Исследование воздействия паводковых вод на разрушение откосов земляного полотна

УДК

625.7/.8

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2018.2.70

Аннотация

Лесовозные автомобильные дороги можно назвать одним из наиболее важных эле-ментов лесопромышленного комплекса, так как основная часть заготавливаемой древесины перевозится автомобильным транспортом. В современных условиях для обеспечения эффективной работы лесозаготовительных предприятий необходимо выполнять требуемый объем строительства лесовозных автомобильных дорог, что осложняется рядом причин. Ключевой проблемой является разрушение дорожного полотна и откосов при воздействии на них неблагоприятных природно-климатических факто-ров. В перспективных регионах, богатых лесными ресурсами, эта проблема выражается в основном в частом возникновении паводков и селей, что негативно сказывается на прочностных характеристиках автомобильных дорог. Поэтому проектирование и строительство новых путей перевозок лесоматериалов в условиях переувлажненной среды требует повышенной надежности проектных решений и применения новых альтернативных способов защиты земляного полотна. Известные способы и средства его укрепления в виде различных защитных покрытий при высоте насыпи менее 1,5 м в условиях паводков не эффективны. Поток воды наносит ущерб откосам земляного полотна уже при скорости 0,8 м/с, что было доказано средствами математического моделирования в среде FlowVision. Перед нами стояла цель – разработать методику расчета реакции откоса земляного полотна на поток жидкости. В условиях подтоплений одной из основных причин, по которой возникают деформации поверхности защитных конструкций откосов, является гидродинамическая сила сопротивления движению, возрастающая со скоростью водного потока. Определение данного параметра для автомобильных дорог в регионах с частыми паводками позволяет учесть и максимально уменьшить разрушение автомобильных дорог и подобрать более эффективную конструкцию защиты откосов земляного полотна.

Сведения об авторах

Ю.А. Макарова, асп.
А.Ю. Мануковский, д-р техн. наук, проф.
Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Россия, 394087; e-mail: juliamja@mail.ru, mayu1964@mail.ru

Ключевые слова

переувлажнение, разрушение автомобильных дорог, паводок, откос земляного полотна, водный поток, гидродинамическое сопротивление, уравнение

Для цитирования

Макарова Ю.А., Мануковский А.Ю. Исследование воздействия паводковых вод на разрушение откосов земляного полотна // Лесн. журн. 2018. № 2. С. 70–76. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.2.70

Литература

1. Автомобильные дороги. Защита откосов автомобильных дорог от размыва: обзор. информ. М.: Росавтодор, 1992. 84 с.
2. Евгеньев И.Е., Казарновский В.Д. Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах. М.: Транспорт, 1976. 270 с.
3. Макарова Ю.А., Мануковский А.Ю. Моделирование воздействия паводков и селей на земляное полотно лесовозной автомобильной дороги // Материалы Всерос. студ. конф. «Инженерные кадры – будущее инновационной экономики России», Йошкар-Ола, 23–28 ноября 2015 г. Ч. 5. Инновации в строительстве, природообустройстве и техносферной безопасности. Йошкар-Ола: Поволж. гос. технол. ун-т, 2015. С. 115–117.
4. Наводнение-2013 / редкол.: А.С. Гаркин, И.Ю. Коренюк, С.А. Казачинская, фил. ОАО «РусГидро». Талакан, 2014. 144 с.
5. Першин М.Н., Кулижников А.М., Радов В.П. Дорожное грунтоведение: СПб.: СПбГАСУ, 1998. 153 с.
6. Савельев В.В. Мелиорация лесосплавных путей и гидротехнические сооружения: М.: Лесн. пром-сть, 1982. 280 с.
7. Сушков С.И., Сергеев А.С. Алгоритм образования трещин на покрытии лесовозных дорог, устраиваемых на склоне, в основании которых залегает глинистый грунт // Лесотехн. журн. 2017. № 1(25). С. 118–126.
8. Bednarouk S., Ovcharov E. Flood Prevention and Protection in Russian // United Nation. Seminar on Flood Prevention and Protection. Berlin, 7–8 October 1999. Berlin, 1999. No. 37. Pp. 1–4.
9. Kief O., Schar Y., Pokharel S.K. High-Modulus Geocells for Sustainable Highway Infrastructure // Indian Geotechnical Journal. 2015. Vol. 45, iss. 4. Pp. 389–400.
10. Meyer N. Determination of the Bearing Capacity of Geocell Reinforced Soil over Soft Subgrade with Static and Dynamic Plate Load Tests. Clausthal-Zellerfeld, Germany: Institute of Geotechnical Engineering and Mine Surveying, TU Clausthal, 2007.
Поступила 15.12.17

Ссылка на английскую версию:

The Effect of Floodwater on Slope Disturbance

UDC 625.7/.8

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.2.70

The Effect of Floodwater on Slope Disturbance

Yu.A. Makarova, Postgraduate Student
A.Yu. Manukovskiy, Doctor of Engineering Sciences, Professor
Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov, ul. Timiryazeva, 8, Voronezh, 394087, Russian Federation; e-mail: juliamja@mail.ru, mayu1964@mail.ru

Truck haul roads can be considered as one of the most important element of the timber in-dustry complex, since the bulk of harvested wood is transported by road. To ensure the ef-fective operation of logging enterprises under modern conditions, the specialists should en-tirely construct truck haul roads, which is complicated by a number of reasons. The key problem is slope disturbance under the influence of unfavorable natural environment and climatic factors. In perspective regions rich in forest resources, this problem is expressed mainly in frequent floods and mudflows, which negatively affects the strength characteris-tics of forestry roads. Therefore, the design and construction of new ways of timber trans-porting in a waterlogged environment requires increased reliability of project structures and new alternative roadbed safety methods. Known methods and means for roadbed reinforcing in the form of various protective coatings at the fill depth of less than 1.5 m in flood condi-tions are not effective. The water flow damages the slopes at a speed of 0.8 m/s, which is proved by the mathematical modeling in the FlowVision environment. The goal of research is to develop a methodology for calculating the reaction of a slope to the liquid flow. The hydrodynamic drag force is one of the main reasons for the deformation of the surface of the slope protective structures under the waterlogging conditions. It increases with a speed of the water flow. The definition of this parameter for motor roads in regions with frequent floods allows taking into account, minimizing the degree of road havoc and selecting a more effective design of slope protection.

Keywords: waterlogging, road havoe, flood, slope, water flow, hydrodynamic resistance, equation.

REFERENCES

1. Avtomobil'nye dorogi. Zashchita otkosov avtomobil'nykh dorog ot razmyva [Highways. Protection of Road Slopes from Erosion]. Moscow, Rosavtodor Publ., 1992. 84 p. (In Russ.)
2. Evgen'ev I.E., Kazarnovskiy V.D. Zemlyanoe polotno avtomobil'nykh dorog na slabykh gruntakh [Earth Roadbed on Soft Grounds]. Moscow, Transport Publ., 1976. 270 p. (In Russ.)
3. Makarova Yu.A., Manukovskiy A.Yu. Modelirovanie vozdeystviya pavodkov i se-ley na zemlyanoe polotno lesovoznoy avtomobil'noy dorogi [Flood and Mudflow Modeling on the Roadbed of the Forest Road]. Materialy Vserossiyskoy studencheskoy konf. «Inzhe-nernye kadry – budushchee innovatsionnoy ekonomiki Rossii», Yoshkar-Ola, 23–28 noy-abrya 2015 g. Ch. 5. Innovatsii v stroitel'stve, prirodoobustroystve i tekhnosfernoy be-zopasnosti [Proc. All-Russ. Student Conf. “Engineering Specialists ‒ the Future of the Inno-vative Economy of Russia", Yoshkar-Ola, November 23‒28, 2015. Part 5. Innovations in Construction, Environmental Engineering and Technosphere Safety]. Yoshkar-Ola, VSUT Publ., 2015, pp. 115–117. (In Russ.)
4. Garkin A.S., Korenyuk I.Yu., Kazachinskaya S.A., eds. Navodnenie-2013 [Flood-2013]. Talakan, 2014. 144 p. (In Russ.)
5. Pershin M.N., Kulizhnikov A.M., Radov V.P. Dorozhnoe gruntovedenie [Road Soil Science]. Saint Petersburg, SPbSUACE Publ., 1998. 153 p. (In Russ.)
6. Savel'ev V.V. Melioratsiya lesosplavnykh putey i gidrotekhnicheskie sooruzheniya [Floating Route Melioration and Hydraulic Structures]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1982. 280 p. (In Russ.)
7. Sushkov S.I., Sergeev A.S. Algoritm obrazovaniya treshchin na pokrytii lesovoz-nykh dorog, ustraivaemykh na sklone, v osnovanii kotorykh zalegaet glinistyy grunt [The Algorithm of Formation of Cracks on the Logging Roads Surface Arranged on the Slope, Overlain by Clayey Soil at the Base]. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2017, vol. 7, no. 1(25), pp. 118–126.
8. Bednarouk S., Ovcharov E. Flood Prevention and Protection in Russia. United Na-tion. Seminar on Flood Prevention and Protection. Berlin, 7–8 October 1999. Berlin, 1999, no. 37, pp. 1–4.
9. Kief O., Schar Y., Pokharel S.K. High-Modulus Geocells for Sustainable Highway Infrastructure. Indian Geotechnical Journal, 2015, vol. 45, iss. 4, pp. 389–400.
10. Meyer N. Determination of the Bearing Capacity of Geocell Reinforced Soil over Soft Subgrade with Static and Dynamic Plate Load Tests. Clausthal-Zellerfeld, Germany, Institute of Geotechnical Engineering and Mine Surveying, TU Clausthal, 2007.

Received on December 15, 2017

---

For citation: Makarova Yu.A., Manukovskiy A.Yu. The Effect of Floodwater on Slope Dis-turbance. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2018, no. 2, pp. 70–76. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.2.70