Методы определения необходимости использования геосинтетических матов и расчет на прочность для защиты откосов от эрозии | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №25 (263) июнь 2019 г.

Дата публикации: 21.06.2019

Статья просмотрена: 141 раз

Библиографическое описание:

Шесточенко, А. В. Методы определения необходимости использования геосинтетических матов и расчет на прочность для защиты откосов от эрозии / А. В. Шесточенко, Н. В. Навроцкая. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 25 (263). — С. 172-175. — URL: https://moluch.ru/archive/263/60921/ (дата обращения: 18.12.2024).



В данной статье рассматривается вопросы применения современного рулонного геосинтетического мата — геомат. Существующие регламенты по выбору типа и характеристик геомата, не учитывающие внешнюю нагрузку при различных грунтовых условиях, а также не регламентирующие противоэрозионные характеристики под климатические условия районов нового строительства и реконструкции. На примере наработок фирмы «Сolbond» будет рассмотрен вопрос дальнейшего развития науки касаемо данной темы, а также пример определения прочностных характеристик материала.

Ключевые слова: геосинтетические маты, геомат, защита от эрозии, водная эрозия, прочность геомата.

Геоматы — это трехмерные водопроницаемые структуры из полимерных материалов, других синтетических или природных элементов, соединенных между собой термическим, механическим или другим способом, которые используются для закрепления грунтовых, частей, корней трав или небольших растений, а так же применяются в геотехнике или других областях строительства [1, с. 15].

Геосинтетические маты представляют собой рулонные материалы для укрепления откосов и защиты берегов водоемов от разрушительных и эрозионных процессов таких как, ветровая и водная эрозия, которая заключается в отрыве частиц грунта от массива при ударе о поверхность откоса дождевых капель с последующим их выносом дождевыми потоками, образующие промоины, в которых с увеличением глубины повышается скорость течения, возникают вихревые потоки, которые все больше размывают грунт (рисунок 1) [2, с. 75]. Технология укладки геомата состоит в том, что геомат укладывают только на выравненную поверхность откоса, крепят анкерами, после чего засыпают равномерным слоем растительного грунта (рисунок 2).

Рис. 1. Эрозия откоса при выпадении дождевых осадков

Рис. 2. Закрепленный на откосе геосинтетический мат

Сложность применения геосинтетических матов заключается в том, что существует большое количество их видов, но нет четкого понимания, как подобрать нужный вид мата под определённые гидрологические, геологические и геометерологические условия.

Фирма по производству геосинтетических материалов «Colbond» разработала для своего типа продукции «Enkomat» две методики по определению необходимости использования геомата: сухой «неподтопляемый» и мокрый «подтопляемый» откос [3]. По методике сухого откоса определяют необходимость использования геомата в зависимости от интенсивности дождя и гранулометрического состава грунта откоса (рисунок 3), а по методике мокрого откоса в зависимости от скорости течения потока и гранулометрического состава грунта (рисунок 4).

Рис. 3. Методика расчета «сухой откос»

Рис. 4. Методика расчета «мокрый откос»

Скорость потока рассчитывается по формуле [3]:

(1)

где — скорость потока, м/с;

— коэффициент шероховатости;

— гидравлический радиус, м;

– гидравлический градиент.

Геосинтетические маты являются эффективным решением по защите грунтовых откосов от водной эрозии. Необходимо разработать методику расчета, включающую в себя не только зависимость от гранулометрический состава, но также от характеристик структуры геомата и от химического состава, где рассматриваемые грунты имеют способность растворяться в воде.

Геоматы противоэрозионные в монтированном состоянии на откосе не подвергаются значительным нагрузкам, но при самом монтаже необходимо рабочему персоналу перемещаться по уложенному материалу. Ввиду этого на геомат воздействуют «монтажные нагрузки», то есть вес рабочего с инструментами, также возможен проезд техники. Для того чтоб геомат выдержал подобные нагрузки, необходимо подобрать нужную марку материала. Необходимо разработать для решения этого вопроса методы расчетов геомата на прочность для защиты откосов от эрозии.

Главные физико-механические характеристики геомата — прочность на разрыв в продольном/поперечном направлении, а также удлинение продольное/поперечное при разрыве. Испытывался геомат противоэрозионный МИАМАТ СМТ 500 производства ООО «МИАКОМ СПб» в лаборатории кафедры «Строительная механика» РУТ (МИИТ). Испытания проводились согласно [4, с. 11], [5, с. 2], [6, с. 12]. Результаты испытаний геомата противоэрозионного МИАМАТ СМТ 500 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сводная таблица результатов испытаний геоматов марки МИАМАТ СМТ 500 производства ООО «МИАКОМ СПб»

п/п

Показатель

Единица измерения

Расчётное значение

Образец №1

Образец №2

Образец №3

1.

Поверхностная плотность

г/м2

539

521

527

2.

Разрывная нагрузка в продольном направлении

кН/м

1,40

1,03

1,48

3.

Разрывная нагрузка в поперечном направлении

кН/м

1,07

0,99

1,06

4.

Удлинение при максимальной нагрузке, продольное направление

%

5,2

4,6

7,0

5.

Удлинение при максимальной нагрузке, поперечное направление

%

5,9

7,1

6,1

6.

Удлинение при разрыве, продольное направление

%

38,7

34,8

39,6

7.

Удлинение при разрыве, поперечное направление

%

31,5

37,1

35,3

Для расчета использовали программное обеспечения [7, с. 135]. Расчетной схеме (рисунок 5) была задана пластина с физико-механическими характеристиками соответствующими геомату МИАМАТ 500 с приложенной к центру нагрузкой 120 кг на 4 кв.см на упругом основании. Используемые характеристики представлены в таблице 2.

Рис. 5. Расчетная схема

Таблица 2

Характеристики пластины иупругого основания расчетной схемы

№ п/п

Наименование

Ед. изм.

Расчетное значение

Характеристики пластины

1

Толщина пластины

см

0,055

2

Плотность

г⁄см^3

0,94

3

Модуль упругости в продольном направлении

кг/см^2

4805

4

Модуль упругости в поперечном направлении

кг/см^2

3681,1

5

Модуль сдвига в продольном направлении

кг/см^2

1668,4

6

Коэффициент Пуассона в продольном направлении

0,44

7

Коэффициент Пуассона в поперечно направлении

0,42

8

Напряжения на разрыв в продольном направлении

кг/см^2

249,7

9

Напряжения на разрыв в поперечном направлении

кг/см^2

217,1

Характеристики упругого основания

1

Модуль деформации

кг/см^2

305

2

Коэффициент Пуассона

0,4

3

Плотность грунта

г⁄см^3

1,8

Выводом расчета может являться то, что применение геомата противоэрозионного МИАМАТ СМТ — 500 на заданном упругом основании, т. е. переувлажненной глине не целесообразно, так как геомат данной марки не выдержит по прочности возможных монтажных нагрузок (вес рабочего с инструментами). Необходимо применять противоэрозионные геоматы более высокой марки.

Литература:

  1. СТО 00205009–002–2006 Маты трехмерные (геоматы) марки МТ. Технические условия. — Уфа.: Стеклонит, 2006. — 18 с.
  2. Московкин В. М. Физические аспекты капельно-дождевой эрозии / Московкин В. М., Гахов В. Ф. // Почвоведенье: сб. науч. ст.– М., 1979. — С. 76–80.
  3. Enkamat Permanent Erosion Prevention Mat. URL: http://www.astroliks.ru/files/Brochure_Enkamat_EM-10-GB-A-05–2003.pdf (дата обращения 15.05.2019)
  4. ГОСТ Р 5326–2008 Издания. Полотна нетканые. Методы определения прочности. — М.: Стандартинформ, 2009. –19 с.
  5. ГОСТ Р 50277. МАТЕРИАЛЫ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫЕ. Методы определения поверхностной плотности. — М.: Госстандарт России, 1992. — 4 с.
  6. ISO 10319–15. GEOSYNTHETICS — Wide-width Tensile Test / Brussels S. — European Committee for Standartization, London press, 2015. — 16 p.
  7. Карпиловский В. С. Книга «SCAD OFFICE. Вычислительный комплекс SCAD» / Карпиловский В. С., Криксунов Э. С., Маляренко А. А., Перельмутер А. В., Перельмутер М. А. — М.: Издательство СКАД СОФТ, 2007. — 609 с.
Основные термины (генерируются автоматически): продольное направление, поперечное направление, геомат, водная эрозия, методика расчета, расчетная схема, максимальная нагрузка, разрывная нагрузка, расчетное значение, упругое основание.


Ключевые слова

водная эрозия, геосинтетические маты, геомат, защита от эрозии, прочность геомата

Похожие статьи

Применение геосинтетических материалов при устройстве земляного полотна на слабых основаниях

На территории Российской Федерации распространены сложные грунты, в т. ч. слабые грунты. К примеру, болота занимают 10 % территории страны, однако большая их часть не освоена в виду сложности и большой длительности строительного процесса, а также выс...

Применение жидкого битума в дорожных конструкциях

Жидкие битумы в современном дорожном строительстве применяются для создания покрытий автомобильных дорог и тротуаров нужного качества. Свойства битумов при их правильном сопоставлении с другими компонентами асфальтобетонной смеси позволяют создавать ...

Повышение эффективности разрушения горных пород при бурении с использованием шарошечных долот

Несомненно, основную роль в процессах разрушения горных пород занимает буровой инструмент. Способность породоразрушающего инструмента (ПРИ) в заданном интервале времени в зависимости от глубины бурения и буримости горных пород поддерживать свои техно...

Методика конструирования нагельного крепления склона

Строительство в горных районах вблизи склонов всегда сопровождается вопросами обеспечения общей устойчивости зданий и сооружений. В случае развития на площадке строительства оползневых и эрозионных процессов необходимо предусматривать мероприятия по ...

Работа сталефибробетона на местные нагрузки

Вычислительная техника современности позволяет выполнить расчет различных строительных конструкций с учетом разного рода аспектов, таких, например, как учет нелинейных свойств материалов, условий закрепления и т. д. Задействовав метод конечных элемен...

Устройство грунтоцементных колонн методом глубинного перемешивания грунтов DSM

Колонны глубокого перемешивания — это технология стабилизации, в которой цемент и известь используются в качестве стабилизирующих агентов для повышения конечной несущей способности грунтов. Этот метод имеет множество применений, таких как проектирова...

Анализ работы и расчет сталежелезобетонного перекрытия

В данной статье приведены общие сведения о сталежелезобетонных конструкциях, об особенностях их работы, проектирования, достоинствах и недостатках. В качестве исследуемого здания для проведения моделирования и расчетов элементов выбрано стандартное п...

Исследование влияния влажности мелкого заполнителя на физико-механические характеристики бетона

В данной работе рассматривается вопрос влияния влажности песка на физико-механические и технологические свойства мелкозернистого бетона. В ходе выполнения исследования было произведено экспериментальное исследование влияние неучтенной влажности мелко...

Перспективы применения синтетических восков как структурирующих и температуропонижающих добавок для асфальтобетонов

В зарубежных странах популярно применение в качестве модифицирующей добавки синтетических восков для улучшения ряда показателей битумного вяжущего и асфальтобетонных смесей, полученных с его применением. В России технология применения синтетических в...

Обоснование применения облегченных монолитных железобетонных перекрытий

Устройство строительных конструкций является важным и необходимым этапом жизненного цикла строительства. Именно на данном этапе происходит практическая реализация проектных решений и формирование фактических параметров надежности конструктивных элеме...

Похожие статьи

Применение геосинтетических материалов при устройстве земляного полотна на слабых основаниях

На территории Российской Федерации распространены сложные грунты, в т. ч. слабые грунты. К примеру, болота занимают 10 % территории страны, однако большая их часть не освоена в виду сложности и большой длительности строительного процесса, а также выс...

Применение жидкого битума в дорожных конструкциях

Жидкие битумы в современном дорожном строительстве применяются для создания покрытий автомобильных дорог и тротуаров нужного качества. Свойства битумов при их правильном сопоставлении с другими компонентами асфальтобетонной смеси позволяют создавать ...

Повышение эффективности разрушения горных пород при бурении с использованием шарошечных долот

Несомненно, основную роль в процессах разрушения горных пород занимает буровой инструмент. Способность породоразрушающего инструмента (ПРИ) в заданном интервале времени в зависимости от глубины бурения и буримости горных пород поддерживать свои техно...

Методика конструирования нагельного крепления склона

Строительство в горных районах вблизи склонов всегда сопровождается вопросами обеспечения общей устойчивости зданий и сооружений. В случае развития на площадке строительства оползневых и эрозионных процессов необходимо предусматривать мероприятия по ...

Работа сталефибробетона на местные нагрузки

Вычислительная техника современности позволяет выполнить расчет различных строительных конструкций с учетом разного рода аспектов, таких, например, как учет нелинейных свойств материалов, условий закрепления и т. д. Задействовав метод конечных элемен...

Устройство грунтоцементных колонн методом глубинного перемешивания грунтов DSM

Колонны глубокого перемешивания — это технология стабилизации, в которой цемент и известь используются в качестве стабилизирующих агентов для повышения конечной несущей способности грунтов. Этот метод имеет множество применений, таких как проектирова...

Анализ работы и расчет сталежелезобетонного перекрытия

В данной статье приведены общие сведения о сталежелезобетонных конструкциях, об особенностях их работы, проектирования, достоинствах и недостатках. В качестве исследуемого здания для проведения моделирования и расчетов элементов выбрано стандартное п...

Исследование влияния влажности мелкого заполнителя на физико-механические характеристики бетона

В данной работе рассматривается вопрос влияния влажности песка на физико-механические и технологические свойства мелкозернистого бетона. В ходе выполнения исследования было произведено экспериментальное исследование влияние неучтенной влажности мелко...

Перспективы применения синтетических восков как структурирующих и температуропонижающих добавок для асфальтобетонов

В зарубежных странах популярно применение в качестве модифицирующей добавки синтетических восков для улучшения ряда показателей битумного вяжущего и асфальтобетонных смесей, полученных с его применением. В России технология применения синтетических в...

Обоснование применения облегченных монолитных железобетонных перекрытий

Устройство строительных конструкций является важным и необходимым этапом жизненного цикла строительства. Именно на данном этапе происходит практическая реализация проектных решений и формирование фактических параметров надежности конструктивных элеме...

Задать вопрос