1. Проблемы устройства автодорог в районах распространения песков

Основные проблемы строительства и эксплуатации транспортных сооружений в районах распространения песков следующие:
1) эоловые процессы (Рис. 1).
Процессы эти происходят везде, где есть незакрепленные рыхлые отложения, например, на песчаных берегах рек, но наиболее подвержены воздействию ветра пустынные районы, отличающиеся сухостью воздуха и отсутствием растительности. Горные породы там быстро разрушаются из-за сильных колебаний температуры (физическое выветривание). Ветер действует совместно с выветриванием, выносит его продукты и очищает поверхность для дальнейшего разрушения.
Эоловые процессы
Рис. 1 – Эоловые процессы

2) смешивание материалов дорожной одежды с грунтом земляного полотна. Под действием динамической нагрузки от автомобильного транспорта происходит вдавливание материала конструкции дорожной одежды в насыпь (Рис.2). Это приводит к ухудшению прочностных характеристик покрытия и, как следствие, к увеличению затрат на период эксплуатации.
Область перемешивания материалов конструкций земляного полотна и дорожной одежды
Рис. 2 – Область перемешивания материалов конструкций земляного полотна и дорожной одежды

2. Обеспечение защиты от эоловых процессов

Конструкции укрепления синтетическими неткаными материалами  могут быть защитными и несущими. Для защиты откосов от ветровой эрозии применяют мелкоячеистый СНМ. Его укладывают по всей поверхности откоса в виде сплошного покрытия с заводом верхнего края под слои грунта толщиной 10 - 15 см и с закреплением нижнего края у подошвы. В условиях барханных песков посев трав соответствующих сортов производится перед укладкой геотекстиля в грунт откоса на глубину 2 - 3 см с помощью ручных грабель или другими способами. Полотна геотекстиля укрепляются на откосе металлическими штырями П-образной формы из проволоки диаметром 6 мм, длиной 300 мм (рис. 3).

Конструкция насыпи высотой 2 - 6 м из песка мелкозернистого в условиях засушливого климата с креплением откосов геотекстилем
Рис. 3 – Конструкция насыпи высотой 2 - 6 м из песка мелкозернистого в условиях засушливого климата с креплением откосов высокопрочным геотекстилем
1 - грунт насыпи; 2 - геотекстиль; 3 - штыри для закрепления геотекстиля; 4 - песчано-суглинистая смесь

Применение георешеток «ГЕО ОР» позволяет создать усиленный слой на поверхности откосов, имеющий улучшенные характеристики по отношению к грунту откоса.
Георешетка ГЕО ОР    Георешетка ГЕО ОР

Георешетка ГЕО ОР – это гибкая и в то же время прочная трехмерная конструкция, представляющая собой надежно скрепленные друг с другом термоультразвуковым соединением пластиковые ленты из полимерного материала, формирующие ячейки одинакового размера, расположенные в определенной последовательности.
Также эффективным методом закрепления песков растительностью вспомогательными средствами, приостанавливающими движение песков на период прорастания семян и укрепления корневой системы растений, служат механическая защита, розлив вяжущих материалов или другие способы фиксации поверхности песков.
Растительностью закрепляют:

  • барханные и слабозаросшие пески;
  • очаги дефляции ("язвы" и котловины выдувания) в полузаросших и заросших песках.
При фитомелиоративной защите дорог от песчаных заносов предусматривают "сплошное облесение" песков.
Сплошное облесение применяют как основной способ закрепления песков всюду, где условия благоприятны для развития растений (влажность песков) и формирования достаточно густых насаждений, что способствует полной остановке движения песков.
Наиболее экологичным, современным и недорогим способом торможения процесса эрозии и эоловых процессов является укрепление откосов и берегов геоматами. В настоящее время укрепление склона с использованием противоэрозионных геоматов является самой передовой и эффективной технологией против естественного разрушения почвы.

Противоэрозийный геомат

Противоэрозийный геомат – это гибкий, легкий воздухо- и водопроницаемый геосинтетический материал хаотичной трехмерной структуры, изготовленный из тремосоединенных полимерных волокон, беспорядочно переплетенных в виде мочалки. Открытая хаотичная структура материала обеспечивает эффективную защиту от эоловых процессов и эрозии почв, как с растительностью, так и до ее появления. Стойкий к большинству возможных негативных воздействий среды геомат надежно фиксирует даже мелкие частицы почвы, армируя слабое грунтовое основание и обеспечивая благоприятные условия для высадки и роста растительного слоя, корневая система которого свободно распределяется в структуре геомата, обеспечивая дополнительное усиление почвенного покрова. 

3. Обеспечение стабильности контакта дорожных одежд и земляного полотна

Для того чтобы обеспечить проезд по готовому земляному полотну автомобилей и дорожных машин, а также предотвратить погружение в песок частиц материала дорожного основания и улучшить условия его уплотнения, между земляным полотном и дорожным основанием следует либо устраивать на всю ширину земляного полотна защитный слой из пылевато-глинистых грунтов, песчано-гравийных и песчано-щебеночных материалов, а также из пылевато-глинистых грунтов и мелких песков, обработанных неорганическими и органическими вяжущими, либо укладывать геосинтетическую прослойку с одновременной отсыпкой нижнего слоя дорожного основания.

Эффективным способом повышения сдвигоустойчивости конструкции дорожных одежд является использование геосинтетических материалов. Исследования показывают, что применение на границе «зернистый слой - грунт основания» армирующих прослоек в виде геотекстилей, геосеток и георешеток способствует повышению механических свойств слоев дорожных одежд. Однако эти материалы имеют очевидные структурные различия, предопределяющие и различные механизмы работы, и их эффективность.

Принципиальным различием является момент включения прослойки в работу. Так, георешетки и геосетки, имеющие решетчатую структуру, при сопоставимом размере ячеек и минеральных зерен начинают работать сразу. Решетчатые геоматериалы обладают эффектом блокировки (заклинивания): минеральные зерна (щебень), частично попадая в ячейки, заклиниваются и тем самым блокируют горизонтальные перемещения в слое порядка 15 см над решеткой. Образуется композитный слой, обладающий прочностью на сжатие, как у щебня, при этом возникающее «псевдосцепление» с подстилающим слоем позволяет воспринимать растягивающие нагрузки.

Иллюстрация возникновения псевдосцепления в несвязном щебне с прослойками геосеток

Рис. 4 Иллюстрация возникновения псевдосцепления в несвязном щебне с прослойками геосеток

Принцип работы сплошных тканых геоматериалов в зернистых слоях заключается в мембранном эффекте. Лабораторные и полевые исследования эффективности применения геотекстилей таких как Армостаб,показали, что только при значительных вертикальных деформациях, возникает достаточное натяжение полотна, обеспечивающее материалу способность воспринимать приложенные нагрузки. Сама ткань не сопротивляется изгибу, для включения прослойки в работу необходима осадка (прогиб) более 3 см, что для конструкций капитальных дорожных покрытий недопустимо.

Армирование зернистых сред решетчатыми ГМ (геосетки, георешетки) приводит к изменению напряженно-деформированного состояния в грунте:

  • ограничивается передача касательных напряжений на подстилающий слой;
  • снижается уровень вертикальных и сдвиговых напряжений в конструкции;
  • возрастает прочность конструкции на сдвиг в грунте до 60%, а упругий прогиб – до 15% [5].

Таким образом, эффективность использования георешеток и геосеток заключается в двойном эффекте их работы: повышении сопротивления сдвигу (эффект блокировки) и снижении давления на подстилающий грунт (мембранный эффект).

Заключение

Опыт применения геоснтетических материалов свидетельствует о возможном их применении для решения большого круга задач. Знания, накопленные специалистами «Миаком Инжиниринг», позволяют выполнять любые расчетные обоснования применения геосинтетических материалов. Для этого необходимо более подробно ознакомится с проблемой, которую необходимо решить. Мы готовы к сотрудничеству.

Материалы:


Рассказать друзьям: