Стаття

Отримано 16.01.2025

Доопрацьовано 21.05.2025

Прийнято 24.06.2025

Взято з Вип. 117, Ч. 2, 2025

Сторінки 126 -136

Petrovych, V., & Kаsai, K. (2025). STUDY OF THE INFLUENCE OF SUBGRADE SOIL MOISTURE ON THE STRENGTH AND DEFORMATION CHARACTERISTICS OF PAVEMENT STRUCTURE. Automobile Roads and Road Construction, (117.2), 126-136. https://doi.org/10.33744/0365-8171-2025-117.2-126-136

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ВОЛОГОСТІ ҐРУНТУ ОСНОВИ ДОРОЖНЬОГО ОДЯГУ НА ПОКАЗНИКИ МІЦНОСТІ І ДЕФОРМАТИВНОСТІ ЙОГО КОНСТРУКЦІЇ

Володимир Петрович Костянтин Касай

У статті досліджено вплив вологості ґрунту основи дорожнього одягу на показники міцності і деформативності конструкції дорожнього одягу. В Україні близько 99 % автомобільних доріг мають нежорсткий дорожній одяг, тобто конструкція якого містить шари, міцність яких залежить від температури, вологості та часу дії навантаги. Вологість ґрунту основи дорожнього одягу є одним із тих чинників від якого залежить надійність його конструкції і довговічність експлуатування. Питання забезпечення надійної роботи дорожньої конструкції і потрібних транспортно-експлуатаційних показників автомобільної дороги є актуальним в усіх країнах світу й особливо в Україні на сучасному етапі, враховуючи, що повітряний транспорт не функціонує і більшість перевезень виконується автомобільним транспортом. Сучасна експлуатація автомобільних доріг потребує підвищеної уваги до процесів вологоперенесення у ґрунтах основи дорожнього одягу, адже від цього безпосередньо залежать його міцнісні та деформативні характеристики. Проникнення атмосферних опадів у товщу дорожньої конструкції призводить до зміни вологості й щільності ґрунту, що впливає на його несну здатність. Ґрунтова основа є ключовим елементом дорожнього одягу, який виконує роль фундаменту всієї конструкції. Будь-які зміни її фізико-механічного стану, викликані зволоженням або перезволоженням, накопичуються впродовж стоку експлуатації автомобільної дороги та проявляються у вигляді тріщин, руйнувань шарів дорожнього оядгу, колійності тощо. Мета. Дослідити на реальній конструкції дорожнього одягу вплив вологості ґрунту його основи на його міцнісні і деформативні показники. Також виконати моделювання зміни цих показників від зміни виду ґрунту основи і його вологості. Аналіз наукових публікацій, присвячених тематиці дослідження, виконаних лабораторних досліджень, числових розрахунків і математичного моделювання свідчить, що однією із умов гарантованої міцності дорожнього одягу, є забезпечення достатньої міцності його ґрунтової основи. Що досягається забезпеченням твердого стану ґрунтів, як під час будівництва (для супіщаних ґрунтів розрахункову вологість рекомендується приймати небільше ніж 60 % від вологості на межі текучості, для глинистих – 55 %), так і під час експлуатування автомобільної дороги

автомобільна дорога, активне напруження, водно-тепловий режим, вологість, ґрунт, дорожній одяг, земляне полотно, модуль пружності, показник, робочий шар, фізико-механічні властивості
  1. DSTU 9214:2023. (2023). Highways. Terms and definitions of concepts. Kyiv: National Standardization Body of Ukraine.
  2. Wiman, L.G. (2006). Accelerated load testing of pavements: HVS-NORDIC tests at VTI Sweden 2003–2004 (VTI Rapport 544A). Linköping, Sweden: Swedish National Road and Transport Research Institute. 
  3. Birgisson, B., & Ruth, B. (2003). Improving performance through consideration of terrain conditions: Soils, drainage, and climate. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1819, 369-377. doi: 10.3141/1819b-47.
  4. Charlier, R., Hornych, P., Sršen, M., Hermansson, Å., Bjarnason, G., Erlingsson, S., & Pavšič, P. (2009). Water influence on bearing capacity and pavement performance: Field observations. In A.R. Dawson (Ed.), Water in road structures: Movement, drainage and effects (pp. 175-192). Dordrecht: Springer. doi: 10.1007/978-1-4020-8562-8_8.
  5. Dawson, A., Kringos, N., Scarpas, T., & Pavšič, P. (2009). Water in the pavement surfacing. In A.R. Dawson (Ed.), Water in road structures: Movement, drainage and effects (pp. 81-105). Dordrecht: Springer. doi: 10.1007/978-1-4020-8562-8_5.
  6. Charlier, R., Laloui, L., Brenčič, M., Erlingsson, S., Hansson, K., & Hornych, P. (2009). Modelling coupled mechanics, moisture and heat in pavement structures. In A.R. Dawson (Ed.), Water in road structures: Movement, drainage and effects (pp. 243-282). Dordrecht: Springer. doi: 10.1007/978-1-4020-8562-8_11.
  7. Chen, D.H., Sun, R., & Yao, Z. (2013). Impacts of aggregate base on roadway pavement performances. Construction and Building Materials, 48, 1017-1026. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.07.101.
  8. Salour, F., & Erlingsson, S. (2013). Investigation of a pavement structural behaviour during spring thaw using falling weight deflectometer. Road Materials and Pavement Design, 14(1), 141-158. doi: 10.1080/14680629.2012.754600.
  9. Rahman, M.M., Gassman, S.L., & Islam, K.M. (2023). Effect of moisture content on subgrade soils resilient modulus for predicting pavement rutting. Geosciences, 13(4), article number 103. doi: 10.3390/geosciences13040103.
  10. Vaitkus, A., Žalimiene, L., Židanavičiute, J., & Žilionienė, D. (2019). Influence of temperature and moisture content on the variation of bearing capacity of pavements. Materials, 12(23), article number 3826. doi: 10.3390/ma12233826.
  11. Lytvynenko, A.S. (2011). On the physical meaning of the required and sufficient value of dry soil density of cohesive soils in the construction of the subgrade of highways. Highway Engineer of Ukraine, 4, 21-27.
  12. Lytvynenko, A.S. (2013). On the need to abandon the determination of design indicators of strength and deformability of cohesive soils according to their moisture content at the liquid limit. Highway Engineer of Ukraine, 1, 43-46.
  13. Lytvynenko, A.S. (2014). On the influence of the condition of soil foundations on the condition of pavements in sections of highways at zero marks and low embankments. Highway Engineer of Ukraine, 6, 35-39.
  14. Kaskiv, V., & Havryshchuk, V. (2020). Mathematical model for the duration of runoff formation determined from the road surface. Heliyon, 6(12), article number e05687. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e05687.
  15. Kaskiv, V.I., & Kasai, K.I. (2024). Analysis of approaches to assessing the infiltration of precipitation into the soil of highway shoulders. Roads and Bridges, 30, 253-263. doi: 10.36100/dorogimosti2024.30.253.
  16. Protsiuk, V.O. (2013). Forecasting the bearing capacity of pavements in areas with excessive soil moisture. Automobile Roads and Road Construction, 89, 24-32.
  17. Bubela, A.V. (2019). Investigation of patterns of road structure wetting and methods of its regulation. Automobile Roads and Road Construction, 105, 44-48.
  18. Slavinska, O.S., Bubela, A.V., Bondarenko, L.P., & Chechuga, O.S. (2020). Forecasting the water removal regime from the road structure. Highway Engineer of Ukraine, 3, 28-36. doi: 10.33868/0365-8392-2020-3-263-28-36.
  19. Petrovych, V.V., & Kasai, K.I. (2024). Investigation of precipitation characteristics for calculations of surface water removal and moisture infiltration into the subgrade soil of highways. Automobile Roads and Road Construction, 115(Part 2), 137-146. doi: 10.33744/0365-8171-2024-115.2-137-146.
  20. Savenko, V.Ya., & Kaskiv, V.I. (1997). Influence of precipitation on the distribution of soil moisture in the upper part of the subgrade. Automobile Roads and Road Construction, 54, 6-11.
  21. Kaskiv, V.I. (1998). Improvement of performance indicators of the working zone of high embankments taking into account the infiltration of atmospheric precipitation. (PhD dissertation, Kyiv, Ukraine).
  22. Stozhka, V.V. (2015). Improvement of the method for calculating shallow drainage systems. (PhD dissertation, Kyiv, Ukraine).
  23. Savenko, V., Kvatadze, A., Davydenko, O., Stozhka, V., & Ianchuk, L. (2020). Forecasting of the moisture mode of the drainage layer of a road structure under the action of a load. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(106)), 62-75. doi: 10.15587/1729-4061.2020.209421.
  24. Slavinska, O., Bubela, A., Chechuha, O., & Bondarenko, L. (2020). The intensity of water removal from shallow drainage systems considering the properties of filler materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1(105)). doi: 10.15587/1729-4061.2020.203551.
  25. Bubela, A.V. (2021). Methodology for designing shallow transverse drains with assessment of the qualitative condition of the highway. (Doctoral dissertation, Kyiv, Ukraine).
  26. Slavinska, O.S., Bubela, A.V., Onyshchenko, A.M., Usychenko, O.Yu., & Stozhka, V.V. (2022). Improvement of the method for calculating parameters of shallow transverse drainage on highways. Bulletin of the National Transport University. Series “Technical Sciences”, 1(51), 352-362. doi: 10.33744/2308-6645-2022-1-51-352-362.
  27. Bondarenko, L.P., & Kvatadze, Ye.I. (2022). Methods for determining the moisture conductivity coefficient of subgrade soils. Roads and Bridges, 26, 138-146. doi: 10.36100/dorogimosti2022.26.138.
  28. Bubela, A., Bondarenko, L., Kvatadze, Y., Stozhka, V., & Ivko, A. (2024). Devising a method for determining the moisture conductivity coefficient of subgrade soils taking into account European approaches and standards. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5(131)), 80-89. doi: 10.15587/1729-4061.2024.314117.

https://doi.org/10.33744/0365-8171-2025-117.2-126-136