температур, тяжелый холодный воздух попадает в скальные прослойки «продухи». Для их устройства используют

крепкие неразмокаемые морозоустойчивые породы размером 20 − 40 мм . Холодный воздух по скальной прослойке опускается вниз сооружения в нижележащий слой скального грунта (желательно с содержанием мелко-

зема не более 5 − 6 %). Этот слой контактирует непосредственно с нуж-

159

дающимся в подзарядке холодом основанием сооружения. Теплый воздух выдавливается через противоположный «продух». В нижней части сохраняется пониженная температура, что способствует сохранению мерзлоты в основании насыпи, повышая его общую устойчивость и эксплуатационную надежность.

Конструкция представляет собой насыпь высотой до 4-х метров. По формуле изобретения, приведенной в патенте, рассчитана высота водонепроницаемых откосных периферийных зон :

,

где – высота водонепроницаемых откосных периферийных зон, м; и

– величина осадки и толщина снега или поверхностных вод у сооружения, м; – эффективная толщина контакта с воздухом прослоек из

скального грунта в периферийных зонах, м; и – высота сооружения и толщина обочин (или дорожной одежды) в периферийных зонах, м.

Высота принята равной 1,5 м.

Возводить земляное полотно предполагается в зимний период. Поч- венно-растительный слой не снимается. Грунт земляного полотна: кварцит средней прочности, неразмягчаемый, слабовыветрелый (мощность слоя 3,56 м).

Результаты расчета устойчивости дорожных насыпей на ММГ по ВСН 84-89 средствами программного комплекса Microsoft Excel приведены в табл. П.2.1.

По результатам расчета на устойчивость по ВСН 84-49 можно сделать вывод, что варианты конструкций 1 и 2 не удовлетворяют условиям устойчивости, высота насыпей должна быть увеличена. Варианты 3, 4 и 5 конструкции по данным расчетов удовлетворяют условиям устойчивости.

Результаты расчета этих же конструкций по критерию тепловой ус-

тойчивости kт.у с применением разработанного нами програмного обеспечения представлены в табл. П.2.2.

160

Таблица П.2.1

Расчет устойчивости насыпей на ММГ по ВСН 84-89

		Глубина се-	Мощ-	Относи-	Допусти-
			ность	тельная		Учет	Строи-	Высота
	Номер	зонного от-			мая осад-
			деятель-	осадка		наличия	тельная	конст-
		таивания			ка по по-
	вари-		ного слоя	грунта		геотек-	осадка	рукции
		конструкции			крытию
	анта		HДС, м	основа-		стиля	Sc, м	H, м
		Hк, м			Sдоп, м
				ния
	1	2,75	2,17	0,15		1	0,107	2,55
	2	2,46	-	-	0,04	0,88	-	2,16
	3	2,54	2,66	0,18		1	0,053	2,37
	4	3,651	-	-		0,88	-	3,213
	5	2,751	-	-		1	-	2,751

Таблица П.2.2

Сравнение вариантов конструкций по критерию тепловой устойчивости

Показатель			Вариант конструкции
	1	2		3	4	5
Глубина промерзания ,м	2.59	2.16		2.13	2.24	2.67
Глубина оттаивания ,м	3.41	2.1		1.93	1.24	2.58
Коэффициент тепловой	0.76	1.03		1,12	1.82	1.24
устойчивости

Тепловая устойчивость основания насыпи обеспечена в полной мере для конструкции по варианту 4, с небольшой корректировкой параметров проверку на устойчивость основания от оттаивания с доверительной вероятностью 90 % проходит конструкция по варианту 5. Конструкции по вариантам 1 и 2 не проходят проверку на устойчивость ни по одной из двух методик расчета. Вариант конструкции 2 проходит проверку по ВСН 8489, но при оценке kт.у надежность конструкция не обеспечивается в полной мере и составляет только 80 %.

161

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 3

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СЛОЖНЫХ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ…………………………….. 5

1.1.Система организации проектирования дорожных объектов в России…. 5

1.2.Современные подходы к моделированию конструктивных решений земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах ……………………………….. 13

1.3.Анализ методов организационно-технологического моделирования

при строительстве земляного полотна в условиях криолитозоны ………………. 21

Глава 2. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИНЖЕНЕРНОМУ РАЙОНИРОВАНИЮ ТРАССЫ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ В СЛОЖНЫХ

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ…………………………………………… 26

2.1. Общие принципы и цели линейного дорожного районирования в условиях криолитозоны……………………………………………………………….. 26

2.2.Концептуальная модель и параметры многоуровневого инженерного районирования трассы дороги……………………………………………………….. 33

2.3.Показатели для оценки классификационных признаков линейного до-

рожного районирования……………………………………………………………… 41

2.4.Математическое моделирование и алгоритмы классификации линей-

ных дорожных комплексов…………………………………………………………. 49

2.5. Реализация моделей линейного районирования и оценка их адекватно-

сти в условиях ММГ…………………………………………………………………. 59

Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА УЧАСТКАХ ЛИНЕЙНЫХ ДОРОЖНЫХ КОМПЛЕКСОВ…………………. 72

3.1. Принципы формирования рациональных конструктивных решений земляного полотна на ММГ с использованием баз данных…………………………… 72

3.2. Автоматизация расчетов конструкций земляного полотна на участках ЛДК…………………………………………………………………………………….. 77

162

3.3.Привязка конструктивных решений к участкам ЛДК……………………. 86

3.4.Влияние линейного дорожного районирования на качество и надеж-

ность конструктивных решений земляного полотна……………………………….. 95

Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ПРИНЦИПАХ СТРУКТУРНО-МОДУЛЬНОГО

ПОДХОДА ……………………………………………………………………………. 101

4.1. Структура и взаимосвязь проектно-технологических модулей земляного полотна, модулей ресурсного и фронтального обеспечения строительства……. 101

4.2.Моделирование параметрами отрядов при строительстве земляного полотна на участках проектно-технологических модулей……………………………. 106

4.3.Имитационная модель проектирования организации строительства до-

рог на многолетнемерзлых грунтах………………………………………………….. 113

4.4. Оценка экономической эффективности проектных решений земляного полотна на ММГ с учетом прогнозирования состояния дорожной конструкции…. 121

Заключение…………………………………………………………………………….. 128

Библиографический список…………………………………………………………… 130

Приложение 1. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО ДОРОЖНОГО РАЙОНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ

КРИОЛИТОЗОНЫ…………………………………………………………………….. 142

Приложение 2. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ММГ………………………………………………… 154

163

Научное издание

Боброва Татьяна Викторовна Бедрин Евгений Андреевич Дубенков Андрей Алексеевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Монография

***

Редактор Т.И. Калинина

**

Подписано к печати 18.08.2016 Формат 60×90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman Усл. п. л. 10,25

Тираж 500 экз. Заказ № 133

***

Редакционно-издательский отдел ИПЦ СибАДИ 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии ИПЦ СибАДИ 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

164