Прочность и модуль упругости мерзлых песчаных грунтов как материала лесозаготовительной дороги
Автор: Хорошилов Константин Викторович, Катаров Василий К, Гаврилов Тиммо А, Колесников Геннадий Н
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 3 т.16, 2019 года.
Бесплатный доступ
В комплексе проблем развития лесного комплекса России важное место занимает проблема улучшения сети лесных дорог, которая остается актуальной в течение длительного времени. Задачи совершенствования технологий дорожного строительства были изучены авторами многих работ, в которых получен ряд важных результатов. Однако вопросы прочности талых и мерзлых грунтов как материалов лесных дорог требуют дальнейших исследований. Цель данной работы: разработать методику косвенного определения модуля упругости и растягивающих напряжений мерзлого грунта по результатам испытаний на трехточечный изгиб балки с развивающейся трещиной. Для достижения цели были использованы методы экспериментальных и теоретических исследований механических систем. Работа основана на результатах испытаний образцов в виде балок с поперечным сечением в виде прямоугольника шириной 55 мм и высотой 39 мм. Пролет балки 280 мм. Материал балки: песчаный грунт при температуре минус 4,6 °С. Испытания проводились с использованием машины SHIMADZU AGS-X. На основе анализа испытаний разработана математическая модель для определения модуля упругости материала балки и оценки растягивающих напряжений в сечении с трещиной. Испытания и результаты математического моделирования подтвердили, что разрушение балки из песчаного грунта с развивающейся трещиной соответствует нисходящей ветви диаграммы "нагрузка - перемещение". Результаты работы дополняют сложившееся понимание функционирования мерзлого песчаного грунта в дорогах с нежесткой поверхностью и могут быть использованы при анализе состояния и обосновании рекомендаций по совершенствованию технологии строительства лесных дорог.
Песчаный грунт, испытания, трехточечный изгиб, трещины, математическое моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/147225674
IDR: 147225674 | DOI: 10.15393/j2.art.2019.4742
Список литературы Прочность и модуль упругости мерзлых песчаных грунтов как материала лесозаготовительной дороги
- Teltayev B. B., Liu J., Suppes E. A. Distribution of temperature, moisture, stress and strain in the highway // Magazine of Civil Engineering. 2018. Vol. 83, № 7. P. 102-113. DOI: 10.18720/MCE.83.10
- Бурмистрова О. Н., Бурмистров В. А., Сушков С. И., Болотских Л. В. Выбор способов и средств строительства автомобильных дорог и инженерных сооружений. Ухта, 2019. 80 с.
- Подольская Е. С., Ковганко К. А., Ершов Д. В., Шуляк П. П., Сучков А. И. Использование модели транспортной сети региона для оценки времени и расстояния наземной доставки сил и средств до лесных пожаров // Вопросы лесной науки. 2019. Т. 2, № 1. С. 1-28.
- Смирнов М. Ю., Чернякевич В. И. Технологическая модернизация строительства лесных дорог // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2018. Т. 6, № 1 (37). С. 35-43.
- Ратькова Е. И., Сюнёв В. С., Катаров В. К. Воздействие циклов "замораживание - оттаивание" на деформационные свойства лесных почво-грунтов Карелии // Resources and Technology. 2013. Т. 10, № 1. С. 73-89.
- Соколов А. П., Сюнёв В. С. Оптимизационная модель синтеза транспортного плана перевозок древесины // Resources and Technology. 2016. Т. 13, № 1. С. 1-22.
- Прокопьев Е. А., Рослякова Н. А., Рязанцев П. А. Влияние климата на объёмы вывозки древесины в Республике Карелия // Друкеровский вестник. 2017. № 5. С. 173-185.
- Merzlyakov V. P. Physical and mechanical conditions for primary frost crack formation // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2016. Vol. 53, № 4. P. 221-225.
- Бурмистрова О. Н., Бургонутдинов А. М., Пильник Ю. Н. Механизм образования морозобойных трещин на автомобильных дорогах, эксплуатируемых в умеренно-континентальном климате // Лесотехнический журнал. 2016. Т. 6, № 4 (24). С. 133-138.
- Колесников Г. Н., Гаврилов Т. А. Моделирование условий появления низкотемпературных трещин в асфальтобетонном слое автомобильной дороги // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 56. С. 57-66.
- Красиков О. А. О вычислении среднего модуля упругости многослойной дорожной одежды при расчёте её по критериям сдвига и растяжения при изгибе // Дороги и мосты. 2014. № 2 (32). С. 70-80.
- Шегельман И. Р., Лукашевич В. М. Оценка сезонности при подготовке лесозаготовительного производства // Фундаментальные исследования. 2011. № 12 (3). С. 599-603.
- Мохирев А. П., Горяева Е. В., Мохирев М. П., Ившина А. В. Планирование сроков эксплуатации зимних лесовозных дорог на основе анализа статистики климатических данных // Лесотехнический журнал. 2018. № 2. С. 176-185.
- Смирнов М. Ю., Скрыпников А. В., Логачев В. Н., Чернышова Е. В., Логойда В. С., Ломакин Д. В. Использование укреплённых грунтов, местных материалов и отходов промышленности для строительства дорожных одежд лесных дорог: Монография. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2017. 169 с.
- Uglova E. V., Tiraturyan A. N., Liapin A. A. Integrated approach to studying characteristics of dynamic deformation on flexible pavement surface using nondestructive testing // PNRPU Mechanics Bulletin. 2016. № 2. Р. 111-130.
- DOI: 10.15593/perm.mech/2016.2.08
- Zhao Y., Si B. Thermal properties of sandy and peat soils under unfrozen and frozen conditions // Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 189. Р. 64-72.
- Ming F., Li D., Zhang M., Zhang Y. A novel method for estimating the elastic modulus of frozen soil // Cold Regions Science and Technology. 2017. Vol. 141. P. 1-7.
- Chang D., Lai Y., Gao J. An investigation on the constitutive response of frozen saline coarse sandy soil based on particle breakage and plastic shear mechanisms // Cold Regions Science and Technology. 2019. Vol. 159. P. 94-105.
- Yamamoto Y., Springman S. M. Three- and four-point bending tests on artificial frozen soil samples at temperatures close to 0° C // Cold Regions Science and Technology. 2017. Vol. 134. P. 20-32.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Особенности взаимодействия трелёвочной системы с оттаивающим почвогрунтом // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2019. Т. 23, № 1. С. 52-61.
- Aksenov V. I., Gevorkyan S. G., Doroshin V. V. Dependence of Strength and Physical Properties of Frozen Sands on Moisture Content. // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2018. Vol. 54, № 6. P. 420-424.
- Liu D., He M., Cai M. A damage model for modeling the complete stress-strain relations of brittle rocks under uniaxial compression // International Journal of Damage Mechanics. 2018. Vol. 27, № 7. P. 1000-1019.
