Введение к работе
Актуальность. В северных районах Российской Федерации сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых. Для их дальнейшего освоения необходимо совершенствовать транспортную систему в этом регионе. В настоящее время существует много различных методов решения проблем, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией автомобильных дорог в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов.
Благодаря исследованиям ученых и специалистов В.А. Давыдова, В.Д. Казарновского, Н.А. Пузакова, М.И. Сумгина, Н. А. Цытовича и многих других, условия работы автомобильных дорог в зоне вечной мерзлоты хорошо изучены. Однако анализ существующих методик проектирования и эксплуатации земляного полотна показал, что в настоящее время, практически, отсутствует возможность оценки вероятностной сущности процессов, происходящих в теле земляного полотна, при промерзании и оттаивании деятельного слоя. Учёт этих процессов позволит разработать математическую модель для оценки риска разрушения дорожных конструкций в зоне вечной мерзлоты и обосновывать мероприятия, обеспечивающие требуемую прочность земляного полотна с заданным уровнем надежности.
В связи с этим применение теоретико-вероятностных подходов к разработке методов предупреждения деформаций земляного полотна в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов является актуальной задачей.
Цель исследования заключается в повышении надежности работы земляного полотна в зоне вечной мерзлоты по условию предупреждения деформаций при промерзании и оттаивании деятельного слоя с использованием теории риска.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулированы и решены следующие задачи:
- на основе экспериментальных исследований участков автомобильных дорог получить фактические гистограммы распределения высот насыпей в районах распространения вечной мерзлоты;
- установить теоретические законы распределения, хорошо согласующиеся с эмпирическими распределениями гистограмм высот насыпей;
- на основе обоснованного закона распределения разработать математическую модель для оценки риска разрушения дорожных конструкций в зоне вечной мерзлоты;
- разработать методики расчета и проектирования мероприятий, обеспечивающих требуемую прочность земляного полотна с заданным уровнем надежности.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- практически впервые использован теоретико-вероятностный подход к решению проблемы предупреждения деформаций земляного полотна автомобильных дорог, в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов;
- разработана математическая модель по оценке риска разрушения земляного полотна при различных высотах насыпи и температурах деятельного слоя;
- предложены методики расчета мероприятий по обеспечению заданного уровня надежности дорожных конструкций с учетом вероятностной сущности процессов, происходящих в теле земляного полотна при промерзании и оттаивании деятельного слоя.
Практическая ценность работы заключается в разработанных методиках и рекомендациях в научно-техническую литературу и дорожным организациям, которые позволяют бороться с деформациями земляного полотна в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов.
Объектом исследования являются участки автомобильных дорог в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов, подверженные деформациями при промерзании и оттаивании основания насыпи.
Предметом исследования является предупреждение деформаций на участках автомобильных дорог в зоне распространения вечной мерзлоты с разработкой и применением теоретико-вероятностной модели, описывающей риск разрушения дорожной конструкции в результате промерзания и оттаивания основания насыпи.
Апробация работы.
Основные результаты исследования докладывались и обсуждались: на ежегодных научно-технических конференциях СГТУ (в период с 2007 по 2012 г.), на Международной научно-практической конференции «Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды» в г. Пермь (28-29 октября 2010 г.); на научно-методическом семинаре выпускающей кафедры (2007 - 2012 г.); на ежегодных научно-технических конференциях САДИ СГТУ "Декада науки" (2007 - 2012 г.).
Положения, выносимые на защиту:
- результаты экспериментальных исследований параметров и условий работы земляного полотна в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов;
- математический аппарат по оценке риска разрушения земляного полотна в результате процессов происходящих при промерзании и оттаивании деятельного слоя;
- рекомендации по расчету и проектированию элементов автомобильных дорог в зоне распространения вечной мерзлоты.
Публикации.
