9.Ч2.(48) Сущность пучинообразования

При сезонном промерзании и оттаивании на дорожной одежде при определенных условиях могут наблюдаться пучины, которые представляют собой деформации и разрушения в виде бугров и сетки трещин. Они возникают в результате пучения (пучинообразования), неоднородных по площади проезжей части взбугриваний дорожной одежды, образующихся при одновременном сочетании следующих трех факторов:

интенсивного морозного влагонакопления, при котором максимальная относительная влажность грунта в верхней части земляного полотна W_max  0,75W_T;

промерзания грунта под дорожной одеждой на глубину h_np > 0,5 м;

наличием мелких пылеватых песков и супесей, пылеватых суглинков и других пучинистых грунтов.

Размер деформации пучения зависит главным образом от влажности грунта, глубины промерзания, продолжительности холодного периода, скорости промерзания грунта, прочности дорожной одежды. Неравномерное морозное пучение может достигать 80-100 мм, что существенно снижает скорость движения автомобилей.

Физическая сущность пучинообразования состоит в накоплении, перераспределении, замерзании и оттаивании воды в порах грунта вследствие сезонных изменений водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды. В дисперсных грунтах, представляющих собой капиллярно-пористые тела, происходит непрерывный тепломассообмен. С понижением температуры свободно связанная вода замерзает при 0, пленочная и рыхлосвязанная - при -3°С, прочно связанная и в капиллярах вода замерзает при более низкой температуре (-10...-30°С). При промерзании грунта возникает температурный градиент. Незамерзшая часть жидкой фазы перемещается из теплых слоев грунта к холодным, то есть снизу вверх. Процесс миграции воды протекает в зоне изотерм 0...-5°С. При наличии температурного градиента происходит термодиффузия пара от теплых слоев грунта к холодным. Водяной пар, охлаждаясь, конденсируется, увеличивая толщину пленки воды на частицах грунта и на кристаллах льда, и замерзает. Дальнейшее влагонакопление и льдообразование происходит за счет термодиффузии водяного пара. В зоне льдообразования вначале возникают кристаллы, а затем линзы льда.

Льдообразование сопровождается увеличением объема на 9 % и значительным давлением в земляном полотне, что и вызывает поднятие в том числе неравномерное дорожной одежды. В этом и заключается процесс пучинообразования. Весной грунт оттаивает в первую очередь под дорожной одеждой. В этот момент лед переходит в жидкую фазу, которая под действием собственного веса мигрирует вниз и задерживается на мерзлом практически водонепроницаемом грунте. Над мерзлой поверхностью (донником) грунт переувлажняется. Дорожная одежда теряет прочность и под действием нагрузок от транспорта разрушается, ее материал перемешивается с разжиженным грунтом, возникают пучины.

10. Ч2(49). Влияние ухудшения водно-теплового режима на дорогу

Изменение характеристик водно-теплового режима существенно влияет прочность, долговечность полотна дороги в целом, приводит к снижению транспортно-эксплуатационных свойств дорог.

Основные источники увлажнения дорожной конструкции

1 - атмосферные осадки

2 – вода в канавах

3- подземная вода и парообразное увлажнение

4 – песчаное основание

Интенсивность температурных воздействий характеризуется:

А) продолжительностью морозного периода в днях между числами перехода температуры через 0⁰ осенью и зимой

Б) средние минимальные температуры воздуха за холодный период

В) средние максимальные температуры воздуха в наиболее жаркие месяцы

Г) комплексные температурные показатели – морозный индекс (чес выше значение измерений – 50 – 2000 и больше продолжительность морозного периода, тем опаснее воздействие среды на дорогу).

В результате ухудшения водно-теплового режима могут появиться негативные явления -избыточное влагонакопление, увлажнение грунта основания, повышение влажности грунта в верхней части земполотна, разрушение откосов насыпи.