По статистике ГИБДД, на 4-м месте по частоте находятся дорожно-транспортные происшествия, допущенные из-за нарушения целостности дорожного покрытия. Количество аварий по этой причине составляет 26 % от общего числа. Лесовозные дороги, которые находятся на переувлажненных и подтапливаемых территориях, разрушаются чаще. Обычные конструкции дорожных одежд не всегда обеспечивают необходимое качество полотна. Это усложняет строительство и использование загородных дорог. Ученые Пермского Политеха разработали методику и математическую модель, которые позволяют создать оптимальные конструкции с улучшенными характеристиками для осушения оснований дорог. Они учитывают сложные природно-климатические условия и гидрогеологические факторы. Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В работе также приняли участие специалисты Пермского военного института войск национальной гвардии РФ, Ухтинского государственного технического университета и Уральского государственного лесотехнического университета.
— Водно-тепловой режим загородных дорог отличается от городских условий. Это связано не только со спецификой движения транспортного потока, но и с тем, что лесовозные дороги носят временный характер и возводятся в условиях снижения затрат на подготовку, строительство и обслуживание. Основной причиной их разрушения является морозное пучение, которое возникает при промерзании переувлажненного грунта основания. Поэтому чаще всего используют дренажные системы или модифицированные системы водоотведения. При разработке дренирующих слоев нужно учитывать физико-механические показатели и их способность обеспечить водно-тепловой режим дорог. Мы разработали схемы дренажных сооружений, в которых заменили традиционные слои на водоотводящие трубы, наполненные гравием. Это позволит снизить его расход и повысить эффективность дорог, — рассказывает один из исследователей, и.о. заместителя директора по науке Лысьвенского филиала Пермского Политеха, старший преподаватель кафедры технических дисциплин, кандидат технических наук Михаил Жалко.
Разработчики создали схему дренажного слоя с улучшенными физико-механическими показателями. Они изучили, как температура и влажность влияют на процесс промерзания почвы и целостность дорожного покрытия. Исследователи разработали математические модели, которые прогнозируют скорость и объем подъема воды в зависимости от типа грунта.
— Мы определили наиболее эффективные размеры дренирующих конструкций и их расположение в основании дороги. Отверстия в трубах для осушения почвы оптимально располагать в шахматном порядке в верхней части конструкции. Дренажи можно укладывать на расстоянии 11 см друг от друга, а дистанция между трубами должна составлять около 0,8 м. В результате нам удалось создать конструкции, которые не снижают прочность дорог. Кроме того, мы учли влияние усовершенствованных лесовозных дорог на окружающую среду, — поясняет ученый.
Новые конструкции позволили снизить влажность земляного полотна и значительно улучшить морозозащитные свойства дорог. Пучинистость грунта оказалась ниже нормативных значений и не превысила 6 см, а термическое сопротивление дорожной одежды выросло до 0,45 м²∙K/Вт.
По словам ученых, разработку можно использовать при строительстве и реконструкции лесовозных дорог в сложных природно-климатических условиях. Повышение их качества позволит улучшить безопасность и плавность движения транспорта. Внедрение разработки также увеличит срок эксплуатации лесовозных дорог в течение года. Это обеспечит повышение объемов заготовки и добычи леса.
Для справки
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.
