В статье обосновывается актуальность принятия новых технологических решений в области защиты железных дорог от песчаных заносов физико-химическим методом на основе аналитического обзора существующих методов и способов.
На севере центральной части территории Узбекистана находится одна из крупнейших пустынь мира — Кызылкум. Подвижные и частично заросшие пески в Узбекистане занимают площади свыше 13 млн. га. Значительные площади территории Узбекистана, примыкающие к зонам пустынь исторически находятся под угрозой подвижных песков (дельта Амударьи, часть Кызылкум, Алатский, Каракульский, Джандарский, Каганский, Рометанский, Караул-Базарский районы Бухарской области, граничащие с песками Сундукли; Мубарекский, Бахористанский, Нишанский и др. районы Кашкадарьинского вилоята; земли Джизакского вилоята, граничащие с пустыней Кызылкум и Сурхандарьинским вилоятом) [1].
Из общей протяженности железных дорог Узбекистана более 4,5 тыс. км (около 80 %) проходят по песчаным пустыням и полупустыням [1, 2], в том числе и через подвижные пески. Железные дороги, расположенные в пустынной и полупустынной территориях, подвергаются действию ветропесчаных потоков переменных направлений.
Под воздействием ветропесчаных потоков железнодорожные строения частично или полностью заносятся переносимыми песчаными массами, что усложняет эксплуатацию этих объектов и снижает безопасность движения поездов. Процесс передвижения песков представляет особую угрозу. Ущерб хозяйственной деятельности приносят не только заносы точечных объектов, но и постоянные затраты на ликвидацию заносов дорожной сети, объектов гидромелиоративных систем, орошаемых плантаций [3, 4].
Во всех засушливых областях человеку приходится затрачивать много усилий для того, чтобы предотвратить угрозу наступления подвижных песков. Строительство новых дорог сопровождается значительным техногенным воздействием на природную среду. Весь строительный процесс осуществляется в сжатые сроки. Период с начала строительства до ввода линии в постоянную эксплуатацию характеризуется большой концентрацией техники, интенсивным воздействием на окружающую среду. Скорость техногенного изменения поверхностного слоя намного превышает скорость самовосстановления ландшафтов.
Вопросами закрепления подвижных песков в условиях РУз занимались многие исследователи, в том числе в лаборатории ТашИИТ. Существующие методы защиты инженерных объектов от подвижных песков заключаются в различных способах закрепления подвижных песков. Наиболее экологически безопасным, распространённым и относительно дешёвым вариантом закрепления песков является биологический метод (фитомелиорация).
Адылходжаев А. И., Закиров Р. С., Лем Р. А., Мирахмедов М. М., Палагашвили В. М., Фазилов Т. И. рассматривали закрепление подвижных песков на основе битумной, госсиполосмольной эмульсий, высокосмолистой нефти, растворов сульфидно-дрожжевой бражки (СДБ) и др. вяжущих материалов. В отечественной и зарубежной практике производства ПЗР апробировано более 100 механизированных способов закрепления песков вяжущими веществами, которые, за исключением госсиполовой и битумной смол, в Узбекистане не производятся. Использование госсиполовой смолы, применяемой в виде эмульсии, сопряжено с применением многоуровневой технологии приготовления на производственной базе. Эти обстоятельства приводят к удорожанию способа пескозакрепления и повышению затрат труда.
Перспективными следует считать комбинированные методы, в состав которых входят различные способы, например, биологический + физико-химический (ФХМ). ФХМ представляет закрепление подвижных песков пропиткой вяжущими материалами.
Одним из эффективных методов закрепления песков комбинируемый с биологическим методом является инженерный метод, а именно, физико-химический состоящий из способов, отличающихся, главным образом, применяемым вяжущим веществом (химическим мелиорантом) [5].
Вяжущее, наносимое на песчаную поверхность разбрызгиванием, пропитывая песок, образует корку (защитный слой песка пропитанный вяжущим). Устойчивость корки к воздействию ветрового потока, насыщенного переносимым им песком, обеспечивает защиту нижележащего сыпучего песка оказывая на него противодефляционное действие. Способность вяжуще-песчаной защитной корки выполнять свою функцию зависит всецело от физико-механических свойств песка и физико-химических свойств вяжущего [4–6].
Вяжущее должно быть доступным, способным впитываться в песок и образовывать после проникания в песок упруго-вязко-пластичный(ую) защитный(ую) слой(корку), технологичным в приготовлении и нанесении. Производная корка из него и песка должна иметь устойчивую сопротивляемость к воздействию природных (ветер, абразивное действие песка ветрового потока) и климатических факторов (солнечного облучения, влаги, температуры) и быть экономичной. При этом её применение должно быть по возможности продолжительным в течение не менее одного вегетационного периода. Обобщением ранее выполненных работ по закреплению подвижных песков выявлено: для получения устойчивой корки достаточно обеспечить ей требуемые упруго-вязко-пластические свойства, оцениваемые агрегированными критериями: толщина защитной корки (h ≥ 5 мм) и пластическая прочность (Pm ≥ 2,5–2,7х10 МПа) [3, 5].
На современном этапе развития вопроса защиты железных дорог в целях оптимизации использования времени проведения ПЗР и повышения результативности работ предложено закрепление подвижных песков производить комбинированным методом как на сухом, так и на влажном песке в дождливые периоды года. Однако, защитная корка, полученная из ранее предложенных вяжущих материалов, отчасти растворов и обладающая упруго-вязко-пластическими свойствами, оцениваемыми вышеуказанными агрегированными критериями ветроустойчива при условии целостности корки. Под воздействием точечных нагрузок от движущихся по поверхности защитной корки физических тел массой более 10 кг она подвергается изломам и теряет свою ветроустойчивость.
Следовательно, вопросы, связанные с закреплением подвижных песков физико-химическим методом и получением защитного материала, остались нерешенными.
Новые технологические решения в области защиты железных дорог от песчаных заносов направлены на:
– закрепление подвижных песков физико-химическим методом новыми растворами вяжущих, полученных на основе доступных материалов местного производства;
– получение защитной корки устойчивой к воздействию естественных (природных) и искусственных (человеческих) нагрузок.
Литература:
- Физическая карта Узбекистана. karta@moscow-poezd.ru.
- Схема железных дорог Республики Узбекистан. http://www.railway.uz/ru/interaktivnye_uslugi/skhema_dorog/
- Мирахмедов М. Основы методологии организации пескозакрепительных работ и защита природно-технических объектов от песчаных заносов. Монография, Т., ТАСИ, 2008. — 248с.
- Музаффарова Маужуда Кадырбаевна, Мирахмедов Махамаджан Мирахмедович. Совершенствование способов закрепления подвижных песков промышленными отходами. Материалы III Международной научно-практической конференции. — Санкт-Петербург, Петербургский государственный университет путей сообщения, 2012. 117c.
- Mirakhmedov Mahamadzhan, Muzaffarova Mauzhuda. Expansion of a scope of methods of protection of the railways from entering by sand. journal “Transport problems”, Volume 8, Issue 2, 2013. P.P. 55–59.
- Мирахмедов М. М. Комплексная система подготовки производства пескозакрепительных работ и ее результативность. Проблемы механики, № 2, 2002, с. 12–16.
