CC BY
12UDC 625.76.031
PROPERTIES OF REINFORCEMENT OF SUBGRADEWITH GEOSYNETIC MATERIALS
Samandar KOMILOV*, PhD Rashidbek HUDAYKULOV, PhD, docent Alimardon ESIRGAPOV, Master's Student Tashkent State University of Transport 1, Temiryulchilar st., 100167, Tashkent, Uzbekistan *Tel. +998(90) 922-79-46 *E-mail: skomilov1974@mail.ru
Annotation. This article provides information on the technology of using geosynthetic materials on automobile roud around the world today and the problems that can be solved with their help, and on the basis of this information, principles and schemes for strengthening the embankment of the subgrade in Uzbekistan are proposed.
Key words: Subgrade, geosynthetic material, reinforcement, priority, car roads, consistency indicators, waterproofing layer, water erosion, wind erosion, technical solution.
UDK 625.76.031
YO'L POYI KO'TARMALARINI GEOSINTETIK MATERIALLAR BILAN KUCHAYTIRISHNING XUSUSIYATLARI
Samandar KOMILOV*, PhD
Rashidbek HUDAYQULOV, PhD, dotsent
Alimardon ESIRGAPOV, magistraturatalabasi
Toshkent davlat transport universiteti
100167, Uzbekistan, Tashkent, Temiryo'lchilar ko'chasi,1
*Tel. +99890 922-79-46
*E-mail: skomilov1974@mail.ru
Annotasiya: Ushbu maqolada bugungi kunda dunyo miqyosida avtomobil yo'llarida geosintetik materiallardanfoydalanish texnologiyalari va ular orqali echim topuvchi muammolar haqida ma'lumotlar keltirilgan, hamda bu ma'lumotlar asosida O'zbekiston sharoitida yo'l poyi ko'tarmasini kuchaytirish prinsiplari va sxemalari taklifi berilgan.
Kalit so'zlar: yo'l poyi, geosintetik material, kuchaytirish, ustuvorlik, avtomobil yo'llari, mustahkamlik ko'rsatkichlari, gidroizlyasiya qatlami, suv eroziyasi, shamol eroziyasi, texnik echim.
УДК 625.76.031
ОСОБЕННОСТИ УСИЛЕНИЯ НАСЫПИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ
Самандар КОМИЛОВ*, PhD,
Рашидбек ХУДАЙКУЛОВ, PhD, доцент
Алимардон ЭСИРГАПОВ, магистрант
Ташкентский государственный транспортный университет
100167, Узбекистан, Ташкент, ул.Темирйулчилар,1
*Тел. +99890 922-79-46
*E-mail: skomilov1974@mail.ru
Аннотация: на основе анализа технологий использования геосинтетических материалов на автомобильных дорогах в республике и за рубежом предлагаются принципы и схемы усиления насыпи земляного полотна в условиях Узбекистана.
Ключевые слова: земляное полотно, геосинтетический материал, армирование, приоритет, автомобильные дороги, индикаторы согласованности, гидроизоляционный слой, водная эрозия, ветровая эрозия, техническое решение.
1.ВВЕДЕНИЕ
В последние 30 лет в общемировой дорожно-строительной сетиведутся научные исследованияпо применению геосинтетических материалов для усиления земляного полотна и защиты против негативного воздействия природных и геологических экзогенных явлений, организованыэкспериментальные полигоны в полевых условиях.Используя геосинтетические материалы, есть возможность решить многие проблемы в области автомобильных дорог [1-3], а именно:
- улучшать механические свойства грунтов, не соответствующих требованиям нормы;
- увеличить несущую способность дорожного покрытия при реконструкции существующих дорог;
- увеличить уклон дороги, обеспечив приоритет бокового откоса;
- формировать фундаменты из грунтов с низкой несущей способностью;
- армировать земляное полотно для уменьшения его деформации;
- обеспечить возможность проектирования откосов земляных сооружений с большим уклоном;
- использовать их в качестве теплои гидроизоляционных слоёв;
- уменьшение объема земляных работ на площади земель, отведенных под строительство;
- защитить от воздействия воды, ветровой эрозии и усиление различных форм нарушения местного значения.
2. УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА УСИЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ГЕОМАТЕРИАЛАМИ
С началом применения геосинтетических материалов в строительстве земляного полотна начались теоретические исследования. Проведенные научные исследования направлены на усовершенствование методов расчета, где учитывались геосинтетические материалы использованные для повышения устойчивости земляного полотна.
В частности, ниже приведены выражения с учетом прочностных показателей геоматериалов при определении коэффициента устойчивости [4]:
т п
■ + £с ■ I
_ ш=1_1=1_
£ т - К
= (1)
Также, коэффициент устойчивости Кзах по методу кругло цилиндрических поверхностей скольжения с учетом свойств геосинтетических материалов определяется по следующему выражению [5]:
+ п^а5В
=
2 / I -I- ¿4. ч; I п /I I
(2)
(Г~ — Р у К у .
Где: а расчетное значение допускаемого напряжения; 1 = ™г 1 -вес заданного блока; ш -
удельный вес грунта блока; ^'В -площадь и толщина блока; 1 -длина поверхности сдвига на блоке; -угол
наклона на границе блока между поверхностью сдвига и горизонтом; -допускаемая прочность при
растяжении заданного блока; n, ^ -количество и толщина ГМ.
Выражение (2) можно записать с учетом соответствующих показателей каждого усиляемого элемента
[6]:
1гБг + Кп
к_ =
0,5£ Р (С08Д — д/со82 Д + 481п2 Д .)
2' 'г + 48111 Р1) (3)
7
Л = **м ■ ; ш = Р — у; * дсм = 0,6 ■ Яр ;
4а
(4)
Где: -угол между синтетическим материалом и поверхностью скольжения в заданной точке (в
оптимальном положении 1 = 2а); дсм -расчетная прочность при растяжении синтетического материала.
Научными исследователями предложены усовершенствованные выражения учитывающие особенностей взаимодействия грунта и геосинтетического материалами [7]:
/ л с + с/ (5) (ф + ф +е) + ---4 7
К =_^^
Прочностные показатели грунта и геосинтетического материала в выражении (5) определились на основе проведенных экспериментов. Для этого использовалось устройство приготовленная совместно с предприятием "Узпахтамаш" [8].
Устройство работает в следуюшем порядке: нижняя обойма 3 закрепляется в основание корпуса прибора Маслов-Лурье, заполнится грунтом и уплотняется (рис. 1).
В нижнюю обойму прикрепляется рамка 8 с образцом ГМ, верхняя обойма заполнится грунтом и уплотняется, в рамку прикрепляется верхняя обойма 2 содержащая грунт. На поверхность грунта помещают штамп 1 и погружают вертикальную нагрузку Q. Выдержав 1 час, на устройство прикладывают
С'
горизонтальную сдвигающую нагрузки, затем определяют показатели Т и "-* .
а)
б)
Рис. 1. Схема устройства для определения параметров взаимодействия между ГМ и грунтом: (вид спереди (а) и сверху (б))
1 - штамп; 2 - верхняя обойма; 3 - нижняя обойма; 4 - винт; 5 - устройство для закрепления в основание прибора; 6 - образец ГМ; 7 - левое закрепляющее устройство; 8 - рамка; 9 - винт устройства; 10 - правое закрепляющее устройство; 11 - шарики; 12 - винт рамки; 13 -обойма; 14 - металлические трубочки; 15 - металлические проволоки; 16 - индикатор в виде часов;
Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований в нормативные документы инструкции отрасли.
3. СХЕМЫ АРМИРОВАНИЯ
Результаты научных исследований по усилению дорожных насыпей на прочной и непрочной основе [911] представлены исследователями в виде предложений и рекомендаций в дополнение к нормативным документам для внедрения их в производство. Исходя из изложенных выше соображений, используется несколько схем армирования геоматериалами (рис. 2-5) [12].
/
3 ч
7/7/// 7/7
Рис. 2. Однослойное армирование насыпного основания:
1-наземный подъемник; 2-грунт с низкой несущей способностью;3-армирующий слой.
Рис. 3. Многослойное армирование:
1-армирующие слои;2-разделительный слой (нетканый материал), уложен прямо на основание; 3- грунт с низкой несущей способностью.
Рис. 4. Усиление основания насыпи объемными конструкциями: 1-мягкое основание, 2-армирующая конструкция.
материал насыпи (а)
ветрозащитный
7
/
грунт е низкой несущей способностью (е) разглаживающий слой (песок) (д)
—согните по порядку следуя
инструкции (г) — а рм иру ющ 1 ш слой (в)
0.50 м
Рис. 5. Армированный слой под насыпью
В условиях Узбекистана ведутся научные исследованияи накоплен достаточный опыт использования геосинтетических материаловв полевых условиях. В частности, геосинтетические материалы использованы на автомобильной дороге М-39 «Алматы-Бишкек-Ташкент-Термез», на пересеченииавтомобильных дорог А-380 «Гузар-Бухара-Нукус-Бейнеу» с А-378 «Гузар-Чим-Кокдала-Самарканд»,на участке ПК6+40-ПК6+80 строительства автомобильной дороги М-39 «Алматы-Бишкек-Ташкент-Термез», а также, М-34, соединяющая трассу Ташкент-Душанбе с трассой 4Р-29, на построенном участке ПК81+50 и ПК82+50 автомобильной дороги Янгийул-Гулистан-Гагарин (Объездная дорога на Гулистан) (рис. 6)[13].
Рис. 6. Укладка геосинтетического материала и выравнивание грунтов
Земляные полотна, построенные с использованием геосинтетических материалов в районе испытаний, включаются в проектную и нормативную документацию с учетом проблем района.Поэтому,технические решения в сложных инженерно-геологических условияхиндивидуально согласовываются с проектом
дорог,строящихся в этих регионах и включаются в проектно-нормативные документы [14-18]. Наблюдения за экспериментальнымиполигонами подтверждают факт надежности насыпи, усиленного покрытием и характеризуется высокими показателями приоритета по сравнению с неармированным состоянием, а также высоким ресурсом использования.
3. ПРЕДЛАГАЕМЫЕ СХЕМЫ УСИЛЕНИЯ
Принимая во внимание изложенные выше соображения, целесообразно предложить следующие принципы и схемы усиления дорожных насыпей, строящихся в Узбекистане (рис.7-10).
Рис. 7. Усиление насыпи небольшими шагами и горизонтальными слоями
Рис. 8. Армирование основание геоматериалами
Рис. 9. Армирование насыпи большими шагами и горизонтальными слоями
Рис. 10. Армирование насыпи угловыми слоями
Рекомендуемые схемы включены в зависимости от уровня важности строящейся дороги, категории, а также типа используемого грунта [19-20].
Перед исследователями стоят следующие задачи:
- разработать методику расчета возможности выбора типа геоматериала с учетом воздействия нагрузок;
- определить минимальные расстояния между горизонтальной и угловой укладкой армирующего слоя;
- обосновать параметрыгеосинтетического облицовочного материала (минимальная длина, количество и угол укладки)на основе теоретических и экспериментальных работ;
- разработка рекомендаций и руководств по использованию геосинтетических материалов для дорог, построенных на твердых и мягких грунтах;
- выполнить расчеты с помощью программного обеспеченияпо применению геосинтетических материалов в общей дорожной конструкции.
Для решения этих задач, в частности, необходимо определить прочностные свойства геосинтетического материала и обосновать параметры их взаимодействия с грунтами, включить результаты в проектно-сметную документацию, нормативные документы и методические указания, а также имеется необходимость создания экспериментальных полигонов на основе теоретико-аналитических выводов.
4. ВЫВОДЫ
Реализация этих задач требует от специалистов ознакомления с мировым опытом, научных исследований в этой области, использования передовых зарубежных технологий и их использования при строительстве транспортных объектов в Узбекистане. Для решения этих задач необходимо определить прочностные свойства геосинтетического материала и обосновать параметры его взаимодействия с грунтом [21-23], включить результаты в проектную смету, нормативные документы и методические указания, а также создать экспериментальные испытательные площадки.
5. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Комилов С.И. Автомобиль йулларини куришда геосинтетик материалларнинг кулланилиш кулами ва истикболи.Тошкент ТАЙИ хабарномаси №147. -50 б.
2. Дмитриев И.И. Геосинтетические материалы в дорожном строительстве. Журнал cтроительство уникальных
зданий и сооружений, Москва. 2016, №10 (49) стр 35-58. [In Russian: Dmitriev,LI. Geosynthetics in road construction/ Magazine construction of unique buildings and structures .Moscow, 2016].
3. Илюшин С.В.,Бугаева А.И.,Красина И.В.,Минязова А.Н. Применение геосинтетических нетканых материалов
в дорожном строительстве / Вестник технологического университета .-Москва, 2017, Т. 20. №5. [In Russian: Iyushin, S.V., Bugaeva, A.I., Krasina, I.V., Minyazova, A.N. Application of geosynthetic nonwovens in road construction / Technological University Bulletin. Moscow.2017. Vol. 20. No5.].
4. Рекомендация по применения геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог - Москва. ФГУП. «Информавтодор» 2003 г.-48 с. [In Russian: Recommendation for the use of geosynthetics in the construction and repair of highways / FSUE "Informavtodor"- Moscow. 2003. 48 p].
5. Указания по повышению несущей способности земляного полотна и дорожных одежд с применением синтетических материалов ВСН 49-86 с. 12. [In Russian: Guidelines for increasing the bearing capacity of subgrade and road pavements using synthetic materials VSN 49-86 p].
6. Рекомендации по совершенствованию методов конструирования и технологии повышения общей устойчивости конусов и откосов земляного полотна. -М.: Минавтодор РСФСР 1987 с.9. [In Russian Recommendations for improving design methods and technologies to improve the overall stability of the cones and slopes of the subgrade. / Minavtodor of the RSFSR - Moscow. 1987. 9 p.].
7. Комилов С.И. Геосинтетик материаллар билан кучайтиришнинг йул кутармаси устуворлигига таъсири. Дисс.
Тошкент. 2019 й.-52 бет.[In Uzbek: Komilov, S.I. Effect of reinforcement with geosynthetic materials on road lift priority. Diss. Tashkent. 2019].
8. Komilov Samandar Iskandarovich, Khojmetov Gaibnazar Khodievich, Kayumov Abdubaki Djalilovich. Devices and
methods for determining the parameters of geosynthetic materials-soil interaction. The European science review № 5-6, 2018 year, may-june.p. 296-298.
9. Минчукова М.Е.Использование геосинтетических материалов при строительстве земляных сооружений различного назначения/Вестник aрхитектура и строительство.-Минск:БНТУ №3 2006 с. 25-29.[In Belarus:Minchukova, M.E.The use of geosynthetic materials in the construction of earthworks for various purposes/Bulletin architecture and construction.Minsk.2006.].
10. ТимофееваЛ.М.,Шепетева Л.С.О проблемах применения геосинтетических материалов в современном транспортном строительстве.-Пермь: Пермский национальный технический университет.2012.120 c.[In Russian: Timofeeva, L.M., Shepeteva, L.S. On the problems of using geosynthetic materials in modern transport construction. Perm. National Technical University. 2012].
11. Тюрин В.И. Вопросы применения геосинтетических материалов в дорожных конструкциях при проектировании автомобильных дорог. Инновации в строительстве. -Москва. №7 с. 46-50. 2010г. [In Russian: The use of geosynthetic materials in road structures in the design of highways - 2010 №7 46-50 pp. Constructioninnovation. Moscow].
12. Матвеев С.А., Сиротюк В.В. Использование геосинтетических материалов для армирования дорожныхконструкций.-Ханты-Мансийск:2010. С.47-48. [In Russian: Matveev, S.A., Sirotyuk, V.V. The use of geosynthetic materials for the reinforcement of road structures. Khanty-Mansiysk.2010].
13. Комилов С.И., Худайкулов Р.М. Йул пойи устуворлигини таъминлашда геосинтетик материаллардан фойдаланишнинг ахамияти/«Глобальнаянаукаиинновация 2020: ЦентральнаяАзия»-Нурсултан:№ 6(11).декабрь 2020. -84 б. [In Kazakstan: Komilov, S.I., Khudaykulov, R.M. The importance of the use of geosynthetic materials in ensuring the priority of the road/ "Global Science and Innovation 2020: Central Asia". Nursultan.No 6 (11). December 2020].
14. ШНК2.05.02-07"Автомобиль йуллари" Узбекистан Республикаси "Давархитекткурилиш" кумитаси, Тошкент: 2007.-33 б. [In uzbek: Standards and Rules of City building. CBSR 2.05.02-07 Automobile roads. Designstandards. Tashkent. 2007].
15. ОДМ 218.5.003-2010 Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог.М.:2010. -51 c. [In Russian:ODM 218.5.003-2010 Recommendations for the use of geosynthetic materials in the construction and repair of highways. Moscow: 2010].
16. СемендяевЛ.И. Методика расчета насыпей,армированных различными материалами.-Москва: ФГУП,2000. C.3-5[In Russian: Semendyaev, L.I. Methodology for calculating embankments reinforced with various materials. Москва. FSUE. 2000].
17. ИКН 40-2009.Автомобиль йулларида геосинтетик материалларни куллаш буйича йурикнома. -Тошкент: «Узавтойул» ДАК.2005. -10 бет. [In uzbek: IBN 40-2009. Guidelines for the use of geosynthetic materials on highways. Tashken" Uzavtoyol" State Unitary Enterprise].
18. ИКР 68-11. Автомобиль йулларини куришда георешетка материалларини куллаш буйича йурикнома. -Тошкент: «Узавтойул» ДАК.2011 й.,б.13-17 . [In Uzbek: IQN 68-11. Guidelines for the use of geo-grid materials in the construction of roads. Tashkent. "Uzavtoyol" State Joint Stock Company].
19. Ушаков В.В.,Ольховикова В.М.Строительство автомобильных дорог.-Москва:2013. C.19-21.[In Russian:Ushakov, V.V., Olkhovikova, V.M. Road construction. Moscow.2013].
20. БарацН.И.Механика грунтов. - Омск: 2008. С. 3-5.[In Russian.Barats, N.I. Soil Mechanics. Omsk. 2008].
21. Moraci, N.A. Theoretical method to predict the pullout behavior of extruded geogrids embedded in granular soils // Proceedings of the 5th International Simposium on earth reinforcement (IS Kyushu 07).2007. РР.281-287.
22. Palmeira, E.M. Scale and other factors affecting the results of pull -out tests of grids buried in sand// Geotechnique.1989.-No 39(3). PP.511-524.
23. H.C. Teixeira, S. Bueno Benedito Jorge G. Zomberg. Pullout Ressistance of individual and transverse geogrid. Sidnei //Journal of Geotechnical and Geoviron mental Engineeing.2007. Vol.133. No 1. PP.37-50.
