Пермські вчені з'ясували, наскільки точно комп'ютерна модель передбачає промерзання доріг.

Стаття опублікована у журналі «Відомості вишів. Лісовий журнал». Великою небезпекою при будівництві та експлуатації доріг є сили морозного пучення. Термін служби дорожнього покриття залежить від механічних властивостей ґрунтів, які розташовані ближче до поверхні землі. Під впливом низької температури та високої вологості ґрунту в основі доріг починають деформуватися і руйнуватися, що істотно ускладнює їх експлуатацію.

Кліматичні умови різних регіонів Росії суттєво відрізняються, тому для розробки рекомендацій щодо проектування доріг для кожного регіону необхідно проводити польові дослідження ґрунтів. Проте аналіз процесів промерзання «на місці» – трудомістке і дороге дослідження, тому зараз використовують комп'ютерне моделювання. При цьому важливо, щоб програма максимально точно створювала умови, аналогічні реальним, для отримання достовірних даних.

Вчені Пермського Політеху провели експеримент, щоб перевірити ефективність методу комп'ютерного моделювання. Вони виміряли глибину промерзання ґрунту в польових умовах, а потім порівняли свої виміри з тими, які отримали при числовому моделюванні. Углиб ґрунту занурили 32 температурних датчики за допомогою пластикової труби завдовжки три метри. Вони здатні вимірювати температуру в діапазоні від -55 до +125 °С. Так отримані дані протягом осінньо-зимового періоду.

Аналогічний процес промерзання дорожнього полотна моделювався в спеціальному ПЗ – програмі GeoStudio, одній з найзручніших у своєму роді. В її склад входить модуль Temp, який враховує різні вихідні дані і дозволяє моделювати процеси промерзання ґрунту земляного полотна і дорожнього одягу.

«На останньому етапі ми порівняли результати, отримані в реальних умовах, з тими, що показала програма. Глибина промерзання ґрунту за експериментальними даними склала 1,73 метра, а за результатами числового моделювання – 1,9 метра. Тобто похибка моделювання виявилася невеликою – вісім відсотків. Таким чином, це ПЗ дозволяє досить точно відображати процеси промерзання і відтавання земляного полотна та дорожнього одягу автомобільних доріг», – розповідає Володимир Клевеко, доцент кафедри «Автомобільні дороги та мости» ПНІПУ, кандидат технічних наук.

Дослідження вчених Пермського Політеху показало, що числове моделювання прогнозує глибину промерзання з достатньою для практичних розрахунків точністю. Це дозволяє економити на вимірюванні показників, а також відкриває нові можливості для розробки рекомендацій щодо проектування та експлуатації доріг в різних кліматичних умовах Росії, що особливо важливо для забезпечення їх надійності та довговічності в зимовий період.