4_Лекция_Сод_АД

1. Лекционное занятие №3 ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СОСТОЯНИЕ ДОРОГ И УСЛОВИЯ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

Лекционное занятие №3
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
НА СОСТОЯНИЕ ДОРОГ И
УСЛОВИЯ ДВИЖЕНИЯ
АВТОМОБИЛЕЙ
1

2. ВОПРОСЫ

1. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И
ИХ ВЛИЯНИЕ НА ВОДНО-ТЕПЛОВОЙ
РЕЖИМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
2. ПУЧИНООБРАЗОВАНИЕ
3. ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ ПО
ПЕРИОДАМ ГОДА
4. РАСЧЕТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
ДОРОГ
2

3. ВОПРОС №1 ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ВОДНО-ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

3

4. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОГОДА, ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ И
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ – состояние
атмосферы, которое характеризуется совокупностью
значений метеорологических явлений или факторов в
данном месте в данное время
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ – отдельные
характеристики состояния атмосферы, которые
наблюдаются на метеостанциях (атмосферное
давление, температура, влажность воздуха, ветер,
осадки, туман, метель и т.д., а также их сочетания)
4

5. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ – статистический режим
условий погоды за длительный период времени (от
одного года до десятилетий), т.е. закономерная
последовательность атмосферных процессов в данной
местности, обуславливающая характерный режим
погоды
МИКРОКЛИМАТ – климат небольшой территории,
возникающий под влиянием различий рельефа,
растительности, состояния почвы, наличия водоемов,
застройки и др.
5

6. ПК факторы, влияющих на состояние АД и условия движения

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Рельеф и
ландшафт
местности
Грунтовогеологические
условия
–
–
–
Тип и
характеристики
грунтов
земляного
полотна и
подстилающих
слоев
Характер
наслоения
грунтовой
толщи
Глубина
промерзания
Гидрологические условия
–
–
Глубина и
характер
залегания
грунтовых вод
Условия стока
поверхностных
вод
Климатические
факторы
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Атмосферное
давление
Солнечная
радиация
Температура
воздуха
Влажность
воздуха
Осадки (дождь,
снег)
Ветер
Метель
Гололед
6
Туман

7. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Тепловлагоперенос
(ТВО)
ВОДНО-ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
(ВТР) – закономерные сезонные изменения в
земляном полотне и слоях одежд влажности и
температуры
Вид и мощность источников
увлажнения
Процессы в теле ЗП и ДО
нагревание
↔ оттаивание
испарение
↔ конденсация
сублимация
↔ облимация
Интенсивность температурных
воздействий
Изменение характеристик ВТР
7

8.

ИСТОЧНИКИ УВЛАЖНЕНИЯ
ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
а) при положительной
температуре
б) при отрицательной
температуре
1 – атмосферные осадки (жидкие); 2 – поверхностная вода; 3 –
вода, проникающая в земляное полотно; 4 – капиллярная вода;
5 – парообразная вода; 6 – пленочная вода; 7 – грунтовые воды;
8
8 – снег; 9 – лед; 10 –замерзший грунт

9. ПОКАЗАТЕЛИ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

• Продолжительность морозного периода Тх (сут.),
равная периоду между датами перехода
температуры воздуха через 0 ⁰С осенью и
весной;
• Минимальная tmin b или средняя tb температура
воздуха за холодный период;
• Среднемаксимальная температура воздуха tmax b
в наиболее жаркие месяцы;
• Комплексные температурные показатели –
морозный индекс ∑Txtb и размах Rt = tmax - tmin
9

10. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ТЕПЛОВЛАГООБМЕНА

1.
2.
3.
Воздухопроницаемость грунтов и слоев дорожных
одежд создает условия для воздухо- и парообмена;
В ненасыщенных грунтах влага содержится в
двухфазном состоянии: водяной пар и жидкая фаза;
В мерзлых грунтах дополнительно возникает
твердая фаза – лед, количество которой
пропорционально температуре. При температуре
ниже 0 ⁰С не вся жидкая фаза переходит в лед
вследствие засоления и межмолекулярных сил.
Таким образов, в морозный период происходит диффузия
водяного пара, миграция жидкой фазы и льдообразо-вание.
Жидкая фаза испаряется и замерзает, водяной пар
10
конденсируется на жидкой или твердой фазах.

11. СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЕПЛООБМЕНА

1. Теплопроводность (кондукция) – передача
тепла от частицы к частице;
2. Тепло фазовых превращений при
промерзании-оттаивании, конденсациииспарении, облимации-сублимации;
3. Конвективность (2-3 %).
11

12. СОСТАВЛЯЮЩИЕ ВЛАГООБМЕНА

1. Наличие потенциала концентрации
жидкой фазы (концентрационная
миграция): жидкая фаза мигрирует от
мест с большей влажностью к местам с
меньшей влажностью (95-98 %);
2. Наличие потенциала температуры
(термодиффузия): термомиграция жидкой
фазы (2-5 %).
12

13. ПОСЛЕДСТВИЯ УХУДШЕНИЯ ВТР

• Избыточное влагонакопление в ЗП из-за инфильтрации
воды через трещины в покрытии, через обочины и
откосы после дождей или поверхностного стока;
• Увлажнение грунтового основания от горизонта близкого
залегания грунтовых вод или от длительного застоя воды
в боковых канавах, коллекторах (в районах болот,
орошаемых районах);
• Повышенное увлажнение грунта в верхней части ЗП к
концу морозного (холодного) периода;
• Образование пучин на участках интенсивного морозного
влагонакопления;
• Весеннее разрушение ДО из-за переувлажнения грунта и
потери прочности;
• Разрушение откосов (особенно высоких насыпей) от
переувлажнения;
• Разрушение высоких насыпей от скопившейся в теле
13
воды.

14. СЕЗОННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОДНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА

Период
Характеристика
Предзимний
Первоначальное накопление влаги
осенью: охлаждение и увлажнение ЗП и
ДО атмосферными осадками, поднятием
УГВ, нарастание влажности, разуплотнение грунта и снижение прочности ДО
Морозный
Промерзание, переспределение и накопление влаги в ЗП зимой. Вода из нижних
слоев мигрирует снизу вверх и со стороны
обочин к оси дороги Глубина промерзания
достигает максимума
Весенний
Оттаивание ЗП и переувлажнение грунта
весной. Самый опасный (расчетный).
Оттаившая вода скапливается над
мерзлым, еще не оттаившим грунтом ЗП
(донником). В местах морозного пучения
возникают просадки. Прочность ДО
минимальна. Дорожная службы
прогнозирует даты начала, окончания и
продолжительность расчетного периода.
Летний
Просыхание ЗП летом.
14

15. ВОПРОС №2 ПУЧИНООБРАЗОВАНИЕ

15

16. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПУЧИНЫ – деформации и разрушения дорожных
одежд в виде бугров и сетки трещин, возникающие в
результате пучинообразования
16

17. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПУЧИНООБРАЗОВАНИЕ (ПУЧЕНИЕ) –
неоднородные по площади проезжей части
взбугривания дорожной одежды, вызванные
одновременным сочетанием:
• Интенсивное морозное влагонакопление, при
котором максимальная относительная влажность
грунта верхней части земляного полотна Wmax ≥
0,75W;
• Промерзание грунта под дорожной одеждой на
глубину hпр ≥ 0,5 м;
• Наличие пучинистых грунтов: мелких пылеватых
песков и супесей, пылеватых суглинков и др.;
17
• Скорость промерзания грунта менее 2 см/сут

18. ПРОМЕРЗАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЗИМОЙ

1 – СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ; 2 – ПОДНЯТИЕ ПОВЕРХНОСТИ ДОРОЖНОЙ
ОДЕЖДЫ; 3 – ЛИНИЯ ПРОМЕРЗАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА;
4 – ЗОНА МЕЖФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА ГРУНТА; 5 – ЛИНЗЫ И
ПРОСЛОЙКИ ЛЬДА; УГВ – УРОВЕНЬ ГРУНТОВЫХ ВОД
18

19. ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО В МОМЕНТ ОТТАИВАНИЯ ГРУНТА

1 – РАЗЖИЖЕННЫЙ ГРУНТ; 2 – ОСТАВШИЙСЯ ДОННИК; 3 – ЛИНИЯ
ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА; УГВ – УРОВЕНЬ ГРУНТОВЫХ ВОД
19

20. СХЕМА МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

lпуч – общее пучение; lр – равномерное пучение; lн –
неравномерное пучение; р – давление пучения; Ндо –
толщина дорожной одежды; В – ширина проезжей части
20

21. КРИТЕРИЙ МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТИ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

lпуч ≤ lдоп
где lпуч –
расчетное (ожидаемое) пучение грунта
ЗП;
lдоп – допускаемое для конструкции ДО
пучение грунта:
Таблица 1 - Допускаемое пучение грунта
Тип дорожных
одежд
Вид покрытия
Капитальные
Облегченные
Переходные
А/бетонное
А/бетонное
Щебеночное
Допустимое
пучение lдоп, см
4
6
10
21

22. ВОПРОС №3 ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ ПО ПЕРИОДАМ ГОДА

22

23. ХАРАКТЕРИСТИКИ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ ПО ПЕРИОДАМ ГОДА

Период
Характеристика
Условия движения
Зимний
Устойчивая средняя суточная температура воздуха
ниже 0 ⁰С или период с начала образования
устойчивого снежного покрова до момента его схода.
Продолжительность 20-260 дней.
Наибольшие колебания
состояния поверхности
дороги: сухая и чистая от
снега, покрыта слоем
сухого рыхлого снега
(заснежена), снежный
накат, мокрый снег или
гололед
Переходный
(весенний и
осенний)
Неустойчивая погода с осадками всех видов. Весенний
– период со средней суточной температурой воздуха
от 0 до +15 ⁰С. Отличается резкими переходами от
потепления к похолоданиям, длится 30-80 сут.
Осенний – период, характеризуемый понижением
температуры от +15 до 0 ⁰С. Количество осадков
меньше, чем летом, но с большей
продолжительностью. Длительность 70-120 сут.
Влажное и мокрое
покрытие, грязные и
деформированные
обочины
Летний
Период с датами перехода средней суточной
температуры через 0 ⁰С. количество осадков
увеличивается, но сокращается продолжительность их
выпадения
Сухое чистое покрытие,
сухие обочины. Наиболее
благоприятные условия
23
движения

24. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭТАЛОННЫЕ УСЛОВИЯ ДВИЖЕНИЯ – сочетание
параметров, транспортно-эксплуатационных
характеристик дорог, их состояния, параметров
расчетного автомобиля, характеристик климата и
погоды, которые обеспечивают благоприятные и
безопасные условия движения с расчетной скоростью
при оптимальной нервно-эмоциональной
напряженности водителя.
24

25. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭТАЛЛОНЫХ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ

• движение одиночного автомобиля на прямом
горизонтальном участке;
• с шириной проезжей части 7,5 м;
• укрепленной обочиной 2,5 м;
• видимостью встречного автомобиля 750 м;
• с шероховатым покрытием, коэффициент
сцепления которого не ниже 0,6;
• ровность не больше 30 м/км4
• коэффициент сопротивления качению 0,01-0,02;
• при сухой погоде, в летнее время, при
температуре 20 °С, отсутствии ветра.
25

26. Фактически используемая для движения ширина чистой укрепленной поверхности

В1Ф = ВПЧ + 2b – 2bЗ
ГДЕ ВПЧ – ПРОЕКТНАЯ ШИРИНА ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ,
М;
b–
ШИРИНА КРАЕВОЙ УКРЕПЛЕННОЙ
ПОЛОСЫ, М;
bз – ШИРИНА ПОЛОСЫ ЗАГРЯЗНЕННОЙ
КРАЕВОЙ ИЛИ ПРИКРОМОЧНОЙ ПОЛОСЫ,
М
26

27. ХАРАКТЕРНЫЕ ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ДОРОГ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ГОДА

а)
б)
в)
г)
д)
е)
27

28. ХАРАКТЕРНЫЕ СОСТОЯНИЯ ОБОЧИН В ПЕРЕХОДНЫЕ ПЕРИОДЫ

а) при наличии
краевых
укрепленных
полос
б) укрепление на
всю ширину
в) без укрепления
1 – ЧИСТАЯ ПОВЕРХНОСТЬ; 2 – СЛОЙ ПЫЛИ ИЛИ
ГРЯЗИ; 3 – КОЛЕИ И НЕРОВНСТИ НА ОБОЧИНЕ
28

29. ПАРАМЕТРЫ И СОСТОЯНИЕ ОБОЧИН ЗИМОЙ

29

30. ВОПРОС №4 РАСЧЕТНЫЕ СОСТОНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДОРОГ

30

31. КЛАССИФИКАЦИЯ СОСТОЯНИЙ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

• СУХОЕ – покрытие, поверхность материала
которого не имеет сплошной пленки воды;
• ВЛАЖНОЕ – покрытие, поверхность материала
которого покрыта сплошной пленкой связанной
воды;
• МОКРОЕ – покрытие, на микроповерхности
материала которого имеется слой свободной
воды;
• ЗАСНЕЖЕННОЕ – покрытие с наличием рыхлого
снега на поверхности;
• СНЕЖНЫЙ НАКАТ – наличие слоя снега,
уплотненного колесами автомобилей;
• ГОЛОЛЕДИЦА – все виды зимней скользкости на
поверхности дороги
31