В настоящее время расчеты зернистых сред армированных геосинтетическими материалами (дорожные одежды и аналогичные им конструкции) базируются на основе ОДН 218.046-01 с учетом ОДМ 218.5.003-2010 и ОДМ 218.5.002-2008 путем проверки допускаемого упругого прогиба и сдвигоустойчивости.

При расчете по допускаемому прогибу ОДН 218.046-01 не регламентирует применение геосинтетических прослоек, для учета их армирующего эффекта необходимо обратиться к ОДМ 218.5.002-2008 – документу, позволяющему определить коэффициент армирования для расчета общего модуля упругости неармированной конструкции.

Однако значимые различия в структуре, форме ячеек и прочностных свойствах двуосно- и мульти-ориентированных георешеток ОДМ 218.5.002-2008 не учитывает. Так, прочность на разрыв вдоль и поперек рулона двуосноориентированных георешеток может достигать 40 кН/м, тогда как самая высокопрочная мультиориентированная георешетка Triax TX 170 имеет следующие показатели прочности на разрыв: вдоль рулона – 21 кН/м, поперек – 20 кН/м, радиальная – 22 кН/м.

При определении сдвигоустойчивости дорожных одежд ОДН 218.046-01 принимает в расчет наличие усиленных геоматериалами прослоек посредством введения коэффициента kд в зависимости только от вида грунта армируемого слоя без учета типа применяемого геосинтетического материала.

Таким образом, существующие нормативно-методические документы не отличают особенности георешеток двуосноориентированных от мультиориентированных. В принятых методиках расчета участвует только условный модуль деформации (осевая жесткость ЕА), геометрические параметры учитываются косвенно. Стоит отметить также, что данные для определения условного модуля деформации мультиориентированных георешеток для выполнения расчета по ОДМ 218.5.002-2008 отсутствуют.

Эффективная работа геосинтетической прослойки в щебенистых слоях определяется двумя критериями: осевой жесткостью полотна ЕА и соответствием размера ячеек и частиц. Соответствие размера ячеек и частиц щебня предопределяет возникновение эффекта блокировки, т.е. заклинивания частиц в ячейках прослойки. В этом случае конструкция будет соответствовать выполненным расчетам, как по упругому прогибу, так и по сдвигоустойчивости. Требования ОДМ 218.5.002-2008 к размеру ячеек и крупности зерен приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сопоставление размера ячеек геоматериала и крупности зерен заполнителя
 Размер ячейки, мм 20 25 30 35 40  45 50  55
60
 Фракция, мм 10- 40 12,5-50 15- 60 17,5-70 20- 80 22,5-90 25- 100 27,5-110 30- 120

При примерно одинаковом параметре ячеек, их площади (S) у двуосно- и мульти- ориентированных георешеток разнятся в два раза вследствие разной геометрии ячеек (рис. 2): у двуосноориентированной георешетки ячейки квадратные (S■ ≈1225мм2), а у мультиориентированной – треугольные (S▲ ≈ 600мм2), что соответствует размеру ячейки 25 мм.

В связи с этим, использование мультиориентированной георешетки будет эффективным только в случае оптимального подбора и тщательного контроля гранулометрического состава материалов дорожных одежд. А слой дорожных одежд над георешеткой не должен содержать фракцию крупнее 50 мм, что делает неприемлемым применение таких часто используемых смесей как С3, С4 и щебня фракции 40-70.

Сопоставление размера ячеек двух геоматериалов (заштрихованная область соответствуют разнице в площади)
Рис. 2. Сопоставление размера ячеек двух геоматериалов (заштрихованная область соответствуют разнице в площади)

При невыполнении этих условий вероятность эффекта блокировки резко уменьшается, а наличие гладкой полимерной поверхности может привести к снижению сдвигоустойчивости в сравнении с неармированной конструкцией. Учитывая вероятностный характер попадания щебня в ячейки (в реальности не будет проникновения в каждую ячейку), меньшая площадь ячеек мультиориентированного геоматериала будет ограничивать эффективность его применения.

На рисунке 3 (слева) показана круговая диаграмма прочности двуосно- и мульти- ориентированных геоматериалов, приведенная с официального сайта компании Tensar International Ltd. [3]. На том же рисунке (справа) приведены результаты лабораторных испытаний, выполненных компанией New Grid Ltd., показывающие, что прочность даже при диагональном растяжении у двуосноориентированных материалов может быть выше, чем у мультиориентированных [11].


Круговые диаграммы прочности георешеток
Рис. 3. Круговые диаграммы прочности георешеток.

Таким образом, получается, что двуосноориентированная георешетка с прочностью на разрыв 30 кН/м имеет радиальную прочность больше чем мультиориентированая [11].

Еще одним недостатком мультиориентированных георешеток является большая, в сравнении с двуосноориентированными, механическая повреждаемость материала, что объясняется более тонкими ребрами ячеек (рис. 4). Результаты испытаний повреждаемости териалов при крупности засыпки 5 мм, 60 мм и 125 мм представлены в табл. 1, иллюстрация – на рис. 5.


Сравнение формы ребер георешеток
Рис. 4. Сравнение формы ребер георешеток

Повреждаемость ребер может достигать 50 штук на квадратный метр
(рис. 5).
Повреждение материала при укладкеПовреждение материала при укладке рис2.png

Общая прочность материала при снижении поперечного сечения ребер компенсирована сотовой структурой с треугольными ячейками. Безусловно, совершенство сотовой структуры георешеток Triax оказывает благотворное влияние на напряженно-деформированное состояние слоев, но эффективность применения Triax по сравнению с двуосноориентированными георешетками очень незначительна (рис. 6, показано зеленым цветом).

График зависимости деформаций от количества проездов для армированных и неармированных конструкций
Рис. 6. График зависимости деформаций от количества проездов для армированных и неармированных конструкций [3]


Таким образом, можно констатировать равноправность применения в дорожных одеждах, рассматриваемых типов георешеток.

Позиционирование мультиориентированных георешеток как инновационного продукта, безусловно, делает честь маркетологам компании Tensar International Ltd, но вместе с тем не умаляет более чем пятидесятилетней истории успешного применения этой компанией двуоснориентированных георешеток (более миллиона квадратных метров уложено по всему миру). Поэтому использование на российских дорогах дорогостоящего импортного материала ничем не оправдано.


Рассказать друзьям: