Збірник «Дороги і мости»
ISSN 2524-0994 (Print)
ISSN 2786-488X (Online)
EN UA

Methodological approach to stability assessment of high road embankments considering the effect of culverts / Методичний підхід до оцінювання стійкості високих дорожніх насипів з урахуванням впливу водопропускних труб

Опубліковано:
Номер: Випуск 34(2026)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
DOI:
Cторінковий інтервал статті: 92-102
Ключові слова: автомобільна дорога, високий насип, водопропускна труба, критерій Мора–Кулона, метод скінченних елементів, напружено-деформований стан, перезволоження, стійкість укосу, технологічна зона, ущільнення ґрунту.
Як цитувати статтю: Савенко В. Я., Чечуга О. С., Авдєєв М. О., Тищенко О. А., Мишковець С. Ф. Методичний підхід до оцінювання стійкості високих дорожніх насипів з урахуванням впливу водопропускних труб. Дороги і мости. Київ, 2026. Вип. 34. С. 92–102.
Як цитувати статтю (references): Viacheslav Savenko, Oleksandr Chechuha, Maksym Avdieiev, Oleg Tyshchenko, Serhiy Myshkovets. Methodological approach to stability assessment of high road embankments considering the effect of culverts. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2026. Issue 34. P. 92–102 [in Ukrainian].

Автори

Національний транспортний університет (НТУ), Київ, Україна
https://orcid.org/0009-0007-2961-5526
Національний транспортний університет (НТУ), Київ, Україна
https://orcid.org/0009-0001-1590-8906
Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0001-8174-7728
https://orcid.org/0009-0006-0673-2378
Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
http://orcid.org/0000-0003-1643-6354

Анотація

Високі дорожні насипи з водопропускними трубами є складними ґрунтово-конструктивними системами, стійкість яких залежить від взаємодії насипу, жорсткої конструкції труби, природної основи та технологічно зміненого ґрунту навколо споруди. Метою дослідження є розроблення методичного підходу до оцінювання стійкості високого дорожнього насипу з водопропускною трубою шляхом кількісного оцінювання зміни локального опору зсуву технологічно зміненої зони та розмежування впливу жорсткого включення, ступеня ущільнення ґрунту і перезволоження. Розглянуто розрахункову схему насипу висотою 11,5 м, шириною по верху 12 м, із закладанням укосів 1:1,5 та круглою залізобетонною водопропускною трубою зовнішнім діаметром 1,5 м. Сформовано систему розрахункових сценаріїв із різним ступенем ущільнення та водним станом ґрунту, а локальну міцність оцінено за критерієм Мора–Кулона. За ефективних нормальних напружень 100 і 183 кПа розрахунковий опір зсуву зменшився відповідно від 54,4 до 28,3 кПа та від 83,0 до 45,9 кПа. Найбільш несприятливим серед розглянутих станів є поєднання недостатнього ущільнення та перезволоження. Запропоновано критерій визначення участі системи «водопропускна труба — технологічно змінена зона» у глобальному механізмі втрати стійкості та програму подальшого поетапного скінченно-елементного моделювання. Розроблений підхід може бути використаний для обґрунтування вимог до ущільнення засипки, водовідведення та локального підсилення ґрунту в зоні водопропускних труб високих дорожніх насипів.

Посилання

  1. Pimentel M., Costa P., Félix C., Figueiras J. (2009). Behavior of reinforced concrete box culverts under high embankments. Journal of Structural Engineering. Vol. 135, No. 4. P. 366–375. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2009) 135:4(366).
  2. Abuhajar O., El Naggar H., Newson T. (2015). Static soil culvert interaction: The effect of box culvert geometric configurations and soil properties. Computers and Geotechnics. Vol. 69. P. 219–235. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.compgeo.2015.05.005.
  3. Wulandari P. S., Tjandra D. (2015). Analysis of geotextile reinforced road embankment using PLAXIS 2D. Procedia Engineering. Vol. 125. P. 358–362. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.proeng.2015.11.075.
  4. Ren G., Chen B., Song D., Ren Y., Ma Q. (2024). Long-term stress characteristics of a box culvert with a load reduction system using geogrids and EPS under high fill. Computers and Geotechnics. Vol. 172. Article 106486. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.compgeo.2024.106486.
  5. Чечуга О. С. (2010). Розробка математичної моделі системи «насип — водопропускна труба – основа» на основі теорії пружності. Автомобільні дороги та дорожнє будівництво. Вип. 78. С. 101–106.
  6. Чечуга О. С., Каськів В. І., Лисенко О. П., Лисенко А. М. (2011). Деформації, які визначаються умовами статичної роботи труби в конструкції «насип — труба — основа». Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Вип. 82. С. 173–180.
  7. Чечуга О. С., Каськів В. І., Петрович В. В. (2012). Математичне моделювання процесу взаємодії круглої залізобетонної труби з ґрунтом середовища під дією зовнішнього навантаження. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Вип. 85. С. 193–199.
  8. Чечуга О. С., Каськів С. В., Яремов А. П. (2012). Особливості моделювання ґрунтових основ у розрахунках методом скінченних елементів. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Вип. 86. С. 48–51.
  9. Каськів В. І., Петрович В. В., Чечуга О. С., Авдєєв М., Чечуга Є. (2025). Аналіз існуючих теоретичних методів визначення навантажень, які діють на водопропускні труби в земляному полотні автомобільних доріг. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Вип. 117(2). С. 87–96. DOI: https://doi.org/10.33744/0365-8171-2025-117.2-087-096.
  10. Каськів В. І., Петрович В. В., Токін О., Чечуга О. С. (2025). Дослідження гідравлічних процесів у водопропускальних спорудах із урахуванням динамічних змін напружено-деформованого стану комплексу «насип — труба — основа». Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Вип. 118(2). С. 166–174. DOI: https://doi.org/10.33744/0365-8171-2025-118.2-166-174.
  11. Bennett R. M., Wood S. M., Drumm E. C., Rainwater N. R. (2005). Vertical loads on concrete box culverts under high embankments. Journal of Bridge Engineering. Vol. 10, No. 6. P. 643–649. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2005)10:6(643).
  12. Kim K., Yoo C. H. (2005). Design loading on deeply buried box culverts. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. Vol. 131, No. 1. P. 20–27. DOI: https://doi.org/10.1061/ (ASCE)1090-0241(2005)131:1(20).
  13. Kang J., Parker F., Kang Y. J., Yoo C. H. (2008). Effects of frictional forces acting on sidewalls of buried box culverts. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. Vol. 32, No. 3. P. 289–306. DOI: https://doi.org/10.1002/nag.628.
  14. McGuigan B. L., Valsangkar A. J. (2010). Centrifuge testing and numerical analysis of box culverts installed in induced trenches. Canadian Geotechnical Journal. Vol. 47, No. 2. P. 147–163. DOI: https://doi.org/10.1139/T09-085.
  15. Tao Q., He Z., Jia Y. (2020). Influence of filling properties and culvert structure parameters on the soil arching effect of upper-buried-type culverts. Results in Physics. Vol. 16. Article 103003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103003.
  16. ДБН В.2.3-4:2015. (2015). Автомобільні дороги. Частина I. Проектування. Частина II. Будівництво (зі Змінами № 1, № 2). Київ.
  17. ДБН В.2.3-14:2006. (2006). Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування (зі Зміною № 1). Київ.
  18. ДБН В.2.1-10:2018. (2018). Основи і фундаменти будівель та споруд. Основні положення. Київ.
  19. МР В.2.3-37641918-932:2023. (2023). Методичні рекомендації з проєктування водопропускальних труб на автомобільних дорогах загального користування. Київ.
  20. Р В.2.3-218-02070915-736:2008. (2008). Рекомендації з оптимізації системи «насип – водопропускна труба – основа». Київ.

Архiв збірника

Головні новини

Календар подій та новин

Важливі інформаційні ресурси