ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    

 



Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 











 


Архив выпусков

Выпуск 4 (52), 2018


Расчетный анализ переноса влаги грунтовых вод в основании дорожной одежды и прогнозирование параметров дренажной системы


Цаплин А. И., Жалко М. Е.


Цаплин А. И., д-р техн. наук, проф., заслуженный работник высшей школы РФ, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия, г. Пермь

Жалко М. Е., науч. сотрудник, Лысьвенский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета, Россия, г. Лысьва, тел.: 8-34-249-5-46-13, e-mail: mihailz-49@mail.ru

 
 
Постановка задачи. Исследуются вопросы поиска ускоренного решения задачи расчета параметров дренажных систем путем математического моделирования переноса воды в пористом основании дороги. 
Результаты. На основе точного решения уравнения переноса влаги в пористых грунтах разработана методика исследования вертикальной фильтрации. Показано, что скорость подъема воды по высоте слоя грунта непостоянна и изменяется с достижением максимального значения по высоте грунтового основания. 
Выводы. Методика адекватно описывает перенос влаги в пористом грунте и оказывается полезной для ускоренного расчетного анализа параметров дренажных систем в грунтовом основании дороги. Пример применения методики дан для новой схемы водоотведения из-под дорожного полотна, снижающей негативные эффекты морозного пучения. 
 
Ключевые слова: дорожная одежда, разрушение, промерзание грунта, фильтрация, миграционное движение жидкости, математическое моделирование.


DOI: 10.25987/VSTU.2018.52.4.006

 

Библиографический список

1. Баренблатт, Г. И. Движение жидкостей и газов в природных пластах / Г. И. Баренблатт, В. М. Ентов, В. М. Рыжик. — М.: Недра, 1984. — 212 с.
2. Береславский, Э. Н. Математическое моделирование фильтрационных течений с неизвестными границами в подземной гидромеханике / Э. Н. Береславский, Л. А. Александрова, Н. В. Захаренкова, Е. В. Пестерев // Механика жидкости и газа. Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. — 2011. — № 4 (3). — С. 644—646.
3. Болдырев, Г. Г. Механика грунтов. Основания и фундаменты (в вопросах и ответах) / Г. Г. Болдырев, М. В. Малышев. — 4-е изд., перераб. и доп. — Пенза: ПГУАС, 2009. — 412 с.
4. Грунтоведение / под ред. В. Т. Трофимова. — 6-е изд., доп. и перераб. — М.: Изд-во МГУ, 2005. — 1024 с.
5. Должик, К. Расчетная оценка фильтрации несвязных грунтов / К. Должик, И. Хмелевска // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2014. — № 5. — С. 2—5.
6. Кащенко, Н. М. Математическое моделирование процессов фильтрации влаги в тяжелых грунтах / Н. М. Кащенко, В. С. Малаховский, В. И. Семенов, В. А. Гриценко // Mатематическое моделирование. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. — 2012. — Вып. 10. — С. 50—53.
7. Кащенко, Н. М. Математическое моделирование процессов фильтрации влаги в тяжелых грунтах / Н. М. Кащенко, В. С. Малаховский, В. И. Семенов, В. А. Гриценко // Mатематическое моделирование. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. — 2012. — Вып. 10. — С. 50—53.
8. Ким Хюн Чол. Совершенствование методов расчета глубины сезонного промерзания пучинистых грунтов земляного полотна железнодорожного пути: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.11 / Ким Хюн Чол. — Новосибирск, 2013. — 24 с.
9. Королев, В. А. Водопроницаемость грунтов / В. А. Королев // Российская геологическая энциклопедия: в 3 т. Т. 1 (А—И). — М. — СПб.: ВСЕГЕИ, 2010. — 211 c.
10. Лейбензон, Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде / Л. С. Лейбензон. — М. — Л.: ОГИЗ-Гостехиздат, 1947. — 244 с.
11. Маскет, М. Течение однородных жидкостей в пористой среде / М. Маскет. — М. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. — 628 с.
12. Пат. РФ № 151370. Устройство водоотведения из-под дорожного полотна / В. А. Трефилов, М. Е. Жалко. — Опубл. 10.04.2015, Б. и. № 10.
13. Семашкин, К. В. Обоснование способа обеспечения устойчивости в процессе эксплуатации подтопленных дорожных насыпей / К. В. Семашкин, В. Н. Шестаков // Вестник ТГАСУ. — 2013. — № 4. — С. 280—290.
14. Сугак, В. Г. Георадарный метод обнаружения водонасыщенных слоев грунта с оценкой их объемной влажности / В. Г. Сугак, О. А. Овчинкин, Ю. С. Силаев, А. В. Сугак // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 2. — C. 127—137.
15. Хабибуллина, И. Н. Использование укрепленных грунтов для устройства противопучинистых слоев на автомобильных дорогах / И. Н. Хабибуллина, М. Е. Бешенов, Т. И. Гелеверя // Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей // Известия КазГАСУ. — 2011. — № 2 (16). — С. 257—261.
16. Цаплин, А. И. Численное моделирование неравновесных процессов тепломассопереноса в реакторе для получения пористого титана / А. И. Цаплин, В. Н. Нечаев // Вычислительная механика сплошных сред. — 2013. — Т. 6, № 4. — С. 483—490.
17. Nield, D. A. Convection in Porous Media / D. A. Nield, A. Bejan. — New Yоrk: Springer, 1999. — 546 p.
18. Parikh, A. K. Тranscendental Solution of Fokker-Planck Equation of Vertical Ground Water Recharge in Unsaturated Homogeneous Porous Media / A. K. Parikh, M. N. Mehta, V. H. Pradhan. // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). — 2011. — Vol. 1, Issue 4. — P. 1904—1911.
19. Sivarajah Mylevaganam. Modeling 3D Ex-Filtration Process of a Soak-Away Rain Garden / Sivarajah Mylevaganam, Ting Fong May Chui, Jiangyong Hu // Journal of Geoscience and Environment Protection. — 2015. — № 3. — P. 35—51.
20. Tuller, M. Water Retention and Characteristic Curve / M Tuller, D Or. — Elsevier Ltd., 2015. — P. 278—289.

 
 

Ссылка для цитирования

Цаплин, А.И. Расчетный анализ переноса влаги грунтовых вод в основании дорожной одежды и прогнозирование параметров дренажной системы / А. И. Цаплин, М. Е. Жалко // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2018. - № 4 (52). - С. 68-73. - DOI: 10.25987/VSTU.2018.52.4.006.

 
 
 
 

English version 

 

Mathematical Analysis of Moisture Transfer of Underground Water in the Subbase of Road Surfacing and Predicting the Parameters of a Drainage System

Tsaplin A. I., Zhalko М. E.
 
 

Tsaplin A. I., D. Sc. in Engineering, Prof., Honored Worker of the Higher School of Russia, Perm National Research Polytechnic University, Russia, Perm

Zhalko М. E., Researcher, Lysva Branch of the Perm National Research Polytechnic University, Russia, Lysva, tel.: 8-34-249-5-46-13, e-mail: mihailz-49@mail.ru


 
Statement of the problem. The problems of searching for an accelerated solution of the problem of calculating the parameters of drainage systems are studied by means of mathematical modeling of water transfer in a porous subbase of a road. 
Results. Based on an exact solution of a moisture transport equation in porous soils, a technique for investigating vertical filtration has been developed. It is shown that the rate of a rise in water levels along the height of the soil layer is unstable and changes as a maximum value of the height of a subbase is reached. 
Conclusions. The technique sufficiently describes the transfer of moisture in a porous soil and is useful for accelerated analysis of the parameters of drainage systems in the subbase of a road. An example of the application of the procedure is given for a new scheme of water removal from under the roadway, which reduces the negative effects of frost heaving.  
 
Keywords: road surfacing, destruction, soil freezing, filtration, fluid migration, mathematical modeling. 


DOI: 10.25987/VSTU.2018.52.4.006

References

1. Barenblatt, G. I. Dvizhenie zhidkostei i gazov v prirodnykh plastakh / G. I. Barenblatt, V. M. Entov, V. M. Ryzhik. — M.: Nedra, 1984. — 212 s. 
2. Bereslavskii, E. N. Matematicheskoe modelirovanie fil'tratsionnykh techenii s neizvestnymi granitsami v podzemnoi gidromekhanike / E. N. Bereslavskii, L. A. Aleksandrova, N. V. Zakharenkova, E. V. Pesterev // Mekhanika zhidkosti i gaza. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo. — 2011. — № 4 (3). — S. 644—646. 
3. Boldyrev, G. G. Mekhanika gruntov. Osnovaniya i fundamenty (v voprosakh i otvetakh) / G. G. Boldyrev, M. V. Malyshev. — 4-e izd., pererab. i dop. — Penza: PGUAS, 2009. — 412 s. 
4. Gruntovedenie / pod red. V. T. Trofimova. — 6-e izd., dop. i pererab. — M.: Izd-vo MGU, 2005. — 1024 s. 
5. Dolzhik, K. Raschetnaya otsenka fil'tratsii nesvyaznykh gruntov / K. Dolzhik, I. Khmelevska // Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. — 2014. — № 5. — S. 2—5. 
6. Kashchenko, N. M. Matematicheskoe modelirovanie protsessov fil'tratsii vlagi v tyazhelykh gruntakh / N. M. Kashchenko, V. S. Malakhovskii, V. I. Semenov, V. A. Gritsenko // Matematicheskoe modelirovanie. Vestnik Baltiiskogo federal'nogo universiteta im. I. Kanta. — 2012. — Vyp. 10. — S. 50—53. 
7. Kashchenko, N. M. Matematicheskoe modelirovanie protsessov fil'tratsii vlagi v tyazhelykh gruntakh / N. M. Kashchenko, V. S. Malakhovskii, V. I. Semenov, V. A. Gritsenko // Matematicheskoe modelirovanie. Vestnik Baltiiskogo federal'nogo universiteta im. I. Kanta. — 2012. — Vyp. 10. — S. 50—53. 
8. Kim Khyun Chol. Sovershenstvovanie metodov rascheta glubiny sezonnogo promerzaniya puchinistykh gruntov zemlyanogo polotna zheleznodorozhnogo puti: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk: 05.23.11 / Kim Khyun Chol. — Novosibirsk, 2013. — 24 s. 
9. Korolev, V. A. Vodopronitsaemost' gruntov / V. A. Korolev // Rossiiskaya geologicheskaya entsiklopediya: v 3 t. T. 1 (A—I). — M. — SPb.: VSEGEI, 2010. — 211 c. 
10. Leibenzon, L. S. Dvizhenie prirodnykh zhidkostei i gazov v poristoi srede / L. S. Leibenzon. — M. — L.: OGIZ-Gostekhizdat, 1947. — 244 s. 
11. Masket, M. Techenie odnorodnykh zhidkostei v poristoi srede / M. Masket. — M. — Izhevsk: NITs «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika», 2004. — 628 s. 
12. Pat. RF № 151370. Ustroistvo vodootvedeniya iz-pod dorozhnogo polotna / V. A. Trefilov, M. E. Zhalko. — Opubl. 10.04.2015, B. i. № 10. 
13. Semashkin, K. V. Obosnovanie sposoba obespecheniya ustoichivosti v protsesse ekspluatatsii podtoplennykh dorozhnykh nasypei / K. V. Semashkin, V. N. Shestakov // Vestnik TGASU. — 2013. — № 4. — S. 280—290. 
14. Sugak, V. G. Georadarnyi metod obnaruzheniya vodonasyshchennykh sloev grunta s otsenkoi ikh ob'emnoi vlazhnosti / V. G. Sugak, O. A. Ovchinkin, Yu. S. Silaev, A. V. Sugak // Geofizicheskii zhurnal. — 2014. — T. 36, № 2. — C. 127—137. 
15. Khabibullina, I. N. Ispol'zovanie ukreplennykh gruntov dlya ustroistva protivopuchinistykh sloev na avtomobil'nykh dorogakh / I. N. Khabibullina, M. E. Beshenov, T. I. Geleverya // Proektirovanie i stroitel'stvo dorog, metropolitenov, aerodromov, mostov i transportnykh tonnelei // Izvestiya KazGASU. — 2011. — № 2 (16). — S. 257—261. 
16. Tsaplin, A. I. Chislennoe modelirovanie neravnovesnykh protsessov teplomassoperenosa v reaktore dlya polucheniya poristogo titana / A. I. Tsaplin, V. N. Nechaev // Vychislitel'naya mekhanika sploshnykh sred. — 2013. — T. 6, № 4. — S. 483—490. 
17. Nield, D. A. Convection in Porous Media / D. A. Nield, A. Bejan. — New York: Springer, 1999. — 546 p. 
18. Parikh, A. K. Transcendental Solution of Fokker-Planck Equation of Vertical Ground Water Recharge in Unsaturated Homogeneous Porous Media / A. K. Parikh, M. N. Mehta, V. H. Pradhan. // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). — 2011. — Vol. 1, Issue 4. — P. 1904—1911. 
19. Sivarajah Mylevaganam. Modeling 3D Ex-Filtration Process of a Soak-Away Rain Garden / Sivarajah Mylevaganam, Ting Fong May Chui, Jiangyong Hu // Journal of Geoscience and Environment Protection. — 2015. — № 3. — P. 35—51. 
20. Tuller, M. Water Retention and Characteristic Curve / M Tuller, D Or. — Elsevier Ltd., 2015. — P. 278—289.


 
Об издателе · Диссоветы при ВГТУ · Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS