ПНИПУ: разработана методика оценки влияния геосинтетических материалов на дороги

Ученые Пермского Политеха разработали первую в России методику, которая позволяет количественно оценивать влияние геосинтетических материалов на прочность лесовозных дорог. Новый подход помогает заранее рассчитывать, насколько армирующие прослойки повысят устойчивость дорожного полотна в зависимости от типа грунта и свойств материала. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.

Лесовозные дороги играют важную роль в транспортной инфраструктуре удаленных регионов, обеспечивая вывоз древесины и связь населенных пунктов с основной сетью дорог. Однако их строительство осложняется слабой несущей способностью грунтов, высокой влажностью, промерзанием и большими нагрузками от тяжелой техники. По оценкам специалистов, слабые грунты — глины, суглинки и супеси — занимают не менее 60% территории России.

Традиционно такие дороги строят из щебня, песка и гравия. Однако на переувлажненных участках и при сильных нагрузках слои начинают смешиваться, вода задерживается в конструкции, а при замерзании разрушает ее изнутри. Для решения этой проблемы все чаще используют геосинтетические материалы — полимерные прослойки, которые препятствуют смещению слоев, отводят воду и не дают смешиваться щебню, песку и грунту.

По данным исследователей, обычные лесовозные дороги без армирования могут требовать ремонта до четырех раз в год, тогда как конструкции с геосинтетической прослойкой способны прослужить без восстановления от трех до пяти лет.

Для исследования ученые создали цифровую модель дороги с двухслойным покрытием: щебеночным верхним слоем и песчаным основанием. В качестве грунта рассматривались супесь, суглинок и глина. Затем в модель добавили геосинтетическую прослойку двух типов — более мягкую и более жесткую — и смоделировали нагрузку от тяжелого лесовоза.

"При проверке модели мы меняли тип грунта и вид геосинтетики. В процессе смотрели на два главных показателя: сдвигоустойчивость и упругий прогиб. Модель показывает, во сколько раз геосинтетика повышает свойства дороги по сравнению с обычной конструкцией", — рассказал кандидат технических наук, доцент кафедры "Автомобильные дороги и мосты" ПНИПУ Владимир Клевеко.

Расчеты показали, что использование армирующей прослойки увеличивает сдвигоустойчивость дорожного полотна в 2–5 раз в зависимости от грунта. Наибольший эффект наблюдался на суглинках — грунтах, наиболее склонных к потере устойчивости при увлажнении. При этом деформация покрытия уменьшилась примерно на 2%. Более жесткие геосинтетические материалы оказались эффективнее мягких примерно на треть.

Авторы считают, что методику можно использовать при проектировании лесовозных дорог, чтобы заранее выбирать оптимальный тип армирования и избегать как избыточных затрат, так и недооценки нагрузок. Особенно востребован такой подход может быть в регионах с холодным климатом, высокой влажностью и слабыми грунтами, где дороги разрушаются быстрее всего.