Визначення залежності інтенсивності водовідведення від конструктивних характеристик поперечних дренажів мілкого закладання

Опубліковано:
Номер: Випуск 22(2020)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
Cторінковий інтервал статті: 53-62
Ключові слова: ренаж мілкого закладання, дренажна труба, дренувальний шар, інтенсивність водовідведення, щебеневе ядро
Як цитувати статтю: Бубела А. В. Визначення залежності інтенсивності водовідведення від конструктивних характеристик поперечних дренажів мілкого закладання // Дороги і мости. 2020. Вип. 22. С. 53-62.
Як цитувати статтю (references): Andrii Bubela Determination of the relationship between the rate of diversion and the design characteristics of shallow cross-drainage // Dorogi і mosti [Roads and bridges]. 2020. Iss. 22. P. 53-62 [in Ukrainian].

Автори

Національний транспортний університет, м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5619-003X

Анотація

Вступ. При проектуванні дренажних систем мілкого закладання та відповідного упередження деформації дорожнього покриття, важливо знати не тільки час, за який вода надходить в дорожню конструкцію, але і час, необхідний для її відведення з шарів основи дорожнього одягу після припинення притоку. Особливого значення це набуває для випадку поверхневої інфільтрації при випаданні атмосферних опадів. Вода захоплює найдрібніші частки, які накопичуються у місцях угнутих вертикальних кривих, а також на переході з виїмок в насип.

Проблематика. У північних районах України, де промерзання поширюється на глибину до 1 м, дренажну систему слід проектувати так, щоб виключити замерзання води в дренувальному шарі. Для цього необхідно, щоб час добігання води по дренувальному шару не перевищував допустиме значення. Особливо важливо виключити замерзання води в перехідні періоди та при відлизі з плюсовою температурою повітря вдень і з мінусовою вночі, у поєднанні з випадінням опадів або таненням снігу і льоду. При повільному водовідведенні циклічні коливання температури можуть призвести до утворення великої кількості лінз льоду. Питання щодо дослідження режимів роботи дренажної конструкції та визначення її конструктивних параметрів носять розрізнений характер. Одним із шляхів вирішення цієї актуальної проблеми є проведення експериментальних досліджень, які максимально відповідають натурним умовам.

Мета. Метою цієї роботи є визначення залежності інтенсивності водовідведення від конструктивних характеристик поперечних дренажів мілкого закладання на основі проведених експериментальних досліджень.

Матеріали та методи. На експериментальній установці дорожньої конструкції в навчально-науковій лабораторії кафедри транспортного будівництва та управління майном Національного транспортного університету було проведено рід досліджень роботи дренажних конструкцій мілкого закладання з різними матеріалами-наповнювачами. З метою апробації проведених експериментальних досліджень, проведено порівняння з аналітичним методом, визначено мінімальне та максимальне значення кількості води, яка витікає з дренажу.

Результати. Під час досліджень на лабораторній установці було визначено інтенсивність водовідведення дренажної конструкції з різними матеріалами-наповнювачами. За результатами вимірів проаналізовано вплив конструктивних елементів та характеристик поперечних дренажів мілкого закладання (ДМЗ) на інтенсивність їх роботи з відведення води. Отримано граничні значення інтенсивності водовідведення кожної з дренажних конструкцій. Інтенсивність водовідведення дренажної конструкції з наповнювачем із крупнозернистого піску з трубою ПВХ більш відповідає розрахунковим мінімальним граничним значенням, а дренажної конструкції з щебеневим ядром ― розрахунковим максимальним. Відносні відхилення значень середніх інтенсивностей водовідведення поперечних ДМЗ від граничних, отриманих аналітичним методом. Розходження результатів експериментальних досліджень із граничними значеннями пов’язано з тим, що аналітичний метод не достатньо враховує конструктивні особливості ДМЗ та режими водовідведення з дренажних прорізей.

Висновки. На основі аналітичного підходу, визначено граничні значення інтенсивності водовідведення з ДМЗ. Дренажна конструкція, в якій матеріалом-наповнювачем є крупнозернистий пісок з трубою ПВХ більш відповідає мінімальним граничним значенням інтенсивності водовідведення, а дренажна конструкція з щебеневим ядром ― максимальним.

Порівняльний аналіз результатів експериментальних досліджень щодо інтенсивності водовідведення дренажними траншеями з граничними значеннями, визначеними за аналітичним методом, показав суттєві відносні відхилення в межах від 34 % до 40 %. Для поперечних ДМЗ важливим параметром, щодо інтенсивності водовідведення є не тільки відстань між дренажними прорізями, а ще властивості матеріалів-наповнювачів, які не в повній мірі враховуються аналітичним підходом при проектуванні дренажних конструкцій.

Посилання

  1. Довідник № 4. Кліматичні характеристики та кліматичне районування території України для регулювання водно-теплового режиму в дорожньому будівництві. Київ, 2018. 98 с. (Інформація та документація).
  2. Tejas D. Khediya. Study of Surface and Sub Surface Highway Drainage System. International Journal of Engineering Development and Research. 2016. Volume 4, Issue 3. P. 945-949.
  3. Erna Ismiyani, Dewi Handayani, RR. Rintis Hadiani. The impact of drainage towards roads in maintenance cost. The 4th International Conference on Rehabilitation and Maintenance in Civil Engineering. 2018. Volume 195. URL: https://doi.org/10.1051/matecconf/201819505012 (дата звернення: 17.08.2020).
  4. Tiza Michael Toryila, Iorver Vitalis Terpase, Iortyom Enoch Terlumun. The effects of poor drainage system on road pavement : a review. International journal for innovative research in multidisciplinary field. 2016. Volume 2, Issue 8. P. 216–223. URL: https://www.researchgate.net/publication/307167618_THE_EFFECTS_OF_POOR_DRAINAGE_SYSTEM_ON_ROAD_PAVEMENT_A_REVIEW (дата звернення: 17.08.2020).
  5. Dipanjan, Mukherjee. Highway Surface Drainage System & Problems of Water Logging In Road Section. The International Journal Of Engineering And Science. 2014. Volume 3, Issue 11. P. 44-51. URL: http://www.theijes.com/papers/v3-i11/Version-1/G031101044051.pdf (дата звернення: 17.08.2020).
  6. Седергрен Г.Р. Дренаж дорожных одежд и аэродромных покрытий. Москва, 1981. 280 с.
  7. ДСТУ-Н Б В.2.3-41:2016 Настанова з проектування дренажних конструкцій мілкого закладання автомобільних доріг. Київ, 2016. 23 с. (Інформація та документація).
  8. АД А.2.4-37641918-002:2015 Архітектурно-будівельні креслення. Дренажні конструкції земляного полотна на автомобільних дорогах загального користування. Київ, 2015. 37 с. (Інформація та документація).
  9. Пузаков Н.А., Золотарь И.А., Сиденко В.М. и др. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. Москва, 1971. 413 с.
  10. Slavinska O., Savenko V., Bubela A., Yaremov A. Investigation of the work of the road construction at the sites by pipedrenes from materials of different origin. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkiv, 2018. Volume 2, Issue 7-92. P. 18-26. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126512 (дата звернення: 17.08.2020).
  11. Бубела А. В., Кватадзе А. І. Дослідження режимів роботи дренувальних шарів в дорожніх конструкціях. Science Review. 2020. (5(32). P. 24-29. DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_sr/30062020/7140 (дата звернення: 17.08.2020).