Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО МАТЕРИАЛАМ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ МАРИЙ ЭЛ ДЛЯ ОДЕЖД ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ

Вайнштейн В.М. 1 Нехорошков П.А. 1 Вайнштейн Е.В. 1 Мирошин А.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Поволжский Государственный технологический университет»
Приведены результаты исследования средней влажности грунтов по глубине опробования в естественных условиях, выполнено уточнение коэффициента вариации влажности по результатам экспериментальных данных, определена расчетная влажность и механические характеристики грунта. В результате исследований получены следующие данные: коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве выше нормативного по РФ, равного 0,1 в 1,2-2,3 раза; с увеличением глубины опробования коэффициент вариации влажности глинистых грунтов увеличивается на пашне в среднем на 19 % во всех исследуемых районах; с увеличением глубины опробования коэффициент вариации влажности глинистых грунтов в лесном массиве увеличивается в среднем на 21 % в Сернурском, и на 10% в Килемарском районах.
грунты для дорожного строительства.
коэффициент вариации
автомобильные дороги
1. Вайнштейн Е.В., Вайнштейн В.М., Нехорошков П.А. Исследование напряженно-деформированного состояния дорожной одежды лесовозной автодороги по касательным напряжениям методом конечных элементов // Е.В.Вайнштейн, В.М.Вайнштейн, П.А.Нехорошков // Вестник поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. экология. природопользование, №1(15). – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2012. – С. 64-73.
2. Вайнштейн Е.В., Вайнштейн В.М., Нехорошков П.А. Исследование изменения касательных напряжений и вертикальных перемещений от лесовозного автопоезда в конструкции дорожной одежды и земляного полотна // Е.В.Вайнштейн, В.М.Вайнштейн, П.А.Нехорошков // Инженерный вестник Дона, Том 23, № 4-2, Издательство: Северо-Кавказский научный центр высшей школы федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" – Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2012. – С. 39.
3. Вайнштейн Е.В., Салихов М.Г., Вайнштейн В.М., Нехорошков П.А. Исследование изменения вертикальных перемещений от нагрузки лесовозных автопоездов в конструкции дорожной одежды и земляного полотна методом конечных элементов // Е.В.Вайнштейн, М.Г.Салихов, В.М.Вайнштейн, П.А.Нехорошков // Современные проблемы науки и образования, № 6 – Москва, издательский Дом «Академия Естествознания», 2012 – С. 62.
4. Гусев Н.К., Нехорошков П.А. Исследование прочности слоёв конструкции дорожной одежды из материалов, укреплённых полимерно-минеральной композицией «Nicoflok»//Н.К.Гусев, П.А.Нехорошков // Вестник поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. экология. природопользование, №2. – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2013. – С. 52-58.
5. Инструкция по проектированию нежестких дорожных одежд ОДН 218.046-01 - М.: Гос. служба дор. хоз-ва м-ва транспорта РФ, 2001.–145 с.

Целью исследования состояния глинистых грунтов по материалам геологических изысканий являлось: определение изменения средней влажности грунтов по глубине опробования в естественных условиях, уточнение коэффициента вариации влажности по результатам экспериментальных данных, определение расчетной влажности и механических характеристик грунта. Тема исследования является актуальной, так как расчетная влажность грунта при проектировании и расчете конструкции дорожной одежды по нормативным источникам [5] определяется с помощью усредненного по РФ коэффициента вариации, равного 0,1. Определение фактического значения коэффициента вариации в РМЭ по материалам экспериментальных исследований отличается от нормативного. Это в конечном значении изменяет механические характеристики грунтов, что оказывает влияние на толщину конструктивных слоев дорожной одежды.

Изучение состояния глинистых грунтов в естественных условиях, изменение средней влажности грунтов по глубине опробования проводились путем геологических изысканий, проведённых при проектировании дорог в 8 районах РМЭ. Рассмотрено строение грунтов на автодорогах, протяжённостью 134,7 км, с бурением 551 скважины.

Геологический разрез по оси трассы во всех районах представлен суглинками четвертичного возраста и глинами пермского возраста. Прослойки мелких, средних и пылеватых песков встречаются на глубинах: 3 -7 м. в Сернурском, 3 - 9 м. в Советском, 1,5 - 3 м. в Мари-Турекском, 1,5 - 4,5 м. в Ново-Торъяльском и 0,5 - 1,8 м. в Моркинском районах.

Геологический разрез по оси трассы в Юринском и Килемарском районах представлен песками средней, мелкой крупности и глинистыми грунтами. Супеси встречаются редко.

РМЭ покрыта лесами второй и первой группы. В ряде районов пункты переработки древесины находятся в населённых пунктах за пределами лесных массивов, в связи с этим лесовозные дороги располагаются не только в лесу, но и на пашне, и вблизи населённых пунктов.

Изменение средней природной влажности грунтов по глубине опробования представлены в табл.1 и табл.2.

Анализ изменения средней природной влажности грунтов на пашне с глубиной опробования показал, что она увеличивается с 22% до 29 % в Сернурском, с 22 % до 32 % в Советском, с 22% до 29% в Мари-Турекском и с 19% до 28% в Килемарском районах. В лесном массиве средняя природная влажность глинистых грунтов уменьшается с глубиной опробования с 28% до 22% в Сернурском и с 23% до 21% в Советском районах. В Мари-Турекском и в Килемарском районах природная влажность увеличивается с 22% до 30% и с 24% до 27% соответственно.

Таблица 1

Средняя природная влажность глинистых грунтов на пашне

Наименование района

Средняя природная влажность грунтов, (%) по глубине опробования, (м) на пашне

 

1

2

3

5

7

9

12

15

20

1

Сернурский

22,5

21,9

23,9

25,3

28,2

29,3

27,8

-

-

2

Советский

22,4

23,9

25,6

29,3

32,2

28,5

-

-

-

3

Мари-Турек.

22,1

22,3

23,2

27,9

29,7

-

-

-

-

4

Моркинск.

25,6

26,3

24,7

21,9

23,6

22,9

22,1

28,1

23,6

5

Килемарск.

19,9

20,8

22,8

26,6

25,4

28,1

-

-

-

Таблица 2

Средняя природная влажность глинистых грунтов в лесном массиве

Наименование района

Средняя природная влажность грунтов, (%) по глубине опробования,(м) в лесном массиве

1

2

3

5

7

9

12

15

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

Сернурский

27,2

30,9

28,5

27,3

30,2

26,2

-

-

-

2

Советский

23,2

24,8

24,3

23,3

27,0

-

-

-

-

3

Мари-Турек.

22,4

27,1

28,2

30,5

-

-

-

-

-

4

Килемарск.

23,9

22,9

27,2

22,0

32,2

-

-

-

-

Для проведения расчётов по обоснованию конструкции дорожной одежды, в которой обосновывается расчетная влажность грунтов необходимо знание коэффициента вариации грунтов на лесовозной дороге.

Коэффициент вариации влажности рассчитывается по формуле

(1)

где s- среднее квадратичное отклонение; – относительная влажность грунта;

Имея экспериментальные данные значений влажности грунтов по геологическим изысканиям в РМЭ [5], путем их статистической обработки появилась возможность более точного определения значения этого параметра.

С помощью программ обрабатывались данные влажности глинистых грунтов, а именно, влажность природная и на границе текучести. Однако, абсолютные значения природной влажности и соответствующие плотности не отражают в полной мере состояние грунта. Для того, чтобы состояние разных грунтов были сопоставимы, предлагается показатель относительной влажности грунта, определяемый по формуле:

(2)

где Wпр – природная влажность грунта, %;Wт – влажность грунта на границе текучести, %.

На глубине опробования 1-2 м расположена активная зона земляного полотна, где практически затухают нормальные и касательные напряжения от автомобильной нагрузки, также исследовались грунты ниже этой зоны, взятые с глубины 2-3 м.

В процессе обработки экспериментальных данных была принята гипотеза о нормальном распределении результатов замеров влажности грунтов. Проверка гипотезы проведена по критерию Пирсона (c2), Результаты расчетов по формулам 1 и 2 с учетом статистической обработки значений Wпр представлены в табл.3 и табл.4.

Таблица 3

Коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне

Наименова-ние района

Коэффициент вариации (Gv)

Среднее значение относительной влажности (Wo)

Оценка среднего квадратического отклонения (G)

При глубине опробования, м

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

Сернурский

0,200

0,126

0,230

0,67

0,61

0,65

0,137

0,076

0,152

2

Советский

0,120

0,165

0,191

0,58

0,60

0,67

0,069

0,098

0,128

3

М-Турекский.

0,138

0,155

0,156

0,58

0,61

0,60

0,080

0,095

0,094

4

Моркинский

0,131

0,143

0,137

0,71

0,74

0,75

0,093

0,106

0,103

5

Килемарский

0,149

0,151

0,134

0,61

0,61

0,65

0,091

0,092

0,087

Таблица 4

Коэффициент вариации влажности глинистых грунтов в лесном массиве

Наименование района

Коэффициент вариации (Сn)

Среднее значение относительной влажности (Wo)

Оценка среднего квадратического отклонения (G)

При глубине опробования, м

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

Сернурский

0,158

-

0,200

0,74

-

0,73

0,117

-

0,146

2

Советский

0,195

-

 

0,59

-

 

0,115

-

 

3

Мари-Турекский

0,156

-

0,117

0,54

-

0,59

0,084

-

0,069

4

Килемар-ский

0,108

0,123

0,120

0,73

0,73

0,78

0,079

0,090

0,094

Анализ данных табл.3 и табл.4 показывает, что коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве выше нормативного, равного 0,1 [5]. Наибольшее отклонение от нормативного на глубине опробования 1 м наблюдается на всех участках местности в Сернурском районе, на пашне в Килемарском, в лесном массиве в Советском и Мари-Турекском районах. Эти значения коэффициента вариации приводят к значительному увеличению расчетной влажности грунта. Диаграммы коэффициента вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве представлены на рис.1

и рис.2.

Выводы:

1. Коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве выше нормативного по РФ, равного 0,1 в 1,2-2,3 раза;

2. С увеличением глубины опробования коэффициент вариации влажности глинистых грунтов увеличивается на пашне в среднем на 19 % во всех исследуемых районах;

3. С увеличением глубины опробования коэффициент вариации влажности глинистых грунтов в лесном массиве увеличивается в среднем на 21 % в Сернурском, и на 10% в Килемарском районах.

Рецензенты:

Савельев В.В., д.т.н., профессор кафедры строительного производства Чебоксарского политехнического института (филиала) Московского государственного открытого университет», г.Чебоксары.

Смирнов М.Ю., д.т.н., профессор кафедры Транспортно-технологических машин ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г.Йошкар-Ола.


Библиографическая ссылка

Вайнштейн В.М., Нехорошков П.А., Вайнштейн Е.В., Мирошин А.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО МАТЕРИАЛАМ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ МАРИЙ ЭЛ ДЛЯ ОДЕЖД ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=10653 (дата обращения: 25.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252