Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. Актуальность исследований в Поволжском федеральном округе обусловлена большим количеством случаев нарушения устойчивости откосов земляного полотна дорожных сооружений за последние годы. Связано это с недостатком и отсутствием кондиционных песков для возведения земляного полотна на территории региона, где высокие насыпи возводятся преимущественно из местных материалов, глин, суглинков, опоки, пылеватых супесей и песков. В неблагоприятные периоды года избыточное увлажнение грунтов земляного полотна атмосферными осадками и грунтовыми водами приводят к снижению их прочностных свойств, в результате чего возникают оползневые явления. Существующие традиционные методы диагностики оползневых участков не позволяют своевременно обнаружить в теле дорожного сооружения скрытые дефекты, вызванные переувлажнением. Назначение противооползневых мероприятий зачастую осуществляется после того, как оползень уже произошел, в связи с чем, восстановительные и защитные работы получаются более ресурсоемкими и как следствие более дорогими. Выявить скрытые дефекты в земляном полотне при первых визуальных признаках возможного нарушения устойчивости откосов земляного полотна, а так же при периодическом мониторинге изменения состояния сооружения способны геофизические методы исследований. Одним из эффективных методов является подповерхностная георадиолокация с использованием георадаров. В виду большой информативности и высокой производительности упомянутый метод находит за последние десятилетие все более широкое применение в обследовании дорожных сооружений.
Цель диссертационной работы. Повышение качества прогнозирования размеров оползневых деформаций откосов земляного полотна на основе разработки методики обследования и распознавания оползневых участков автомобильных дорог с помощью георадиолокационного метода.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Обосновать возможность и эффективность применения георадиолокационного метода для обследования оползневых деформаций откосов земляного полотна дорожных сооружений.
-
Разработать физические модели механизмов развития оползневых деформаций откосов на основе анализа водно-теплового режима грунтов земляного полотна.
-
Сформулировать рабочую гипотезу выявления признаков формирования оползневых процессов откосов земляного полотна по данным амплитудно-частотных и фазовых характеристик георадарной съемки.
-
Разработать методику обследования георадарным методом оползневых деформаций откосов земляного полотна автомобильных дорог.
-
Выполнить георадарное обследование оползневых участков автомобильных дорог и анализ амплитудно-частотных и фазовых характеристик полученных радарограмм.
-
Выявить на полученных радарограммах признаки распознавания оползневых массивов на основании сформулированной рабочей гипотезы.
-
Разработать практические рекомендации по обследованию и прогнозированию размеров оползневых деформаций откосов земляного полотна методом георадиолокации.
Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлена следующими положениями:
-
Использование сертифицированного георадарного оборудования (георадары серии «ОКО») и сертифицированного программного обеспечения к ним («Геоскан-32»)
-
Теоретические аспекты работы опираются на фундаментальные положения инженерной геологии, гидрогеологии, геофизики и геодинамики.
-
Полученные результаты полевых работ на участке автомобильной дороги М-5 «Урал» логически увязываются с описанием процессов в разработанных физических моделях и выдвинутой рабочей гипотезой.
-
Данные полученные методом скважинного бурения, позволили подтвердить результаты, полученные методом георадиолокации.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
-
Впервые сформулирована рабочая гипотеза по локализации элементов зарождающегося оползня на основании анализа амплитудно-частотных и фазовых характеристик отраженного сигнала, полученных с помощью метода георадиолокации.
-
Разработана новая методика, по которой выполнены исследования по прогнозированию размеров оползневых деформаций откосов земляного полотна с помощью георадарных технологий.
-
Разработаны практические рекомендации по обследованию и прогнозированию размеров оползневых деформаций откосов дорожных сооружений методом георадиолокации.
Практическая значимость работы. Представленные в диссертации практические рекомендации нашли применение при решении задач по обследованию оползневых процессов откосов земляного полотна методом георадиолокации на сети федеральных автомобильных дорог ФУАД «Большая Волга». Результаты георадарного обследования использованы для прогнозирования размеров оползневых деформаций и назначения эффективных противооползневых мероприятий на участках федеральной автомобильной дороги М-5 «Урал».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы по мере их разработки докладывались и обсуждались: на научно методических семинарах кафедры «Автомобильные дороги» ПГУАС (2009-2011 г.г.); на шестой Международной научно – технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (2010 г., г. Пенза); на совещании при главном инженере ФКУ «Поволжуправтодор» (2011 г., г. Пенза); на расширенном заседании кафедры «Автомобильные дороги» ПГУАС (2011 г.); на расширенном заседании кафедры «Строительство транспортных сооружений» ВолгГАСУ (2011 г.).
Личный вклад автора заключается в:
-
обосновании эффективности применения метода георадиолокации для обследования оползневых деформаций откосов земляного полотна автомобильных дорог;
-
разработке физических моделей механизмов развития оползневых деформаций, основных положений рабочей гипотезы по выявлению на радарограммах зарождающихся элементов оползневого тела и прогнозированию его размеров;
-
разработке методики и практических рекомендаций по проведению обследования оползневых участков автомобильных дорог методом георадиолокации.
На защиту выносятся:
-
Рабочая гипотеза распознавания признаков формирования оползневых деформаций по данным георадарной съемки.
-
Прогнозные оценки размеров оползневых деформаций откосов земляного полотна, полученные на основе анализа амплитудно-частотных и фазовых характеристик георадарной съемки.
-
Методика обследования и практические рекомендации по прогнозированию размеров оползневых деформаций откосов земляного полотна методом георадиолокации.
Результаты научных исследований получили внедрение в работе ФКУ «Поволжуправтодор» при эксплуатации сети федеральных автомобильных дорог и ООО «Институт промышленного гражданского строительства "ПОВОЛЖСТРОЙПРОЕКТ" при разработке проектной документации по их реконструкции и капитальному ремонту, а так же в учебном процессе кафедры «Автомобильные дороги» ПГУАС при проведении курсового и дипломного проектирования.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 научных трудах, из них две работы опубликованы в ведущем рецензируемом научном издании.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиографического списка из 145 наименований и 2 приложений общим объемом 173 страницы, включает в себя 39 рисунков, 7 таблиц.
