Forestry Engineering Journal Forestry Engineering Journal Лесотехнический журнал 2222-7962 90641 10.34220/issn.2222-7962/2024.3/13 Технологии. Машины и оборудование TECHNOLOGIES. MACHINERY AND EQUIPMENT Технологии. Машины и оборудование The influence of stabilizing additives on the modulus of elasticity and deformation of the soil mixture of the pavement base during the transport development of the forest resource base in the south of the Republic of Karelia Влияние стабилизирующих добавок на модули упругости и деформации грунтовой смеси основания дорожной одежды при транспортном освоении лесосырьевой базы юга Республики Карелия Степанов Артем Валерьевич Stepanov Artem Valer'evich stepanov@petrsu.ru Катаров Василий Кузьмич Katarov Vasiliy Kuz'mich Сюнёв Владимир Сергеевич Syunev Vladimir S. siounev@petrsu.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Ратькова Елена Игоревна Rat'kova Elena Igorevna Колесников Геннадий Николаевич Kolesnikov Gennady Николаевич kgn@petrsu.ru Петрозаводский государственный университет Россия Петрозаводский государственный университет Russian Federation Петрозаводский государственный университет Россия Петрозаводский государственный университет Russian Federation Петрозаводский государственный университет Россия Петрозаводский государственный университет Russian Federation Петрозаводский государственный университет Россия Петрозаводский государственный университет Russian Federation Петрозаводский государственный университет Россия Петрозаводский государственный университет Russian Federation 12 05 2025 12 05 2025 14 3 222 237 05 09 2024 26 09 2024 http://lestehjournal.ru/en/journal/2024/no-3-55/influence-stabilizing-additives-modulus-elasticity-and-deformation-soil-mixture

Производственно-технологическая возможность уменьшения расхода цемента и модификатора грунтов при сохранении соответствия модулей упругости и деформации нормативным значениям является актуальной задачей при дорожном строительстве, особенно на нестабильных, слабых грунтах. В районе освоения лесосырьевой базы Олонецкого района Республики Карелия исследовано влияние добавки цемента не более 2 % по массе и модификатора на модуль упругости и модуль деформации грунта земляного полотна автомобильной дороги с учетом нормативных показателей стабилизированных грунтовых смесей для дорожного строительства. Для получения количественных оценок использована авторская экспериментальная методика, отличающаяся тем, что модуль упругости определяется в точке перегиба восходящей ветви графика “напряжение–относительная деформация” с использованием условия равенства нулю второй производной. Получены значения модулей упругости 165±24 МПа (p < 0.05) и деформации 16±3 МПа (p < 0.05), которые превышают рекомендуемые значения, указанные в ОДМ 218.3.076-2016 и ГОСТ 25100-2020. Дополнительное исследование физико-механических свойств местных грунтов для дорожного строительства по рассмотренной методике позволяет получить технико-экономический эффект от 1 до 8%, в зависимости от местных почвенно-климатических условий) за счет оптимизации расхода цемента и модификатора грунта для земляного полотна автомобильной дороги. В перспективе на стадии проектирования должны быть приняты во внимание и другие характеристики, указанные в ОДМ 218.3.076-2016, которые также требуют экспериментального уточнения с учетом особенностей местных грунтов. Например, капиллярное водонасыщение грунта земляного полотна лесовозной автомобильной дороги не должно превышать 6 %.

The production and technological possibility of reducing the consumption of cement and soil modifier while maintaining compliance with the modulus of elasticity and deformation with regulatory values is an urgent task in road construction, especially on unstable, weak soils. In the area of development of the timber resource base of the Olonetsky district of the Republic of Karelia, the effect of cement additives of no more than 2% by weight and a modifier on the modulus of elasticity and modulus of deformation of the soil of the roadbed was studied, taking into account the normative indicators of stabilized soil mixtures for road construction. To obtain quantitative estimates, the author's experimental technique was used, characterized in that the modulus of elasticity is determined at the inflection point of the ascending branch of the stress–relative deformation graph using the condition of equality of the second derivative to zero. The values of elastic modulus (165±24 MPa) mean plus minus standard deviation (p < 0.05) and deformation (16±3 MPa) mean plus minus standard deviation (p < 0.05) were obtained, which exceed the recommended values specified in ODM 218.3.076-2016 and GOST 25100-2020. An additional study of the physical and mechanical properties of local soils for road construction according to the considered methodology allows us to obtain a technical and economic effect (from 1 to 8%, depending on local soil and climatic conditions) (figures) by optimizing the consumption of cement and a soil modifier for the roadbed. In the future, at the design stage, other characteristics specified in ODM 218.3.076-2016 should be taken into account, which also require experimental refinement taking into account the characteristics of local soils. For example, the capillary water saturation of the soil of the roadbed of a logging highway should not exceed 6%.

 модуль упругости модуль деформации земляное полотно стабилизирующие добавки лесовозная автомобильная дорога modulus of elasticity modulus of deformation roadbed stabilizing additives logging road

Сокол П.А., Божко А.В., Новикова Т.П., Ребко С.В. Гидромеханические трансмиссии лесотранспортных машин: технологическая связь с воздействием на почвенно-растительную среду. Лесотехнический журнал. 2023; 2 (50): 179-197. DOI: http://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/10. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54525091. Sokol P.A., Bozhko A.V., Novikova T.P., Rebko S.V. Gidromehanicheskie transmissii lesotransportnyh mashin: tehnologicheskaya svyaz' s vozdeystviem na pochvenno-rastitel'nuyu sredu. Lesotehnicheskiy zhurnal. 2023; 2 (50): 179-197. DOI: http://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/10. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54525091. Гудков В.В., Сокол П.А., Божко А.В., Новикова Т.П., Ребко С.В. Двухосные сочлененные лесотранспортные машины в условиях лесосеки: оценка применимости. Лесотехнический журнал. 2022; 4 (48): 77-95. DOI: http://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4/6. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50018835. Gudkov V.V., Sokol P.A., Bozhko A.V., Novikova T.P., Rebko S.V. Dvuhosnye sochlenennye lesotransportnye mashiny v usloviyah lesoseki: ocenka primenimosti. Lesotehnicheskiy zhurnal. 2022; 4 (48): 77-95. DOI: http://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4/6. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50018835. Бехтерев Р.А., Юркин Ю.В., Авдонин В.В., Басалаев А.А. Обзор методов стабилизации пучинистых грунтов Кировской области. Инженерный вестник Дона. 2022; 6 (90): 356-374. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49066629. Behterev R.A., Yurkin Yu.V., Avdonin V.V., Basalaev A.A. Obzor metodov stabilizacii puchinistyh gruntov Kirovskoy oblasti. Inzhenernyy vestnik Dona. 2022; 6 (90): 356-374. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49066629. Дмитриева Т.В., Маркова И.Ю., Строкова В.В., Безродных А.А., Куцына Н.П. Эффективность стабилизаторов различного состава при укреплении грунтов минеральным вяжущим. Строительные материалы и изделия. 2020; 3 (1): 30-38. DOI: https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-1-30-38. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42657334. Dmitrieva T.V., Markova I.Yu., Strokova V.V., Bezrodnyh A.A., Kucyna N.P. Effektivnost' stabilizatorov razlichnogo sostava pri ukreplenii gruntov mineral'nym vyazhuschim. Stroitel'nye materialy i izdeliya. 2020; 3 (1): 30-38. DOI: https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-1-30-38. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42657334. Kianimehr M., Shourijeh P.T., Binesh S.M., Mohammadinia A., Arulrajah A. Utilization of recycled concrete aggregates for light-stabilization of clay soils. Construction and Building Materials. 2019; 227. DOI: https://doi.org/10.1016 / j.conbuildmat.2019.116792. Kianimehr M., Shourijeh P.T., Binesh S.M., Mohammadinia A., Arulrajah A. Utilization of recycled concrete aggregates for light-stabilization of clay soils. Construction and Building Materials. 2019; 227. DOI: https://doi.org/10.1016 / j.conbuildmat.2019.116792. Du Ch., Yang G., Zhang T., Yang Q. Multiscale study of the influence of promoters on low-plasticity clay stabilized with cement-based composites. Construction and Building Materials. 2019; 213: 537 – 548. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.094. Du Ch., Yang G., Zhang T., Yang Q. Multiscale study of the influence of promoters on low-plasticity clay stabilized with cement-based composites. Construction and Building Materials. 2019; 213: 537 – 548. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.094. Кабалин М.Д., Замуруев А.В., Курлыкина А.В., Кузнецов Д.А. Теоретические аспекты укрепления грунта в дорожном строительстве. Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2023; 3 (33): 64-74. DOI: https://doi.org/10.26200/GSTOU.2023.13.29.007. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54720068. Kabalin M.D., Zamuruev A.V., Kurlykina A.V., Kuznecov D.A. Teoreticheskie aspekty ukrepleniya grunta v dorozhnom stroitel'stve. Vestnik GGNTU. Tehnicheskie nauki. 2023; 3 (33): 64-74. DOI: https://doi.org/10.26200/GSTOU.2023.13.29.007. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54720068. Ngo’o Ze A., Ndzié Mvindi A. T., Lobe Bille J. F., Mvindi Mvindi W. P., Mebouinz D. L., Onana V. L. Ex-situ and In-situ Manufacturing Procedures for Optimizing the Characteristics of a Soil Concrete Based on Lateritic Gravels and Granitic Aggregates: Application in Road Construction. International Journal of Pavement Research and Technology. 2022; 17 (2): 1-14. DOI: https://doi.org/10.1007 / s42947-022-00231-5. Ngo’o Ze A., Ndzié Mvindi A. T., Lobe Bille J. F., Mvindi Mvindi W. P., Mebouinz D. L., Onana V. L. Ex-situ and In-situ Manufacturing Procedures for Optimizing the Characteristics of a Soil Concrete Based on Lateritic Gravels and Granitic Aggregates: Application in Road Construction. International Journal of Pavement Research and Technology. 2022; 17 (2): 1-14. DOI: https://doi.org/10.1007 / s42947-022-00231-5. Sarath Chandra K., Sahile K., Krishnaiah S. Utilization of Red Mud-Fly Ash Reinforced with Cement in Road Construction Applications. Advances in Materials Science and Engineering. 2021; 31. DOI: https://doi.org/10.1155 / 2021 / 3728652. Sarath Chandra K., Sahile K., Krishnaiah S. Utilization of Red Mud-Fly Ash Reinforced with Cement in Road Construction Applications. Advances in Materials Science and Engineering. 2021; 31. DOI: https://doi.org/10.1155 / 2021 / 3728652. Jassim N.W., Hassan H.A., Mohammed H.A., Fattah M.Y. Utilization of waste marble powder as sustainable stabilization materials for subgrade layer. Results in Engineering. 2022; 14 (2): 100436. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100436. Jassim N.W., Hassan H.A., Mohammed H.A., Fattah M.Y. Utilization of waste marble powder as sustainable stabilization materials for subgrade layer. Results in Engineering. 2022; 14 (2): 100436. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100436. Грачева Ю.В., Тарасеева Н.И., Иванов Н.М. Длительная водостойкость модифицированных геосинтетических вяжущих для дорожного строительства. Региональная архитектура и строительство. 2021; 1 (46): 63-69. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44867750. Gracheva Yu.V., Taraseeva N.I., Ivanov N.M. Dlitel'naya vodostoykost' modificirovannyh geosinteticheskih vyazhuschih dlya dorozhnogo stroitel'stva. Regional'naya arhitektura i stroitel'stvo. 2021; 1 (46): 63-69. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44867750. Ojuri O.O., Ramdas V., Aderibigbe E.A., Williams C.G., Ramchuran S., Al-Nageim H. Improving strength and hydraulic characteristics of regional clayey soils using biopolymers. Case Studies in Construction Materials. 2022; 17: e01319. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01319. Ojuri O.O., Ramdas V., Aderibigbe E.A., Williams C.G., Ramchuran S., Al-Nageim H. Improving strength and hydraulic characteristics of regional clayey soils using biopolymers. Case Studies in Construction Materials. 2022; 17: e01319. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01319. Yang B., Li H., Li H., Ge N., Ma G., Zhang H., Zhang X., Zhuang L. Experimental investigation on the mechanical and hydraulic properties of urease stabilized fine sand for fully permeable pavement. International Journal of Transportation Science and Technology. 2022; 11 (1): 60–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijtst.2020.12.002. Yang B., Li H., Li H., Ge N., Ma G., Zhang H., Zhang X., Zhuang L. Experimental investigation on the mechanical and hydraulic properties of urease stabilized fine sand for fully permeable pavement. International Journal of Transportation Science and Technology. 2022; 11 (1): 60–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijtst.2020.12.002. Lunev, A.A., Sirotyuk, V.V. Stress distribution in ash and slag mixtures. Magazine of Civil Engineering. 2019; 86 (2): 72–82. DOI: https://doi.org/10.18720/ MCE.86.7. Lunev, A.A., Sirotyuk, V.V. Stress distribution in ash and slag mixtures. Magazine of Civil Engineering. 2019; 86 (2): 72–82. DOI: https://doi.org/10.18720/ MCE.86.7. Lunev, A.A., Sirotyuk, V.V. Prediction of the Stress State of Pond Ash Road Embankments. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2021; 58: 1-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s11204-021-09700-8. Lunev, A.A., Sirotyuk, V.V. Prediction of the Stress State of Pond Ash Road Embankments. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2021; 58: 1-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s11204-021-09700-8. Лыткин А.А., Долгих Г.В., Пролыгин А.С. Пути увеличения межремонтных сроков службы автомобильных дорог. Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2024; 2 (96): 290-313. DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2024-21-2-290-313. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=65735918. Lytkin A.A., Dolgih G.V., Prolygin A.S. Puti uvelicheniya mezhremontnyh srokov sluzhby avtomobil'nyh dorog. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo avtomobil'no-dorozhnogo universiteta. 2024; 2 (96): 290-313. DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2024-21-2-290-313. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=65735918. Shekov V., Kolesnikov G. Differential Energy Criterion for Brittle Fracture: Conceptualization and Application to the Analysis of Axial and Lateral Deformation in Uniaxial Compression of Rocks. Materials. 2023; 16 (13): 4875. DOI: https://doi.org/10.3390/ma16134875. Shekov V., Kolesnikov G. Differential Energy Criterion for Brittle Fracture: Conceptualization and Application to the Analysis of Axial and Lateral Deformation in Uniaxial Compression of Rocks. Materials. 2023; 16 (13): 4875. DOI: https://doi.org/10.3390/ma16134875. Катаров В.К., Алешина Н.В., Сюнёв В.С., Ратькова Е.И., Марков В.И. Оценка уплотненного состояния почвогрунтов при строительстве лесной дороги. Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2021; 6: С. 106-117. DOI: https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-6-106-117. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47326208. Katarov V.K., Aleshina N.V., Syunev V.S., Rat'kova E.I., Markov V.I. Ocenka uplotnennogo sostoyaniya pochvogruntov pri stroitel'stve lesnoy dorogi. Lesnoy vestnik. Forestry Bulletin. 2021; 6: S. 106-117. DOI: https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-6-106-117. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47326208. Пролыгин А.С., Александров А.С., Долгих Г.В. Модуль деформации грунтощебеночной смеси для проектирования дорожных одежд. Образование. Транспорт. Инновации. Строительство. 2022; 414-422. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49344736. Prolygin A.S., Aleksandrov A.S., Dolgih G.V. Modul' deformacii gruntoschebenochnoy smesi dlya proektirovaniya dorozhnyh odezhd. Obrazovanie. Transport. Innovacii. Stroitel'stvo. 2022; 414-422. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49344736. Хитров Е.Г., Просужих А.А., Рудов С.Е., Куницкая О.А., Григорьев И.В. Исследование взаимосвязей свойств почвогрунтов как опорных поверхностей движения лесных машин. Resources and Technology. 2020; 2: 45-79. DOI: https://doi.org/10.15393/j2.art.2020.5282. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44261048. Hitrov E.G., Prosuzhih A.A., Rudov S.E., Kunickaya O.A., Grigor'ev I.V. Issledovanie vzaimosvyazey svoystv pochvogruntov kak opornyh poverhnostey dvizheniya lesnyh mashin. Resources and Technology. 2020; 2: 45-79. DOI: https://doi.org/10.15393/j2.art.2020.5282. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44261048. Графова Е.О., Степанов А.В., Сюнёв В.С., Катаров В.К. Повышение экологической безопасности трассы Р-21 "КОЛА" как центрального элемента лесной инфраструктуры Карелии. Resources and Technology. 2023; 1: 112-128. DOI: https://doi.org/10.15393/j2.art.2023.6823. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=50510688. Grafova E.O., Stepanov A.V., Syunev V.S., Katarov V.K. Povyshenie ekologicheskoy bezopasnosti trassy R-21 "KOLA" kak central'nogo elementa lesnoy infrastruktury Karelii. Resources and Technology. 2023; 1: 112-128. DOI: https://doi.org/10.15393/j2.art.2023.6823. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=50510688. Графова Е.О., Сюнёв В.С., Горбач В.В. Анализ факторов негативного воздействия лесозаготовительного производства на природную среду Северо-Западного региона РФ. Лесотехнический журнал. 2023; 2 (50): 5-24. DOI: http://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/1. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54525077. Grafova E.O., Syunev V.S., Gorbach V.V. Analiz faktorov negativnogo vozdeystviya lesozagotovitel'nogo proizvodstva na prirodnuyu sredu Severo-Zapadnogo regiona RF. Lesotehnicheskiy zhurnal. 2023; 2 (50): 5-24. DOI: http://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/1. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54525077.