Оценка повреждаемости и заклинивающей способности инновационной 3D-георешетки на границе раздела слоев «песок – щебень»

Введение. Представлены результаты экспериментальных исследований инновационной 3D-георешетки в сравнении с традиционно выпускаемыми плоскими георешетками Славрос СД-40 и Армосет Б, применяемыми для армирования грунтовых оснований. В ходе экспериментальных исследований оценивались повреждаемость георешеток при воздействии уплотняющей нагрузки, разделяющая функция георешеток и заклинивающая способность.

Материалы и методы. Заклинивающая способность, разделяющая функция и устойчивость к разрушению готовых образцов георешеток оценивались в лабораторных условиях с применением разработанной конструкции испытательного контейнера, который представляет собой металлическую коробку размерами 20 × 20 × 20 см и металлическую крышку размерами 19,5 × 19,5 × 10,5 см с толщиной стенок 5 мм. В качестве пресса для моделирования уплотняющей установки использовалась гидравлическая установка ЗИМ П-10.

Результаты. Результаты испытаний на повреждаемость показали, что образцы георешетки Армосет Б и Славрос СД-40 получили многочисленные повреждения в виде разрушения ребер, вмятин и перегибов отдельных стренг. Исходя из общего количества повреждений и характера повреждения уложенного слоя бумаги в качестве индикатора заклинивание каменного материала минимально, наблюдаются характерные разрывы на листе и заметно проникновение каменного материала через армируемую георешетку. Для 3D-георешетки, исходя из количества повреждений на слое бумаги, можно говорить о достаточном и высоком проценте заклинивания каменного материала. Георешетка отлично справилась с функцией разделения слоев рыхлого песка и щебня. Заклинивание каменного материала происходит выше слоя армирования, что очень важно для армирующих прослоек и повышения эффективности армирования слоев.

Выводы. Результаты экспериментальных исследований с разработанной конструкцией инновационной 3D-гео-решетки продемонстрировали, что георешетка имеет значительные перспективы для применения ее в качестве армирующей прослойки в гражданском строительстве. Требуется проведение более масштабных экспериментальных исследований для оценки эксплуатационной эффективности.

1. Tamrakar P., Kwon J., Wayne M., Lee H. Calibration of pavement ME rutting model for geogrid stabilized roadways // Transportation Geotechnics. 2021. Vol. 31. P. 100684. DOI: 10.1016/j.trgeo.2021.100684

2. Al-Barqawi M., Aqel R., Wayne M., Titi H., Elhajjar R. Polymer geogrids : a review of material, design and structure relationships // Materials. 2021. Vol. 14. Issue 16. P. 4745. DOI: 10.3390/ma14164745

3. Сиротюк В.В., Левашов Г.М. Технологическая повреждаемость некоторых геосинтетических материалов, применяемых для армирования асфальтобетонных покрытий // Дороги и мосты. 2010. № 1 (23). С. 85–96. EDN OOHCZH.

4. Carlos D., Almeida F., Carneiro J.R., Lopes M. Influence of mechanical damage under repeated loading on the resistance of geogrids against abrasion // Materials. 2021. Vol. 14. Issue 13. P. 3544. DOI: 10.3390/ma14133544

5. Куликова К.А., Игнатьев А.А. Оценка повреждаемости плоских и пространственных георешеток при армировании материалов конструктивных слоев дорожной одежды // Дороги и мосты. 2023. № 1 (49). С. 33–53. EDN JIHUSM.

6. Canestrari F., Belogi L., Ferrotti G., Graziani A. Shear and flexural characterization of grid-reinforced asphalt pavements and relation with field distress evolution // Materials and Structures. 2015. Vol. 48. Issue 4. Pp. 959–975. DOI: 10.1617/s11527-013-0207-1

7. Vicuña L., Jaramillo-Fierro X., Cuenca P., Godoy-Paucar B., Inga-Lafebre J., Chávez J. et al. Evaluation of the effectiveness of geogrids manufactured from recycled plastics for slope stabilization — a case study // Polymers. 2024. Vol. 16. Issue 8. P. 1151. DOI: 10.3390/polym16081151

8. Dong Y. Li, Guo H.J., Han J., Zhang J. Numerical analysis of installation damage of a geogrid with rectangular apertures // Results in Physics. 2018. Vol. 9. Pp. 1185–1191. DOI: 10.1016/j.rinp.2018.04.016

9. Albuja-Sánchez J., Cóndor L., Oñate K., Ruiz S., Lal D. Influence of geogrid arrangement on the bearing capacity of a granular soil on physical models and its comparison to theoretical equations // SN Applied Sciences. 2023. Vol. 5. Issue 9. DOI: 10.1007/s42452-023-05474-w

10. Yuan H., Bai X., Zhao H., Wang J. Experimental study on the Influence of aging on mechanical properties of geogrids and bearing capacity of reinforced sand cushion // Advances in Civil Engineering. 2020. Vol. 2020. DOI: 10.1155/2020/8839919.

11. Игнатьев А.А., Курочкина К.А. Оценка прочностных характеристик материалов геосеток, используемых в составе асфальтобетонного дорожного покрытия // Транспортное строительство. 2017. № 4. С. 5–7. EDN ZHJYHR.

12. Meng Y., Xu C. Effects of freeze-thaw cycles on the tensile properties of geogrids and shear behavior of geogrid-soil interface // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2024. Vol. 1335. Issue 1. P. 012003. DOI: 10.1088/1755-1315/1335/1/012003

13. Fleury M., Kamakura G., Pitombo C., Cunha A., Ferreira F., Lins da Silva J. Assessing and predicting geogrid reduction factors after damage induced by dropping recycled aggregates // Sustainability. 2023. Vol. 15. Issue 13. P. 9942. DOI: 10.3390/su15139942

14. Wang H., Kang M., Kim Y., Qamhia I., Tutumluer E., Shoup H. Evaluating different geogrid products for modulus improvement with bender element sensor technology // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2024. Vol. 1332. Issue 1. P. 012008. DOI: 10.1088/1755-1315/1332/1/012008

15. Alwiyah S. Pengujian daya dukung tanah pasir dengan perkuatan Geogrid // Journal Saintis. 2021. Vol. 21. Issue 1. Pp. 1–10. DOI: 10.25299/saintis.2021.vol21(01).6566

16. Al-Sumaiday H., Khalaf W., Muhauwiss F. Experimental investigation of bearing capacity of circular and ring footings on geogrid-reinforced cohesionless soils // Civil and Environmental Engineering. 2024. Vol. 20. Issue 1. Pp. 349–363. 2024. DOI: 10.2478/cee-2024-0027

17. Wu J., Zhang F., Gao L., Hou J. Bearing capacity and reinforced mechanisms of horizontal–vertical geogrid in foundations: PFC3D Study // Buildings. 2024. Vol. 14. Issue 6. P. 1533. DOI: 10.3390/buildings-14061533

18. Koerner R.M. Designing with Geosynthetics. 5th ed. 2005. 818 p.

19. Патент RU № 2652411 C1, МПК E01C 5/20. Георешетка для армирования дорожной одежды / А.А. Игнатьев, К.А. Курочкина, Е.А. Ронжин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ярославский государственный технический университет»; заявл. № 2017124781 от 11.07.2017. Опубл. 26.04.2018. EDN RVYLRA.

20. Куликова К.А., Игнатьев А.А. Оценка влияния поперечного сечения ребра 3D-георешетки на заклинку каменного материала // Вестник гражданских инженеров. 2024. № 3 (104). С. 88–94. DOI: 10.23968/1999-5571-2023-21-3-88-94. EDN LOYAOQ.