Пермские ученые определили, насколько точно компьютерная модель прогнозирует промерзание дорог

Статья опубликована в журнале «Известия вузов. Лесной журнал». Большую опасность при строительстве и эксплуатации дорог представляют силы морозного пучения. Срок службы дорожного покрытия зависит от механических свойств грунтов, которые расположены ближе к поверхности земли. Под влиянием низкой температуры и высокой влажности почвы в основании дорог начинают деформироваться и разрушаться, что существенно затрудняет их эксплуатацию.

Климатические условия разных районов России существенно отличаются, поэтому для разработки рекомендаций по проектированию дорог для каждого региона необходимо проводить полевые исследования грунтов. Однако анализ процессов промерзания «на месте» – трудоемкое и дорогостоящее исследование, поэтому сейчас используют компьютерное моделирование. При этом важно, чтобы программа предельно точно создавала условия, аналогичные реальным, для получения достоверных данных.

Ученые Пермского Политеха провели эксперимент, чтобы проверить эффективность метода компьютерного моделирования. Они измерили глубину промерзания грунта в полевых условиях, а затем сравнили свои замеры с теми, которые получили при численном моделировании. Вглубь грунта погрузили 32 температурных датчика с помощью пластиковой трубы длиной три метра. Они способны измерять температуру в диапазоне от -55 до +125 °С. Так получены данные в течение осенне-зимнего периода.

Аналогичный процесс промерзания дорожного полотна моделировался в специальном ПО – программе GeoStudio, одной из самых удобных в своем роде. В ее состав входит модуль Temp, который учитывает различные исходные данные и позволяет моделировать процессы промерзания грунта земляного полотна и дорожной одежды.

«На последнем этапе мы сравнили результаты, полученные в реальных условиях с теми, что показала программа. Глубина промерзания грунта по опытным данным составила 1,73 метра, а по результатам численного моделирования – 1,9 метра. То есть погрешность моделирования оказалась невелика – восемь процентов. Таким образом, это ПО позволяет достаточно точно отображать процессы промерзания и оттаивания земляного полотна и дорожной одежды автомобильных дорог», – рассказывает Владимир Клевеко, доцент кафедры «Автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Исследование ученых Пермского Политеха показало, что численное моделирование прогнозирует глубину промерзания с достаточной для практических расчетов точностью. Это позволяет экономить на измерении показателей, а также открывает новые возможности для разработки рекомендаций по проектированию и эксплуатации дорог в различных климатических условиях России, что особенно важно для обеспечения их надежности и долговечности в зимний период.

ПНИПУ

1453 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram