Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

И.И.Леонович, Н.П.Вырко

ВОДНО-ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХДОРОГ

Минск, 2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Строительство и эксплуатация дорог»

И.И.Леонович Н.П.Вырко

ВОДНО-ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Пособие для студента специальностей 1-70 03 01 «Автомобильные дороги» Учебное электронное издание

Рекомендовано учебно методическим объединением по образованию в области строительства и архитектуры в качестве пособия для студентов специальности

1-70 03 01 « Автомобильные дороги»

Минск

БНТУ

2013

2

УДК 625.7

Рецензенты:

В.Н.Яромко, доктор технических наук, профессор ГП «БелдорНИИ»

Н.М. Гурбо, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология бетона и строительных материалов» Белорусского национального технического университета.

В пособии изложены основные положения, касающиеся воднотеплового режима земляного полотна автомобильных дорог, процессов протекающих при миграции и накоплении влаги в различных грунтах, закономерностей промерзания грунтов и пучинообразования в дорожных конструкциях.

Теоретические положения пособия подкреплены расчетными примерами и некоторыми данными метеорологического характера.

Пособие предназначено для студентов специальности «Автомобильные дороги» при изучении гидрологии, грунтоведческих и цикла специальных дисциплин дорожного профиля.

©Белорусский национальный технический университет. ©Проспект Независимости 65, г. Минск, Республика Беларусь тел. 267-93-89, факс (017) 292-91-37 ©Регистрационный номер БНТУ/ЭИ ФТК 74-29.2013

3

Содержание

Введение Глава 1. Земляное полотно автомобильных дорог как

инженерный объект гидрологической среды.

1.1.Земляное полотно и его элементы.

1.2.Требования к земляному полотну автомобильных

дорог.

1.3.Характеристика природных условий и дорожноклиматическое районирование территории Республики Беларусь

1.3.1.Температура воздуха

1.3.2.Температура грунта

1.3.3.Атмосферные осадки

1.3.4.Снежный покров

1.3.5.Влажность воздуха

1.3.6.Рельеф территории Республики Беларусь

1.4.Почвенно-грунтовые условия Республики Беларусь

1.5.Растительность

1.6.Расчетная влажность грунтов в естественном залегании по многолетним данным метеостанций.

Глава 2. Грунты земляного полотна и варьирование их свойств

2.1.Современные сведения о строении Земли

2.2.Геологическая хронология

2.3.Инженерно-геологическое районирование территории

2.4.Особенности рельефа поверхности земли Беларуси – антропогенный покров

2.5.Происхождение грунтов

2.6.Состав грунта

2.7.Форма грунтовых частиц, структура и текстура

2.8.Структурные связи

2.9.Породообразующие минералы

2.9.1.Характеристика силикатов и алюмосиликатов

2.9.2.Первичные и вторичные минералы

2.10.Грунты как основание и материал для земляного

полотна

4

Глава 3. Вода как физический компонент грунтовой среды

3.1.Вода в грунтах, ее виды, свойства и форма связей

3.2.Влаго- и теплообмен в грунтах

3.3.Влагоемкость, водопроницаемость и водоподъемная способность грунтов

3.4.Водопоглощение, водонасыщение и водоотдача в грунтах

3.5.Влажность грунта и ее виды

3.6.Набухание, усадка, липкость, водостойкость, морозостойкость и размокаемость грунта

3.7.Влияние влажности грунта на его физико-механические свойства

3.8.Определение расчетной влажности грунта для условий Беларуси

3.9.Оптимальная влажность и максимальная плотность

Глава 4. Динамика развития водно-теплового режима в грунтах земляного полотна автомобильных дорог

4.1.Влияние климатических условий для развития воднотеплового режима земляного полотна

4.2.Динамика развития водно-теплового режима грунта земляного полотна

4.2.1.Накопительный период

4.2.2.Зимнее накопления влаги

4.3.Водно-тепловой режим земляного полотна

4.4.Миграция влаги с боковых канав в тело земляного полотна Глава 5. Закономерности изменения водно-теплового

режима земляного полотна

5.1.Краткий исторический обзор научных работ в области воднотеплового режима грунта земляного полотна

5.2.Годовой цикл изменения водно-теплового режима грунта земляного полотна автомобильных дорог

5.3.Типы местности по условиям увлажнения

5.4.Фазовые превращения воды в грунтах земляного полотна

5.5.Физические теории переноса тепла в полотне и дорожных одеждах

5.6.Аналитическая теория переноса тепла и влаги в однородных слоях земляного полотна и дорожных одеждах

5

5.7.Влияние влажности грунта на его прочность и процесс уплотнения

5.8.Аналитическая теория переноса тепла и влаги в слоистых системах

Глава 6. Факторы и методы оценки процессов,

происходящих в грунтах различных температурных условий

6.1.Глубина промерзания грунта. Общие положения

6.2.Способы определения глубины промерзания грунта

6.4.1.Аналитический способ определения глубины промерзания грунтов

6.4.2.Статистический метод определения глубины промерзания грунтов. Обоснование выбора метода

6.3.Анализ существующих методов построения кривых обеспеченности для применения их к определению глубины промерзания

6.4.Определения глубины промерзания грунтов статическим методом

6.4.1.Определение расчетной глубины промерзания грунтов при наличии данных многолетних наблюдений

6.4.2.Определение глубины промерзания грунтов на основании

карт изолиний

6.5.Влияние снежного покрова на глубину промерзания грунтов

6.6.Определение расчетной глубины промерзания грунта земляного полотна автомобильных дорог

6.7.Районирование территории Республики Беларусь по глубине промерзания грунтов

Глава 7. Пучинообразование в дорожной конструкции

7.1.Причины и следствия возникновения пучин на автомобильных дорогах

7.2.Динамика нарастания влаги в грунтах земляного полотна

7.3.Пучинообразование на автомобильных дорогах

7.4.Районирование территории Республики Беларусь по условиям пучинообразования

7.5.Прогнозирование вероятности появления пучин

7.6.Основные способы предотвращения образования пучин на автомобильных дорогах

6

Глава 8. Способы оптимизации водно-теплового режима земляного полотна

8.1.Общие сведения. Требования к грунтам земляного полотна

8.2.Грунты для земляного полотна

8.3.Изменение прочностных и деформативных характеристик грунтов в зависимости от водно-теплового режима земляного полотна

8.4.Выбор кривой распределения для установления расчетной влажности грунта

8.5.Регулирование водно-теплового режима земляного полотна 8.5.1.Общие положения

8.5.3.Дорожная конструкция типа «оболочка», обеспечивающая стабильность водно-теплового режима ядра насыпи

8.5.4.Оптимизация высоты насыпи над уровнем грунтовых вод с учетом водно-теплового режима дорожной конструкции Литература

7