 |
Ученые Пермского Политеха определили, как точно компьютерная модель прогнозирует промерзание дорог
Из-за промерзания грунтов покрытие дорог разрушается. Для борьбе с этим нужны сведения о глубине промерзания грунта. Изучать это помогает компьютерное моделирование. Ученые Пермского Политеха провели мониторинг температур грунтов и установили, насколько точно с аналогичной задачей справляется компьютерная модель.
Почти на всей территории России в зимний период начинается промерзание почв, водонасыщенные грунты увеличиваются в объеме, появляется морозное пучение, вызванное расширением льда при отрицательных температурах. Из-за этого покрытие дорог повреждается и впоследствии разрушается при оттаивании весной. Для разработки мероприятий по борьбе с этим фактором, в первую очередь, необходимы сведения о глубине промерзания грунта в активной зоне дорог. Можно проводить исследования в полевых условиях, однако это трудоемкий и дорогостоящий процесс, поэтому сейчас изучению промерзания дорог помогает компьютерное моделирование. Но оно не всегда в точности соответствует реальной ситуации. Ученые Пермского Политеха провели мониторинг температур дорожной одежды на глубине до 3м и установили, насколько точно с аналогичной задачей справляется компьютерная модель.
Статья опубликована в журнале «Известия вузов. Лесной журнал», №5, 2024.
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 3 м. 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 м, а по результатам численного моделирования – 1,9 м. То есть погрешность моделирования оказалась невелика – 8%. 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.
Контактное лицо: Лидия Попова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 19:07, 08.11.2024
Количество просмотров: 183
Страна: Россия
| Разработка ученых Пермского Политеха позволит легче управлять двигателями насосов, станков, генераторов, ПНИПУ, 14:39, 28.03.2025, Россия |
434 |
| Синхронные двигатели незаменимы в промышленности. Их традиционное управление требует датчиков, уязвимых к вибрациям, помехам и высоким температурам, что приводит к неточным показаниям или поломкам. Ученые ПНИПУ предложили метод бездатчикового управления, который обеспечивает широкий диапазон скоростей, а статистические ошибки не превышают 1%. |
 |
| Взгляд из космоса: ученые Пермского Политеха рассказали, как работают спутники, ПНИПУ, 19:54, 27.03.2025, Россия |
120 |
| Эксперты Пермского Политеха рассказали о том, сколько их на орбите, в чем их преимущество перед наземными системами, как космические аппараты расширяют наши знания о Вселенной и дарят нам бесперебойный доступ в интернет, как человечество собирается справляться с растущей угрозой космического мусора и создается ли в России аналог «Starlink». |
|
| Ученые Пермского Политеха выяснили, как морозы влияют на свойства дорожных материалов, ПНИПУ, 19:42, 27.03.2025, Россия |
95 |
| Геосинтетики более 30 лет применяют в дорожном строительстве для повышения прочности и снижения затрат. Однако на морозе их свойства могут ухудшаться. Ученые Пермского Политеха выяснили, что после циклов заморозки и оттаивания многие геосинтетические материалы не теряют, а усиливают прочность (111,8–174,4% от исходной), повышая морозостойкость. |
 |
| Ученые Пермского Политеха выяснили, как уменьшить токсичные выбросы авиационных двигателей, ПНИПУ, 17:00, 19.03.2025, Россия |
130 |
| Газотурбинные двигатели работают от сжигания топлива, которое нужно хорошо смешать с воздухом. В этом помогает подогрев, особенно важный для смесей с меньшим количеством топлива. Но в процессе выделяются токсичные газы. Ученые ПНИПУ выяснили, что, если подогревать топливо перед камерой сгорания двигателя, то выбросы угарного газа снизятся на 24%. |
 |
| Молодой ученый Алтайского ГАУ отмечен грамотой Президента России, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 12:35, 16.03.2025, Россия |
255 |
| На заседании коллегии управления по молодежной политике и реализации программ общественного развития Алтайского края состоялось награждение организаторов Всемирного фестиваля молодежи 2024 года, среди которых оказался магистрант Алтайского государственного аграрного университета Иван Лопатин |
|
|
|
