6. Основные источники увлажнения грунтов земляного полотна и дорожных одежд.

Основные источники увлажнения дорожной конструкции (рис. 4.17): атмосферные осадки, просачивающиеся через трещины в покрытии, обочины (особенно в местах сопряжения с проезжей частью); вода, застаивающаяся на поверхности полотна, в боковых резервах и кюветах вследствие затрудненного поверхностного стока и увлажняющая грунт земляного полотна в процессе молекулярного и капиллярного передвижения; подземная вода, поднимающаяся по капиллярам, особенно при промерзании конструкции и близком к поверхности дороги залегании подземных вод; парообразная вода, перемещающаяся от теплых слоев к более холодным. Зимой при промерзании конструкции вода может передвигаться снизу вверх и концентрироваться у фронта промерзания, повышая влажность грунта.

Рис. 4.17. Схема источников увлажнения дорожной конструкции:

1 - атмосферные осадки; 2 - вода в канавах; 3 - подземная вода; 4 – песчаное основание

Грунтово-геологические и гидрологические факторы: тип и характеристики земляного полотна и подстилающих слоев, глубина промерзания, уровень и характер залегания грунтовых вод, условия стока поверхностной воды. Погодно-климатические факторы: атмосферное давление, солнечная радиация, температура и влажность воздуха, осадки (дождь, снег), ветер, метель, гололед, туман, а также их сочетание. Они формируют водно-тепловой режим (ВТР) земляного полотна. Изменение водно-теплового режима существенно влияет на прочность, долговечность полотна и дорог, приводит к снижению транспортно-эксплуатационных свойств дорог. Основными источниками увлажнения являются атмосферные осадки, вода со стороны откосов и вода, застаивающаяся на поверхности земляного полотна, капиллярное увлажнение от грунтовых вод, парообразное увлажнение. Атмосферные осадки проникают в водопроницаемые покрытия, в трещины водонепроницаемых покрытий, частично через обочины и откосы. При отсутствии трещин и наличии укрепленной обочины этот источник неопасен. Вода со стороны откосов при длительном застое в боковых канавах может передвигаться от откосов к грунтовому основанию. Источник неопасен, если полотно отсыпано из связных грунтов, а коэффициент их уплотнения K_y≥0,95. Опасность капиллярного увлажнения от грунтовых вод зависит от глубины расположения расчетного горизонта грунтовой воды. В результате пористости покрытий и одежд между атмосферой и внутрипоровым воздухом круглый год происходит воздухо- и парообмен. Парообразное увлажнение зависит от условий ВТР полотна и может быть различным. Этот источник постоянно присутствует в полотне и слоях одежд.

7. Изменения водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды в процессе их эксплуатации в течение года.

Погодно-климатические факторы: атмосферное давление, солнечная радиация, температура и влажность воздуха, осадки (дождь, снег), ветер, метель, гололед, туман, а также их сочетание. Они формируют водно-тепловой режим (ВТР) земляного полотна. Изменение водно-теплового режима существенно влияет на прочность, долговечность полотна и дорог, приводит к снижению транспортно-эксплуатационных свойств дорог.

Можно выделить 4 периода:

Предзимний период: охлаждение и интенсивное увлажнение земляного полотна и одежды атмосферными осадками, поднятием УГВ, медленным нарастанием влажности, снижением плотности грунта и прочности дорожной одежды. Влажность может достигать 0,7W_T, где W_T – влажность предела текучести грунта. В отдельные годы наблюдаются резкие смены температур от положительных к отрицательным. Это вызывает линейные сокращения покрытий и приводит к образованию температурных трещин.

Морозный период: перераспределение и накопление влаги в земляном полотне, наблюдается снижение температуры грунта, его промерзание, увеличение влажности и снижение плотности. Влага мигрирует к оси дороги. Вследствие замерзания воды в порах грунта образуются линзы и прослойки льда. В отдельные зимы возникают оттепели, сопровождающиеся частичным оттаиванием грунта полотна и резким снижением прочности проезжей части. Интенсивное влагонакопление и промерзание могут привести к образованию пучин. Прочность грунта в холодный период очень высокая.

Весенний период: оттаивание грунта и насыщение его свободной водой. Это самый опасный период и его принимают за расчетный для дорожных одежд и земляного полотна. Скопившийся в верхней части земляного полотна лед оттаивает и поры грунта заполняются свободной водой, которая скапливается над еще не оттаявшим грунтом. Образовавшееся мокрое корыто сохраняет некоторый период максимальную влажность W=(0,85-1)W_T, минимальную плотность и прочность грунта. В этот период могут возникнуть просадки одежды в первую очередь на пучинистых местах. Прочность дорожной конструкции минимальная.

Летний период: просыхание земляного полотна. Грунт просыхает, снижается влажность до наименьшего сезонного значения W_min=0,5W_T,постепенно возрастает плотность и прочность земляного полотна.