Рис. 4. Алгоритм трассирования и браковки вариантов

Поскольку решение по критерию земляных работ не отличается от решения по параметрам рельефа Д, т, σ (см. табл. 1 и рис. 3), то повторная отбраковка вариантов и сужение области поиска может проводиться на основе критерия строительных затрат.

Литература

1. Антонов Ю.Б. К вопросу разработки метода оптимизации трассы дороги. // Обоснование параметров дорожных конструкций в сложных природных условиях: Сб. науч. тр. Омск, ОмПИ, 1984. - С. 66 - 72.

2. Струченков В.И., Карис Ю.С., Шварц П.С. Математические модели оптимизации в системе автоматизированного проектирования дорог // Автомобильные дороги. - 1980. - № 12. - С. 23 - 24.

3. Антонов Ю.Б. Классификация рельефа местности при оценке качества дороги // Повышение качества строительства автомобильных дорог в Нечерноземной зоне РСФСР: Сб. науч. тр. - Владимир, 1981. - С. 70 - 77.

НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ, ИЗМЕНЯЮЩИЕ ПРИРОДНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ г. ОМСКА

Н.И. Барац

Сибирский автомобильно-дорожный институт

Различные виды строительной и хозяйственной деятельности человека приводят к изменению геологической обстановки и формированию специфического комплекса инженерно-геологических процессов и явлений, которые необходимо учитывать при проектирования мероприятий по повышению прочности и устойчивости конструкций и при обосновании технико-экономических параметров сооружений.

По характеру изменения геологических условий и причинности возникновения тех или иных процессов и явлений на территории г. Омска выделены следующие процессы и явления:

1. Процессы и явления, вызванные изменением напряженного состояния пород.

Под действием внешних статистических и динамических воздействий, а также в результате вскрытия пород открытыми выемками, котлованами, карьерами изменяется напряженное состояние пород. В основаниях дорожных насыпей, зданий и прочих сооружений происходит гравитационное уплотнение грунтов. Длительное уплотнение грунтов весом зданий сопровождается уменьшением пористости пород и, следовательно, осадкой зданий. Обычно осадки сооружений начинаются при закладке фундаментов, продолжаясь во время строительства и эксплуатации зданий. В несвязных песчаных породах они протекают быстро, в глинистых породах процесс осадки идет медленно.

В Омске повторные общегородские нивелировки стенных реперов 2 и 3 разрядов по отдельным зданиям города проводились в 1930 и 1957 гг. Распределение реперов на территории города крайне неравномерно. Данные о вертикальных смещениях геодезических знаков имеются лишь в центральной части города. Большая часть городской территории не охарактеризована нивелировками. Анализ результатов повторных нивелиров показал, что за 32-летний период отметки изменились в основном в сторону понижения.

Из 257 реперных знаков 81 % составляют репера, имеющие отрицательные вертикальные смещения, вызванные не только действием статических и динамических нагрузок, но и других причин.

Динамические воздействия от движущегося транспорта вызывают уплотнение грунтов, наблюдаемое на проезжей части дорог, особенно не имеющих покрытия. Глубина уплотнения достигает 1,5 м. Вибрация машин и механизмов может вызвать явление тиксотропного разуплотнения. В Омске это явление мало изучено. По нашим исследованиям тиксотропными свойствами могут обладать водонасыщенные лессовидные суглинки. При рытье котлованов, вибропогружении и забивке свай и других работах, вызывающих нарушение структуры грунтов, прочность их может снижаться в 3 - 12 раз. Процессы тиксотропного упрочнения не дают полного восстановления прочности грунта. Коэффициент потери прочности в пределах 1,4 - 2,7.

Естественное напряженное состояние пород в массиве нарушается также устройством карьеров, строительных котлованов, траншей для подземных коммуникаций и прочее. С производством открытых выемок связано развитие ряда инженерно-геологических процессов и явлений, по характеру свойственных природным склонам: выветривание пород, обнаженных выемками, оползни и обвалы в откосах выемок, пучение дна выемок, механическая суффозия, затопление выемок атмосферными и грунтовыми водами.

Верхняя часть геологического разреза г. Омска на большей части территории слагается лессовидными суглинками, к которым и приурочены искусственные поверхностные выемки и геологические процессы и явления антропогенного типа.

Среди искусственных выемок наибольшее распространение на территории города имеют карьеры. Эрозионные процессы и явления самые распространенные во всех карьерах, сложенных легкоразмываемыми лессовидными грунтами: борозды размыва, рытвины и прочее. При выветривании пород, обнаженных в бортах карьеров и котлованов происходит растрескивание пород на столбчатые отдельности и обрушение их.

2. ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ

Инженерно-хозяйственная деятельность человека существенно изменила естественные гидрогеологические условия на территории г. Омска. Важнейшую роль в этом процессе играют факторы, связанные с изменением рельефа и застройкой территории. Вследствие этого качественно изменена область питания грунтовых вод, стока и разгрузки. В результате на территории города наблюдается общая тенденция повышения уровня грунтовых вод. С повышением уровня грунтовых вод возникает ряд нежелательных геологических процессов и явлений: появление верховодки, заболачивание и подтопление территории, просадки лессовых пород, набухание и др.

Образование верховодки, чаше всего бывает вызвано дефектами благоустройства домовых территорий, а также утечками водопроводных и канализационных сетей. С появлением верховодки связано подтопление подвальных помещений.

При повышении уровня грунтовых вод породы, находящиеся ниже уровня грунтовых вод, испытывают гидростатическое взвешивание, в результате происходит уменьшение веса вышележащих пород и понижение бытового давления. Уменьшение бытового давления сопровождается процессом набухания грунтов. В Омске гидротационное набухание наблюдается в аллювиально-озерных неогеновых глинах. В случае близкого залегания их от дневной поверхности гидротационное набухание сопровождается поднятием поверхности земли (гидротационное пучение). Многие малонагруженные здания, имеющие в основаниях неогеновые глины, испытывают положительные деформации: дом по ул. Куйбышева № 61 имеет деформацию - 9 мм; по ул. Лермонтова № 93 - 6 мм; баня по ул. Пушкина - 13 мм и др. О набухании, глинистых пород неогена при их увлажнении можно судить также по результатам геодезических наблюдений за грунтовыми реперами. Репера заложены на глубине 3,5 м. В основании близко залегают неогеновые глины. Из 26 грунтовых реперов 16 реперов, расположенных на застроенной территории, имеют положительные перемещения, и 10 реперов, расположенных на незастроенной территории, перемещений не имеют. Застройка территорий влечет за собой изменение режима влажности грунтов и режима грунтовых вод. Очевидно, повышение влажности неогеновых глин на застроенной территории вызвало их набухание и, как следствие, поднятие поверхности земли.

Искусственное обводнение пород на территории г. Омска, сопровождающееся повышением уровня грунтовых вод, уменьшает зону аэрации. Это, в свою очередь, оказывает значительное влияние на режим грунтовых вод.

3. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЕМ СТОКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

К числу наиболее ярко выраженных явлений, вызванных нарушением естественного стока атмосферных вод, относится овражная эрозия, образование промоин и заболачивание, оползни и оплывины на склонах. Распашка в городской черте земель под огороды, сбрасывание сточных вод в овраги, отставание темпов благоустройства от темпов строительства вновь осваиваемых районов также способствует эрозии и росту оврагов. Наиболее часто описываемые явления встречаются на правом берегу р. Оми. На высоких крутых берегах Оми можно наблюдать зияющие трещины отрыва крупных земляных блоков. На берегах р. Иртыша в пределах городской черты овраги ликвидированы.

Итак, на территориях, подверженных интенсивному воздействию человека, природные условия осложняются формированием своего комплекса инженерно-геологических процессов и явлений. Это требует прогнозирование изменения естественных геологических условий, а выбор и обоснование технико-экономических параметров сооружений необходимо давать с учетом изменений геологической обстановки.

ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД МАГИСТРАЛЬНЫХ УЛИЦ г. ТОМСКА

Н.Н. Сидоренко

Томский инженерно-строительный институт

Бурное развитие г. Томска в последнее десятилетие и связанное с ним резкое увеличение грузовых и пассажирских перевозок предъявляют более высокие требования к эксплуатационным качествам улично-дорожной сети (УДС) города.

Обеспечение более благоприятных условий для движения транспорта с повышением эффективности его работы и снижением уровня ДТП возможно лишь на основе всесторонних и достоверных данных об эксплуатационном состоянии УДС и условиях движения транспортных потоков на ней во времени и пространстве.

С этой целью с 1983 г. на основной сети магистральных улиц города проводятся систематические обследования основных технико-эксплуатационных показателей: прочности дорожных одежд, ровности сцепных качеств покрытий.

Оценка прочности дорожных одежд проводилась в период наибольшего ослабления конструкции, которой для условий г. Томска приходится на май месяц. Полевые испытания прочности выполнялись в соответствии с общепринятой методикой [1] с применением длиннобазового прогибомера КП-204. Одновременно с замером упругих прогибов определялась влажность грунтов основания путем отбора проб из основания на глубине 0,75 - 1, Ом от низа дорожной одежды. Расчетные значения модуля упругости дорожной одежды находились по формуле [2]

,                                                               (1)

где Еф - модуль упругости дорожной одежды в период испытания, МПа; Wф - влажность грунтов основания в долях от предела текучести в период испытания дорожной одежды; Wр - расчетное значение влажности грунта земляного полотна. Для г. Томска Wр = 0,86 [2].

Сопоставление величин фактического и требуемого модуля упругости дорожной одежды показало, что на основной сети магистральных улиц коэффициент запаса прочности превышает единицу и отвечает требованиям движения транспортного потока по прочности. Причем прочностные показатели дорожных одежд улиц общегородского значения существенно выше показателей улиц районного значения и по данным испытаний 1985 г. имеют средневзвешенные значения коэффициентов прочности соответственно Кпр.г = 1,59, Кпр = 1,16.

Анализ результатов обследований показал, что на магистральных улицах районного значения наряду с участками с высокой прочностью дорожной одежды встречаются участки большой протяженности, не удовлетворяющие требованиям по прочности (таблица). Доля таких участков в 1985 г. составила 32,7 %.

Результаты испытания прочности дорожных одежд некоторых улиц г. Томска

Название улицы

Еф, МПа

Ер, МПа

Кпр

Среднее квадрат. отклон. σ

Коэффициент вариации VЕ

ул. Красноармейская

656,5

0,52

341,4

21,37

140

0,41

пр. Кирова

726,3

0,44

319,6

1,35

179

0,56

ул. Пушкина

1225,0

0,57

698,5

2,79

454

0,65

Иркутский тракт

822,8

0,54

444,3

1,88

271

0,61

ул. Мичурина

504,2

0,55

277,3

1,19

122

0,44

ул. Ивановского

185,0

0,67

124,0

0,57

73

0,59

ул. Б. Куна

949,3

0,43

408,3

1,76

200

0,49

ул. Рабочая-1

470,5

0,60

282,3

1,28

240

0,85

ул. Шевченко

540,5

0,74

400,0

1,64

167

0,40

ул. Баумана

342,4

0,61

208,9

0,96

117

0,56

Наиболее низкие модули упругости дорожной одежды отмечены на ул. Ивановского, ул. Учебной, имеющее коэффициенты запаса прочности соответственно Кпр = 0,57 и Кпр = 0,72. Инструментальные и визуальные обследования состояния улиц города за ряд лет показали во многих случаях при наличии высокой прочности одежды интенсивное накопление остаточных деформаций, разрушений покрытия. Примером являются Иркутский тракт, ул. Пушкина, Красноармейская, Рабочая-1 и др. Коэффициент запаса прочности на Иркутском тракте колеблется на различных перегонах в пределах Кпр = 1,8 - 3,21. Однако ровность покрытия по толчкомеру имеет показатели 195 - 256 см/км и является неудовлетворительной. Аналогичная картина на ул. Пушкина, Рабочей-1. При коэффициентах запаса прочности одежды на этих улицах Кпр = 1,25 - 2,92 ровность составляет 178 - 262 см/км, что также не удовлетворяет требованиям движения транспорта.

Для анализа причин разрушения дорожных одежд используются статистические оценки. В частности, значение коэффициента вариации VE позволяет судить о равнопрочности и надежности дорожной одежды участков или всей улицы. Считается, что равнопрочность достаточна при коэффициенте вариации VЕ, не превышающем 0,18 [3]. Средние значения статистических оценок для некоторых улиц представлены в таблице. Анализ результатов обследований прочности показал, что дорожные одежды УДС г. Томска отличаются высокой неравнопрочностью. Из 19 обследованных улиц в 1985 г. ни одна не отвечает требованиям равнопрочности, а значит, и не обеспечивает гарантию качества на заданный межремонтный срок.