Диагностика автомобильных дорог. Влияние погодноклиматических факторов на автомобильную дорогу. Лекция 12

1.

Диагностика
автомобильных дорог
Кутузов Виктор Владимирович
ver.0.2
Белорусско-Российский университет, 2020

2.

ver.0.2
Лекция.
Влияние погодноклиматических факторов на
автомобильную дорогу и её
транспортно-эксплуатационные
характеристики
Белорусско-Российский университет, 2020

3.

Основная литература по теме
ТКП 45–3.03–19–2006 (02250). Автомобильные дороги.
Нормы проектирования. – Взамен СНиП 2.05.02–85;
введ. 01.07.2006. – Минск : Минстройархитектуры,
2018. – 50 с. ПЕРЕИЗДАНИЕ (февраль 2018 г.)
Леонович, И. И., Вырко, Н. П. Водно-тепловой режим
земляного полотна автомобильных дорог / И. И.
Леонович, Н. П. Вырко. – Минск: БНТУ , 2013. – 332 с.
Теория эксплуатации автомобильных дорог : учебное
пособие / под. ред. А.П. Васильева. – Москва : КНОРУС,
2018. – 592 с. // Глава 3 и 5

4.

Дорожно-климатическое районирование
территории Республики Беларусь
Расположение дорожноклиматических районов:
1 – северный, влажный;
2 – центральный, умеренно-влажный;
3 – южный, неустойчиво-влажный
ТКП 45-3.03-19-2006 (02250) Автомобильные дороги. Нормы проектирования

5.

• Внутри районов, в зависимости от рельефа,
почвенно-грунтовых, геологических и
гидрологических условий, выделяют участки
местности, по характеру и степени
увлажнения делящиеся на три типа
– 1 (сухие места)
– 2 (сырые места)
– 3 (мокрые места)
ТКП 45-3.03-19-2006 (02250) Автомобильные дороги. Нормы проектирования

6.

Типы местности по характеру и степени
увлажнения
Тип местности
Источники увлажнения
Атмосферные осадки
Характерные признаки
Поверхностный сток обеспечен. Подземные воды
не оказывают влияния на увлажнение грунтов.
1 (сухие места)
Почвы без признаков заболачивания
Кратковременно стоящие Поверхностный сток не обеспечен. Рельеф
(до 30 сут) поверхностные местности равнинный. Весной и осенью возможен
2 (сырые места) воды; атмосферные осадки застой воды на поверхности почвы. Подземные
воды не оказывают влияния на увлажнение
грунтов. Почвы с признаками заболачивания
Грунтовые или длительно Источники увлажнения оказывают влияние на
стоящие (более 30 сут) увлажнение почвы и грунтов независимо от
3 (мокрые места)
поверхностные
воды; условий
поверхностного
стока.
Почвы
атмосферные осадки
заболоченные
Примечания
1 Подземные воды не оказывают влияния на увлажнение верхней толщи грунтов в случае, если
их уровень в пред-морозный период залегает ниже глубины промерзания не менее чем:
– на 2,0 м – в глинах, суглинках тяжелых пылеватых и тяжелых;
– на 1,5 м – в суглинках легких пылеватых и легких, супесях тяжелых пылеватых и пылеватых;
– на 1,0 м – в супесях легких, легких крупных и песках пылеватых.
2 Отвод поверхностного стока считается обеспеченным при уклонах поверхности грунта в
придорожной полосе более 2‰.
ТКП 45-3.03-19-2006 (02250) Автомобильные дороги. Нормы проектирования. - Таблица Б.1

7.

• В дорожной конструкции (дорожная одежда +
земляное полотно) происходят сложные процессы:
– нагревание, охлаждение,
– промерзание, оттаивание,
– испарение, конденсация,
– сублимация, облимация.
• В результате в дорожной конструкции систематически
происходят Диффузионные процессы
тепломассопереноса или тепловлагообмена,
обусловливающие колебание влажности и температуры.

8.

Водно-тепловой режим земляного полотна
• Воздействие природно-климатических факторов
формирует водно-тепловой режим земляного
полотна (ВТР), под которым понимают
закономерные сезонные изменения в земляном
полотне и слоях одежд влажности и
температуры.
• Изменение характеристик ВТР существенно
влияет на прочность, долговечность полотна и
дорог, приводит к снижению транспортноэксплуатационных свойств дорог.

9.

Факторы формирующие водно-тепловым
режимом (ВТР) земляного полотна
• К основным факторам, формирующим ВТР
земляного полотна, относятся:
– метеорологические;
– количество атмосферных осадков и величина
испарения;
– температура воздуха и интенсивность солнечной
радиации;
– скорость ветра, относительная влажность и
облачность;
– грунтово-гидрологические;
– вид грунта;
– глубина промерзания грунтов;
– глубина залегания грунтовых вод.

10.

Основные источники увлажнения
дорожной конструкции
• атмосферные осадки, просачивающиеся через
трещины в покрытии, обочины (особенно в местах
сопряжения с проезжей частью);
• вода, застаивающаяся на поверхности полотна, в
боковых резервах и кюветах вследствие
затрудненного поверхностного стока и увлажняющая
грунт земляного полотна в процессе молекулярного и
капиллярного передвижения;
• подземная вода, поднимающаяся по капиллярам,
особенно при промерзании конструкции и близком к
поверхности дороги залегании подземных вод;
• парообразная вода, перемещающаяся от теплых
слоев к более холодным.

11.

Схема источников увлажнения
дорожной конструкции
1 — атмосферные осадки;
2 — вода в канавах;
3 — подземная вода и парообразное увлажнение;
4 — песчаное основание;
УГВ — уровень грунтовых вод

12.

Годовой цикл состоит из следующих
взаимообусловленных периодов изменения
водно-теплового режима земляного полотна:
– 1-я стадия — первоначальное (осеннее)
накопление влаги;
– 2-я стадия — зимнее перераспределение влаги;
– 3-я стадия — весеннее переувлажнение грунтов;
– 4-я стадия — летнее просыхание грунтов.

13.

Морозный период, или период промерзания, перераспределения и накопления
влаги в земляном полотне зимой, может быть разделен на две характерные
части: период морозного влагонакопления и период зимнего равновесного
состояния. В первой части морозного периода наблюдается снижение
температуры грунта, его промерзание, дальнейшее увеличение влажности и
снижение плотности.
Это очень важный период. Влага из нижних слоев полотна, особенно
парообразная и жидкообразная, интенсивно мигрирует снизу вверх и частично
со стороны обочин к оси дороги. В зависимости от продолжительности холодного
периода, мощности источников увлажнения и скорости промерзания к концу
холодного периода в верхней части полотна может накопиться значительное
количество влаги. При скорости промерзания до 2,5 см/сут. происходит
интенсивное накопление влаги и образование льда в грунте за счет миграции
воды из нижележащих слоев. При быстром промерзании, когда его скорость
больше 4 см/сут., вода из нижележащих слоев поступить не успевает, и
влажность грунта может быть несколько меньше. К концу этого периода может
происходить вымерзание влаги из песчаного подстилающего слоя и
устанавливается зимний период равновесного состояния влаги в грунте
земляного полотна или постепенное увеличение влаги до уровня 0,7-0,8.
Вследствие замерзания воды в порах грунта образуются линзы и прослойки льда.
Во многих случаях в холодный период возникают зимние оттепели, которые
сопровождаются частичным оттаиванием грунта и резким снижением прочности
проезжей части. Интенсивные влагонакопле- ние и промерзание могут привести
к образование пучин. Однако прочность грунта и дорожной одежды в холодный
период очень высокая.

14.

• Зимой при промерзании конструкции вода
может передвигаться снизу вверх и
концентрироваться у фронта промерзания,
повышая влажность грунта.

15.

Наиболее опасные периоды года для работы
дороги:
II период – зимнее морозное влагонакопление,
когда могут возникнуть пучины и переход от
теплого периода к холодному, когда могут
возникнуть трещины в покрытиях.
III период – оттаивание земляного полотна и
переувлажнение грунта весной, когда могут
возникнуть просадки и другие деформации
дорожных одежд из-за переувлажнения.

16.

В период зимнего морозного
влагонакопления опасное влияние ВТР
может проявиться с возникновением пучин.
Под пучинообразованием понимают
деформации и разрушения дорожной
одежды, в виде взбугривания и сетки
трещин, образующиеся за счет увеличения
воды в объеме в порах земляного полотна
при замерзании.

17.

Интенсивность температурных воздействий
• Степень опасности водно-теплового режима по
этому виду воздействий характеризуют
– продолжительность морозного периода в днях,
равная периоду между датами перехода
температуры воздуха через 0 °С осенью и весной;
– минимальная или средняя температура воздуха за
холодный период;
– среднемаксимальная температура воздуха в
наиболее жаркие месяцы;
– комплексные температурные показатели —
морозный индекс и размах Rt = tmax - tmin. Чем выше
значения морозного индекса (изменяются в пределах
50...2000), размаха и чем больше продолжительность
морозного периода, тем опаснее морозное
воздействие среды на дорогу.

18.

Величина морозного пучения, в процентах
Примечание — Значения над чертой приведены для 1-й схемы увлажнения верхней части земляного полотна согласно схем
и источникам увлажнения (1 Атмосферные осадки; 2 Кратковременно стоящие (до 30 сут) поверхностные воды;
атмосферные осадки; 3 Подземные или длительно (более 30 сут) стоящие поверхностные воды; атмосферные осадки)
значения под чертой — для 2-й и 3-й схемы.
ТКП 45-3.03-19-2006 (02250) Автомобильные дороги. Нормы проектирования. - Таблица Б.7

19.

Воздействие
климатических факторов
на автомобильную
дорогу

20.

21.

22.

23.

24.

Лекция.
Погодно-климатические
факторы и их влияние на
транспортно-эксплуатационные
характеристики дороги.
ver.1.0
ГУВПО «Белорусско-Российский университет», 2020

25.

Погодно-климатические факторы и их влияние на
транспортно-эксплуатационные характеристики дороги
1.
Погодно-климатические факторы и их влияние на транспортноэксплуатационные характеристики дороги.
2. Погодно-климатические характеристики и их значение.
3. Влияние температуры на напряженное состояние дорожных покрытий.
4. Водно-тепловой режим земляного полотна.
5. Причины и следствия пучинообразования на дорогах.
6. Метеорологические факторы скользкости на дорогах.
7. Учет ветровых нагрузок при проектировании сооружений и при
движении транспортных средств.
8. Туманы и видимость на дорогах.
9. Атмосферные осадки и особенности их выпадения.
10. Классификация и районирование территорий на основе
метеорологических и климатических признаков.
11. Методы оценки метеорологических воздействий на дорогу.

26.

Основная литература
• СНБ 2.04.02-2000 Строительная климатология
• Леонович, И.И. Диагностика автомобильных
дорог : учеб. пособие / И.И. Леонович, СВ.
Богданович, И.В. Нестерович. — Минск:
Новое знание ; М.: ИНФРА-М, 2011. – 350 с.
стр.277-290

27.

СНБ 2.04.02-2000 Строительная климатология
ТКП 140-2015 (33200) Автомобильные дороги. Порядок выполнения диагностики
Леонович, И.И. Дорожная климатология / И.И. Леонович. - Минск: БНТУ, 2013 – 187 с.
Леонович И.И. Дорожная климатология: учебник / И.И. Леонович. – Мн.: БНТУ, 2005. – 485
с.
ТКП 17.10-06-2008 (02120) Охрана окружающей среды и природопользование.
Гидрометеорология. Правила составления краткосрочных прогнозов погоды общего
назначения
ТКП 100-2018 Порядок организации и проведения работ по зимнему содержанию
автомобильных дорог
ТКП 059-2012 (02191) Автомобильные дороги. Правила устройства
ТКП 45-3.03-227-2010 (02250) Улицы населенных пунктов. Строительные нормы
проектирования
ТКП 45-3.03-112-2008 Автомобильные дороги. Нежесткие дорожные одежды. Правила
проектирования
ТКП 45-3.03-19-2006 (02250) Автомобильные дороги. Нормы проектирования
СТБ 1291-2016 Дороги автомобильные и улицы. Требования к эксплуатационному
состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения
СТБ 1407-2003 (ГОСТ Р 22.1.08-99) Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и
прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов. Общие требования
СТБ 1406-2003 (ГОСТ Р 22.1.07-99) Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и
прогнозирование опасных метеорологических явлений и процессов. Общие требования

28.

Характеристики климата
Республики Беларусь
в ТНПА по автомобильным
дорогам

29.

Районирование территории Республики Беларусь
по условиям снегоприноса на автомобильных дорогах
ТКП 100-2018 Порядок
организации и
проведения работ по
зимнему содержанию
автомобильных дорог

30.

Районирование территории Республики Беларусь
по условиям ликвидации зимней скользкости на
автомобильных дорогах
ТКП 100-2018 Порядок
организации и
проведения работ по
зимнему содержанию
автомобильных дорог

31.

Карта изолиний минимально
допустимой толщины
стабильных слоев дорожной
конструкции из условий
морозоустойчивости при
земляном полотне,
сложенном из
сильнопучинистых и
чрезмернопучинистых
грунтов
ТКП 45-3.03-19-2006
Автомобильные дороги.
Нормы проектирования.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Значения в числителе приведены для дорожных одежд капитального
типа, значения в знаменателе – для дорожных одежд облегченного типа

32.

Методы оценки метеорологических воздействий на дорогу
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Определение расчетных значений метеорологических
характеристик.
Приборы и методы определения температуры атмосферного
воздуха и поверхности дорожных покрытий.
Определение уровня солнечной радиации.
Способы определения величины атмосферных осадков,
видимости на метеостанциях, измерения скорости и
направления ветра, гололеда и прогнозирования скользкости на
автомобильных дорогах, расчетных временных характеристик
различных метеорологических состояний.
Комплексная оценка метеорологических воздействий на дорогу.
Дорожные измерительные станции как основа сбора
информации о состоянии автомобильных дорог

33.

Структура
Национальной
гидрометеорологической
службы
Республики
Беларусь
Национальная гидрометеорологическая
служба Беларуси находится в ведении
Министерства природных ресурсов и
охраны окружающей среды Республики
Беларусь (далее – Минприроды). За
деятельность службы
отвечает Департамент по
гидрометеорологии, являющийся
структурным подразделением
центрального аппарата Минприроды.

34.

Государственная сеть гидрометеорологических
наблюдений Республики Беларусь включает в
себя 56 метеорологических станций, в том
числе 46 станций, осуществляющих наблюдения за
погодой по программе метеорологической станции
2 разряда, 3 станции, работающих по программе
метеорологической станции 3 разряда
и 7 авиационных метеорологических станций
гражданских (АМСГ) 2 разряда.
Деятельность организаций
www.belmeteo.net
гидрометеорологии и их обособленных
структурных
подразделений, осуществляется в
соответствии с Законом от 9.01.2006 года
№ 93-З «О гидрометеорологической
деятельности».

35.

56 метеорологических станций
Республики Беларусь
Барановичи
Березино
Бобруйск
Борисов
Брагин
Брест (город)
Брест (АМСГ)
Василевичи
Верхнедвинск
Вилейка
Витебск
(город)
Витебск
(АМСГ)
Волковыск
Воложин
Высокое
Ганцевичи
Гомель
(город)
Гомель
(АМСГ)
Горки
Гродно
(АМСГ)
Докшицы
Дрогичин
Езерище
Житковичи
Жлобин
Ивацевичи
Кличев
Костюковичи
Лельчицы
Лепель
Лида
Лынтупы
Любань
Марьина
Горка
Минск (город)
Минск 1
(АМСГ)
Минск
национальны
й аэропорт
(АМСГ)
Могилёв
(АМСГ)
Мозырь
Мстиславль
Нарочь
Новогрудок
Октябрь
Орша
Ошмяны
Пинск
Полесская
Полоцк
Пружаны
Сенно
Славгород
Слуцк
Столбцы
Чечерск
Шарковщина
Щучин
www.belmeteo.net

36.

Метеостанции
Могилевской
области
1. Горки (№27)
2. Могилёв (№28)
3. Кличев (№29)
4. Славгород (№30)
5. Костюковичи (№31)
6. Бобруйск (№32)

37.

Анемометр
Анемо́метр, ветроме́р (от др.-греч. ἄνεμος —
ветер и μετρέω — измеряю) — прибор для
измерения скорости движения газов, воздуха в
системах, например, вентиляции.
В метеорологии применяется для измерения
скорости ветра.
По принципу действия различают механические
анемометры, в которых движение газа приводит во
вращение чашечное колесо или крыльчатку (подобие
воздушного винта), тепловые анемометры, принцип
действия которых основан на измерении снижения
температуры нагретого тела, обычно накаливаемой
проволоки, от движения газа, ультразвуковые
анемометры, основаны на измерении скорости звука
в газе в зависимости от движения его, так, навстречу
ветру скорость звука ниже, чем в неподвижном
воздухе, по ветру — наоборот, выше.

38.

Aвтоматическая
метеостанция
Seba AWS
Комплекс метеорологических
датчиков
Производитель: SEBA Hidrometrie
Параметры измерения
• Осадки
• Направление ветра
• Скорость ветра
• Температура
• Влажность
• Температура почвы
• Испаряемость
• Давление
• Радиация