О ВОДНО-ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТАХ И ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ ЗАСУШЛИВОЙ ЗОНЫ
КАЗАХСТАНА
Миль Е. А. – инженер КУПС, г Алматы,
Республика Казахстан
Значительная часть
территории Казахстана (предгорные равнины, постепенно переходящие к
горизонтальной равнине Южного Прибалхашья, и пустынно-горизонтальная зона
юго-запада республики, простирающаяся до берегов Каспийского моря)
дорожно-климатическим районированием отнесена к зоне, которую называют
засушливой и включает в себя пустынно-степную полосу [1-2]. Эта зона расположена южнее на 200 км линии
Уральск - Актюбинск - Караганда до северного побережья озера Балхаш. Основные
признаки зоны – высокая температура в летние месяцы и недостаток влаги,
вызываемые значительным преобладанием испаряемости над атмосферными осадками.
Вся территория характеризуется разнообразием природных условий – климата,
грунтов, рельефа местности, гидрогеологией. Это разнообразие прежде всего
обусловлено пестротой рельефа, включающего в себя все переходные формы – от
высокогорных систем на юго-востоке до обширных пониженных равнин на западе.
Под действием
динамических нагрузок от подвижного состава и природных комплексов в земляном
полотне железных дорог проложенных в этой зоне формируется тот или иной тип
водно-теплового режима, следовательно, определенная прочность земляного
полотна.
В земляном полотне железных дорог расположенной в этой
зоне водно-тепловой режим характеризуется закономерностями изменения во времени
влажности W и температуры t грунта на
различных глубинах, вызываемых действием на земляное полотно климатических,
гидрогеологических и гидрогеологических факторов. Этот режим в значительной
мере формируется благодаря источникам увлажнения. Для рассматриваемой зоны
наиболее характерными являются следующие источники [1-9].
Первый источник.
Атмосферные осадки.
Второй источник.
Вода со стороны оросительного канала.
Третий источник.
Грунтовые воды.
Четвертый источник. Водяной пар.
Пятый источник.
Поднятие уровня вод в результате промывки (рассоления) и полива полей.
Приведенные источники увлажнения показывают специфику
водно-теплового режима земляного полотна в зоне. В литературе нет данных о выделении земляного полотна железных дорог в этой зоне
по степени опасности увлажнения, но
имеются работы В.М. Сиденко [1, 8-9] о выделении земляного полотна
автомобильных дорог по степени опасности увлажнения на три гидрогеологические
группы.
Гидрогеологическая
группа является общей характеристикой
водно- теплового режима земляного полотна. Она в целом определяет
максимальную сезонную влажность и возможный интервал сезонного изменения
влажности [1-2, 8-9]:
ΔW = Wмах - Wмin , (1)
где Wмах - наибольшая
влажность грунта земляного полотна в конце холодного периода года;
Wмin - наименьшая влажность, обычно в летний
период.
Для рассматриваемой зон: I группа Wмах равен
(0.45-0.55); II группа Wмах равен (0.56-0.75); III группа Wмах
равен (0.76-1.00). Однако, из материалов исследования В.М.Сиденко [1, 8-9] не
ясно к какой гидрогеологической группе относится земляное полотно в зоне при Wмах
меньше 0.45. В работах В.М. Сиденко [1, 8-9] дан также анализ водно-теплового
режима земляного полотна автодорог в зоне и выделены формы перемещающейся влаги
в земляном полотне. Эти исследования
позволили установить четыре типа водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог.
Причем, тип I соответствует первой гидрогеологической
группе, II - второй, III и IY - третьей. Однако, из указанных исследований не ясно к какому тепло-влажностному режиму относится земляное
полотно железных дорог, если на основной площадки насыпи, на участках
засоленных грунтов и в районах искусственного
орошения, отсыпанной из глинистых и других недренирующих грунтов [10] периодически застой воды от атмосферных
осадков, Wа не равен нулю, вода у земляного полотна не
застаивается, и боковое увлажнение отсутствует, Wб равен нулю,
причем влажность грунта насыпи изменяется в пределах:
Wо < W < Wпв, (2)
где Wо - оптимальная
влажность;
Wпв- полная влагоемкость.
Краткий анализ водно-теплового режима земляного полотна
железных дорог в засушливой зоне, на участках засоленных грунтов и в районах искусственного орошения, отсыпанной из глинистых и других
недренирующих грунтов позволил сделать следующие выводы:
- к какой гидрогеологической группе отнести земляное
полотно железных дорог в засушливой зоне, на участках засоленных грунтов и в районах
искусственного орошения, отсыпанной из
глинистых и других недренирующих грунтов при Wмах меньше 0.45;
- к какому тепло-влажностному режиму относится земляное
полотно железных дорог в засушливой зоне, на участках засоленных грунтов и в районах
искусственного орошения, отсыпанной из
глинистых и других недренирующих грунтов, если Wа не равен нулю, Wб
равен нулю и влажность грунта насыпи изменяется в пределах определяемых
уравнением (2).
1. Сиденко В.М., Ильясов Н. Проектирование,
строительство и организация возведения земляного полотна в засушливых районах.
Учебное пособие для студентов автодорожных спец. вузов.- Т.: Укитувчи, 1983. –
288 с.
2. Закиров Р.С., Омаров А.Ж.
Противодеформационное укрепление земляного полотна из песчаного грунта в
Казахстане. – Алматы.: Гылым, 1999. – 164 с.
3. Закиров
Р.С., Волгушев В.И. Сезонное промерзание дорожного полотна и укрепления
откосов и площадок//Транспортное
строительство, 1996, № 1-2. – С. 8-9.
4. Использование битумосодержащих
пород в элементах железнодорожного пути/Э.П.Исаенко, А.К.Уразбеков, А.Омаров,
Б.А.Исиноманов, А.И. Пекер, С.А. Косенко, М.А. Примбетов, Н.А. Закиров. -
Алма-Ата: КазНИИНКИ, 1992.- 82 с.
5. Уразбеков А.К., Гузеев М.Н.
Температурный и влажностный режим битумосодержащего слоя в конструкции
железнодорожного пути. В кн. Проектирование, строительство и эксплуатация
транспортно-коммуникационных сооружений: Межвузовский сб. науч. тр. вып.1.-
Алматы.: Гылым, 1998. - С. 56-58.
6. Каменев А.М. Расчетное состояние
грунта активной зоны земляного полотна автомобильных дорог в песчаных пустынях
Казахстана. В кн. Проектирование, строительство и эксплуатация транспортно-коммуникационных
сооружений: Межвузовский сб.науч. тр. вып.1. Алматы.: Гылым, 1998. – С. 76-77.
7. Справочник по климату СССР, вып.
18. Казахская ССР, ч.2. Температура воздуха и почвы. Гидрометеоиздат, Л. 1966.
- 203 с. Ч. 3. Ветер, 1967. - 205. Ч. 4. Влажность воздуха, атмосферные осадки,
снежный покров, 1968. - 189 с.
8. Сиденко В.М. Расчет и
регулирование водно-теплового режима дорожных одежд и земляного полотна.- М.:
Автотрансиздат, 1962.- 156 с.
9. Водно-тепловой режим земляного
полотна и дорожных одежд. Под ред. проф. И.А. Золотаря, Н.А. Пузаков, В.М.
Сиденко.- М.: Транспорт, 1971.- 416 с.
10. Указания по проектированию
земляного полотна железных и
автомобильных дорог. СН 449-72. - М.: Стройиздат, 1973. - 113 с.