8. Подсистема внешняя среда – дорога.

Из всего разнообразия природно-климатических факторов наибольшее влияние на состояние дорог и на условия движения автомобилей оказывают грунтово-геологические и гидрологические условия, рельеф и ландшафт местности, а также погодно-климатические условия или факторы.

Из грунтово-геологических и гидрологических факторов выделяют тип и характеристики грунтов земляного полотна и подстилающих слоев, глубину промерзания, глубину и характер залегания грунтовых вод, условия стока поверхностных вод.

К погодно-климатическим факторам относятся: атмосферное давление, солнечная радиация, температура и влажность воздуха, осадки (дождь, снегопад, ветер, метель, гололед, туман), а также сочетание этих факторов. Воздействие погодно-климатических факторов формирует водно-тепловой режим земляного полотна (ВТР), под которым понимают закономерные сезонные изменения в полотне и слоях одежд влажности и температуры.

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 тепла и влаги, называемые тепломассопереносом или тепловлагообменом (ТВО), обусловливающие колебание влажности и температуры.

Изменение характеристик ВТР существенно влияет на прочность, долговечность полотна и дорог, приводит к снижению транспортно-эксплуатационных свойств дорог.

В результате ухудшения водно-теплового режима могут проявляться следующие негативные явления: избыточное влагонакопление в отдельных зонах полотна вследствие инфильфации воды через трещины в покрытии, через обочины и откосы после дождей или поверхностного стока; увлажнение грунтового основания от горизонта близкого залегания грунтовых вод или от длительного застоя воды в боковых канавах, коллекторах, что наблюдается в районах болот, орошаемых районах; повышенное увлажнение грунта в верхней части земляного полотна к концу морозного (холодного) периода; образование пучин на участках интенсивного морозного влагонакопления; весеннее (или в период зимних оттепелей) разрушение дорожных одежд вследствие переувлажнения грунта и потери прочности; разрушение откосов, прежде всего высоких насыпей, от переувлажнения; разрушение высоких насыпей от скопившейся в теле воды.

При быстрых понижениях температур с переходом ниже 0 образуются температурные трещины в дорожной одежде. Интенсивный прогрев солнечными лучами в летний период приводит к повышению пластичности асфальтобетона, что способствует образованию сдвигов, волн и наплывав на покрытии.

9. Методы регулирования водно-теплового режима.

Закономерные изменения в течение года влажности и температуры в придорожном слое воздуха, в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна, обусловленные особенностями данной дорожно-климатической зоны и местных гидрогеологических условий, называют водно-тепловым режимом дорожной конструкции. Он существенно влияет на прочность и морозоустойчивость дорожной конструкции и в конечном итоге на степень ровности проезжей части.

Наиболее значительные сезонные изменения влажности и температуры происходят в земляном полотне.

Годовой цикл водно-теплового режима земляного полотна включает четыре характерных периода:

1) первоначальное накопление влаги осенью;

2) промерзание, перераспределение и накопление влаги в земляном полотне зимой;

3) оттаивание земляного полотна и переувлажнение грунта весной;

4) просыхание земляного полотна летом.

Увеличение влажности сопровождается разуплотнением грунта. Зимой в процессе промерзания земляного полотна, вызывающего приток влаги от уровня грунтовых вод к фронту промерзания, происходит дальнейшее увлажнение и разуплотнение грунта. Прочностные характеристики дорожной конструкции достаточно велики, так как грунт и слои дорожной одежды находятся в мерзлом состоянии. Весной в начале оттаивания земляного полотна грунт наиболее увлажнен и разуплотнен Летом (июль-август) земляное полотно интенсивно просыхает.

Для районов с сезонным промерзанием полотна можно выде­лить четыре периода:

Предзимний период, или период первоначального накопления влаги осенью, характерен охлаждением и интенсивным увлажнением полотна и одежды Атмосферными осадками поднятием уровня грунтовой воды, медленным нарастанием влажности, снижением плотности грунта и прочности одежды.

Морозный период, или период про­мерзания, характерен перераспреде­лением и накоплением влаги в зем­ляном полотне. Наблюдается сни­жение, промерзание грунта, даль­нейшее увеличение влажности и сни­жение плотности грунта. Вода из нижних слоев полотна, особенно парообразная и жидкообразная, ин­тенсивно мигрирует снизу и частич­но со стороны обочин к оси дороги.

Весенний период оттаивания грунта и насыщения его свобод­ной водой. Это самый опасный период, его принимают за расчетный для дорожных одежд . и земляного: полотна. Под действием нагревающегося воздуха и автомобилей часть воды отжимается в дренирующий слой, часть в обочины и нижележащие слои по мере их оттаивания. При медленном

Летний период - просыхание зем­ляного полотна. После полного от­таивания грунт постепенно просы­хает, снижается влажность до наи­меньшего сезонного