Исследование прочностных параметров дорожных конструкций с геопрослойками «ТЕРАТЕКС»

УДК 630*383+630*37

М.Т. Насковец, П.Н. Жлобич1, П.В. Афонин, В.В. Наумов2

1Белорусский государственный технологический

Университет Минск, Беларусь

2ООО «ТЕРАТЕКС», г. Благовещенск, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ГЕОПРОСЛОЙКАМИ «ТЕРАТЕКС»

Реферат. Работоспособность дорожных конструкций при воздействии нагрузок транспортных средств может быть повышена за счет введения в их конструкции упрочняющих геопрослоек. Проведение испытаний таких констркутивных решений в лабораторных условиях позволяет в полной мере провести сравнительную оценку их прочностных параметров для дальнешего практического применения.

M.T. Naskovets, P.N. Zhlobich 1, P.V. Afonin, V.V. Naumov2

1 Belarusian State Technological University

University of Minsk, Belarus

2OOO «TERATEX», Blagoveshchensk, Russia

INVESTIGATION OF STRENGTH PARAMETERS OF ROAD STRUCTURES WITH «TERATEX» GEO-LAYERS

 

Abstract. The operability of road structures under the influence of vehicle loads can be increased by introducing reinforcing geo-layers into their structures. Conducting tests of such structural solutions in laboratory conditions allows us to fully conduct a comparative assessment of their strength parameters for further practical application..

Научно-исследоватекльские работы проводились с целью оценки распределяющей способности грунта основания и модуля упругости дорожных конструкций с применением геопрослоек «Тератекс» при воздействии колесной нагрузки транспортных средств.

Для исследований были выбраны 3 вида конструкций дорожных одежд (рис. 1), основанием которых являлся песчаный материал − песок для строительных работ природный мелкий 1 класса (ГОСТ 8736-201), а материалом покрытия − ПГС смесь №5 (СТБ 2318-2013).

Рис. 1. Модели конструкций для опытных участков

Разработанные модели дорожных конструкций были устроены на трех опытных участках: без геопрослоек между слоями, а также с укладкой между слоями песка и песчано-гравийной смеси сответственно прослойки из геополотна нетканого разделяющего типа «Тератекс» ТС 1500 и прослойки из геокомпозита армирующего типа Тератекс ТС-А-50 (рис. 2 а,б).

 

а      

                                           

б

Рис. 2. Геопрослойки:

а) − геополотно «Тератекс» ТС 1500;

б) − геокомпозит Тератекс ТС-А-50

Для проведения испытаний по распределению напряжений в  грунте в лабораторных условиях на грунтовом канале БГТУ, рахработана следующая методология проведения работ: подготовка основания, закладка месдоз (датчиков давления), укладка геоспрослоек и засыпка и уплотнение материала покрытия.

В соответствии с исходными данными испытываемые дорожные конструкции имели следующий визуализированный вид (рис. 3).

Рис. 3. Схема расположения месдоз

Перед закладкой датчиков давления в грунтовое основание предварительно, выполняли их тарировку с целью установления зависимости величины давления в МПа от напряжений в mV/v, в процессе воздействия на месдозу воспринимаемой через толщу грунта нагрузки. Каждая из месдоз последовательно подвергалась ступенчатому воздействию нагрузки с нарастающим итогом. Диапазон изменения нагрузки составлял от 4 до 16 кг с шагом 4 кг.

Напряжения, возникающие при воздействии нагрузки на поверхность мессдозы, отображались на экране монитора и фиксировались в специальную ведомость компьютера. На основании полученных данных строили тарировочные графики для каждой месдозы (рис. 4).

Рис. 4. Тарировочный график месдоз

Данные по распределению напряжений на различных глубинах закладки месдоз, полученные при проведении испытаний под подвижной нагрузкой экспериментального стенда, записывались в таблицу 1. На основании этого был составлен график зависимости величины давления возникаящиего в каждой месдозе от воздействия нагрузок при проведении испытаний (рис. 5).

Таблица 1 – Значения нагрузок при проведении испытаний

№ опыта

Нагрузка mV/v

Испытание №1

Испытание №2

Испытание №3

 

№2869

№3645

№3647

№2869

№3645

№3647

№2869

№3645

№3647

1

0,41

0,41

0,15

0,29

0,37

0,14

0,47

0,39

0,16

2

0,48

0,30

0,17

0,24

0,32

0,12

0,48

0,32

0,18

3

0,33

0,31

0,12

0,19

0,27

0,10

0,54

0,38

0,14

Среднее

0,4066

0,34

0,1466

0,25

0,3233

0,1200

0,4966

0,3633

0,16

Рис. 5. График зависимости изменения напряжений от вида прослойки:

В результате проведенных испытаний при применении геополотна «Тератекс» 1500, относительно конструкции без геосинтетических материалов, сжимающие напряжения снизились: на глубине 12 см — в 1,22 раза, на глубине 24 см — в 1,06 раза, на глубине 37 см — в 1,09 раза.

При применении геокомпозита армирующего ТС-А-50, относительно конструкции без геосинтетических материалов, сжимающие напряжения снизились: на глубине 12 см — в 1,96 раза; на глубине 24 см — в 1,12 раза; на глубине 37 — см в 1,33 раза.

Для определения модуля упругости на каждом опытном участке проводился наезд спаренных колес экспериментальной тележки с последующей ее остановкой на середине участка. Затем в промежуток между спаренными колесами (рис. 6) устанавливался измерительный стержень, который крепится на рычаге прогибомера и под него подкладывалась металлическая пластина квадратной формы. Данные  полученных величин заносили в таблицы 2 и 3. 

Рис. 6. Процесс измерения модуля упругости

Таблица 2 – Значение упругого прогиба

№ опыт

Значение упругого прогиба, мм

Испытание №1

Испытание №2

Испытание №3

1

123

100

140

2

118

107

156

3

120

98

161

Среднее

120,3

101,6

152,3

Таблица 3 − Значения модуля упругости, МПа

Участок

Модуль упругости, МПа

С геополотном Тератекс ТС 1500

87,6

С Тератекс ТС-А-50

105,1

Без геосинтетического материала

70,1

Полученные значения модуля упругости на поверхности слоя конструкций с песчано-гравийными материалами покрытия составили:

− для геокомпозита Тератекс ТС-А-50 – 105,1 МПа;

− для геополотна Тератекс ТС 1500 – 87,6 МПа;

− для конструкции без применения геосинтетических материалов – 70,1 МПа.

Повышение модуля упругости с использованием геокомпозитной прослойки в заданных условиях в 1,2−1,5 раза обеспечивает улучшение работоспособности дорожной конструкции.