Разработка экспериментальных методов оценки транспортно-эксплуатационных показателей зимних дорожных покрытий с использованием специальных средств измерений

Рассмотрена проблема совершенствования зимних дорожных покрытий лесных автомобильных дорог в части оценки их основных показателей, для которых в настоящее время отсутствуют достаточно достоверные теоретические методы, поэтому предположительно параметры могут определяться только с использованием инструментального контроля. Однако и специальные экспериментальные методы для этих целей практически также отсутствуют, что и формирует проблему оценки допустимых транспортно-эксплуатационных показателей снежных покрытий, поскольку они обладают низкими прочностными характеристиками. Известные аналоги для лабораторных измерений других дорожных материалов не могут использоваться, поэтому стала актуальной задача разработки специальной методики и оригинальных приборов для исследований снежных дорожных покрытий. В этой связи определилась цель настоящих исследований, которая заключалась в создании методов и средств измерений физико-механических характеристик и транспортно-эксплуатационных показателей зимних покрытий лесных дорог. В работе решались следующие задачи: 1) обоснование критерия прочности снежного покрытия; 2) выполнение экспериментов по определению динамического прогиба для обоснования его в качестве критерия прочности снежного покрытия; 3) проведение измерений динамических прогибов дорожных покрытий для их сравнения с традиционными методами измерения; 4) получение основных закономерностей влияния параметров снега на прочность дорожного покрытия. В качестве специальных средств измерения были использованы измеритель динамического модуля упругости грунтов ZFG-3.0 и отечественный аналог ПДУ-МГ4 «Удар». В результате были получены основные зависимости влияния плотности и твердости снега на прочность дорожного покрытия. Было выявлено, что чем ниже плотность снежной поверхности и выше температура, тем больше становится динамический прогиб покрытия и скорость нарастания деформаций. Результатами работы явили методика и приборы для оценки динамического прогиба покрытий зимних лесных дорог. Полученные результаты могут быть рекомендованы для разработки проектов и планов по строительству и эксплуатации лесотранспортной инфраструктуры в зимний период.

Ключевые слова: зимние лесные дороги, модуль динамического прогиба, прочность снега, методы измерений параметров зимних покрытий лесных дорог.

DEVELOPMENT OF METHODS FOR ASSESSING TRANSPORT AND OPERATIONAL PERFORMANCE INDICATORS OF WINTER ROAD SURFACES USING SPECIAL MEASURING INSTRUMENTS

The article considers the problem of improving winter road surfaces of forest roads in terms of assessing their main parameters, for which there are currently no sufficiently reliable theoretical methods; therefore, it is assumed that the parameters can only be determined using instrumental control. However, special experimental methods for these purposes are also practically absent, which creates the problem of assessing the permissible transport and operational parameters of snow coverings, since they have low strength characteristics. Known analogues for laboratory measurements of other road materials cannot be used; therefore, the task of developing a special methodology and original devices for studying snow road surfaces has become urgent. In this regard, the goal of the present research was determined, which consisted in creating methods and means for measuring the physical and mechanical characteristics and transport and operational parameters of winter coverings of forest roads. The following tasks were solved in the work: 1) substantiation of the criterion of strength of a snow covering; 2) performing experiments to determine the dynamic deflection to substantiate it as a criterion of strength of a snow covering; 3) measuring dynamic deflections of road surfaces for comparison with traditional measurement methods; 4) determining the key patterns of how snow parameters influence road surface strength. The ZFG-3.0 soil dynamic elastic modulus meter and its domestic equivalent, the PDU-MG4 "Udar," were used as specialized measurement instruments. As a result, the key relationships between the influence of snow density and hardness on road surface strength were obtained. It was found that the lower the snow surface density and the higher the temperature, the greater the dynamic deflection of the surface and the rate of deformation increase. The results of the study included a methodology and instruments for assessing the dynamic deflection of winter forest road surfaces. The obtained results can be recommended for developing projects and plans for the construction and operation of forest transport infrastructure during the winter period.

Keywords: winter forest roads, dynamic deflection modulus, snow strength, methods for measuring winter forest road surface parameters.