Усиление лесных дорог объёмными георешётками

Испытания георешётки КОМЕТА-2001 для лесных дорог

При возведении лесных дорог в непростых грунтово-гидрологических обстановках, а также с использованием в ходе строительства местных малопригодных либо условно пригодных грунтов и материалов, при последующей эксплуатации дорожных сооружений возникает задача обеспечения требуемой эксплуатационной надёжности. В дорожно-строительную практику как действенный способ усиления дорог всё активнее внедряется метод армирования грунтов геосинтетическими материалами, в частности георешётками [1].

Грунты как строительное сырьё слабо противостоят многократным нагрузкам от лесовозной техники и склонны к накоплению остаточных деформаций, что ведёт к износу и образованию колеи на дорожных покрытиях. Это связано со структурой материала, который представляет собой смесь разрозненных частиц разной конфигурации и габаритов, способных перемещаться относительно друг друга под влиянием нагрузок.

Предотвратить смещение или существенно его сократить можно путём включения в дорожные конструкции различных армирующих компонентов, одним из которых выступает георешётка. Применение георешёток даёт возможность создавать дорожные конструкции с повышенными эксплуатационными качествами, способные воспринимать нагрузки от транспорта значительной грузоподъёмности. Использование георешёток продиктовано их высокой прочностью, стойкостью к воздействию гидрогеологических факторов и экологической безвредностью.

Экспериментальные исследования

С целью проверки работоспособности усиленной георешёткой грунтогравийной дороги в лаборатории кафедры транспорта леса БГТУ проводились экспериментальные исследования. Именно по таким дорогам в основном производится вывозка леса, при этом под воздействием колёсной нагрузки происходит интенсивное деформирование дорожной одежды, накапливаются необратимые деформации (образуется колея). Для экспериментальных целей использовалась георешётка Комета с размером ячейки 0,2 м и высотой 0,1 м, которая выпускается из полиэфира.

Испытания проводились в грунтовом канале на экспериментальных участках длиной 2,2 м, шириной 1,2 м, почвогрунт – суглинок. Первый участок без георешётки устраивался послойно, с доведением каждого слоя до максимальной плотности при оптимальной влажности. Верхний слой представлял собой покрытие из песчано-гравийной смеси толщиной 0,1 м. Устройство второго участка с георешёткой осуществлялось таким же образом с разницей в том, что песчано-гравийная смесь укладывалась на армированное георешёткой основание дорожной одежды.

Схема эксперимента

Рис. 1. Схема закладки мессдоз

После устройства каждого из слоев было заложено шесть тензорезисторных преобразователей давления - мессдоз (см. Рис. 1).

Нагрузка, передаваемая колёсной парой самоходной тележки на покрытие исследуемых дорожных конструкций, составляла 3200 кг, давление воздуха в шинах - 0,3 МПа, число проходов по одному следу - 100. Величины напряжений регистрировались после каждого прохода с помощью мобильного измерительного усилителя Spider-8.

Результаты измерений

Рис. 2а. Зависимость максимальных вертикальных напряжений от числа проходов тележки (участок без георешётки)

Рис. 2б. Зависимость максимальных вертикальных напряжений от числа проходов тележки (участок с георешёткой)

Рис. 3. Зависимость глубины колеи от числа проходов тележки

Анализ зависимостей подтверждает теоретические предпосылки о том, что ячейки георешётки перераспределяют активное вертикальное давление на грунт на большие поверхности, в результате чего величина этого давления снижается.

Объясняется это механизмом работы конструкции «грунт - георешётка», уменьшающей интенсивность колееобразования, а также свойствами самой георешётки. Связь ячеек в её структуре, взаимное их блокирование практически не позволяет ячейкам сдвигаться, что ограничивает неравномерное оседание георешётки, а вместе с тем и дорожной конструкции.

Выводы исследования

Усиление георешётками дорожных конструкций является весьма эффективным способом строительства лесных дорог в сложных условиях, учитывая далеко не всегда экономически оправданные традиционные методы (замена грунтов, техническая мелиорация, устройство свайных полей, использование деревянных настилов и щитов).

В то же время предлагаемые дорожные конструкции с георешётками являются новым решением рассматриваемой здесь, в общем-то, всегда актуальной технической проблемы, учитывая современные тенденции увеличения объемов использования местных малопрочных грунтов при строительстве лесных дорог, учитывая, наконец, необходимость соответствия условий строительства экологическим требованиям.

Литература