Методика разведки проезжаемости маршрута зависит от задачи, состояния маршрута и наличия времени. В тех случаях, когда для инженерной разведки время ограничено, замеры можно производить лишь в некоторых местах, характерных для проезжаемости (целина, пахота, луг, низины, заболоченности, изрезанная колеями дорога и т. д.). На каждом таком месте вследствие малого размера штампа ударника замер необходимо делать в двух — трех точках до получения близких одно другому показаний. В отдельных случаях из-за недостатка времени можно ограничиться замером в одной точке и только в верхнем слое глубиной 10 см. При детальной технической разведке, когда времени достаточно, определение проезжаемости гиревым ударником по всему маршруту нужно производить по всем правилам и не реже чем через 1000—2000 м. В местах, где производились замеры, необходимо забивать колышки с порядковыми номерами. Те места, где замер был произведен в двух слоях по глубине, должны быть обозначены двумя колышками.
Однако опыт работы с гиревым ударником показал, что его более целесообразно применять на сравнительно плотных грунтах. При использовании же ударника на мягких грунтах его стержень (штамп) нередко погружается на полную глубину, т. Е. До нижней шайбы, от одного удара груза, что не дает возможности правильно оценить состояние грунта с точки зрения его несущей способности.
Другим прибором для определения проезжаемости грунта является лом-ударник, который в отличие от гиревого ударника позволяет более точно определять возможность проезда автомобилей по любой грунтовой дороге, а в ряде случаев и по целине.
Лом-ударник
Лом-ударник состоит из стального цилиндрического лома 1 диаметром 30 мм и длиной около 1,5 м и деревянной треноги 2. На расстоянии 475 мм от верхнего (тупого) конца лома сделана кольцевая риска, которая при установке треноги должна быть совмещена с верхним срезом направляющей втулки; лом при этом должен быть опущен так, чтобы конус его нижнего конца погрузился в грунт. На ломе от указанной риски до верхнего его конца нанесены через каждый сантиметр деления, по которым определяется глубина погружения лома в грунт после падения. На расстоянии ниже указанной риски на ломе сделана вторая кольцевая риска, которая совмещается с верхним обрезом направляющей втулки треноги тогда, когда лом поднят в верхнее положение перед падением. Принцип действия прибора прост. Лом, пропущенный через направляющую втулку треноги и находящийся, поэтому в вертикальном положении, руками поднимают настолько, чтобы его нижний, заостренный на конус конец находился на расстоянии 50 см от поверхности грунта. Затем лом отпускают. Под действием собственного веса (8 кг) он падает, погружаясь нижним концом в грунт. В зависимости от глубины погружения лома определяют состояние грунта и возможность проезда по нему. Состояние грунта с точки зрения возможности проезда по нему может быть оценено в зависимости от сопротивления, оказываемого грунтом, погружению лома-ударника. При глубине погружения лома-ударника до 4 см проезд не ограничен, а при погружении в пределах 14 см проезд невозможен.
Для получения показателей проезжаемости участка местности необходимо определить: род грунта и глубину погружения лома в грунт. При достаточной натренированности род грунта по его составу может быть быстро (в 1—2 мин.)
При разведке маршрута замеры при помощи лома- ударника на слабых участках желательно производить не реже чем через каждые 200 м.
При инженерной разведке дорог и колонных путей, лома- ударника, описанных выше, для быстрой оценки проезжаемости грунтов пригоден плотномер Московского автодорожного института (МАДИ).
Плотномер
Плотномер по сравнению с другими приборами имеет некоторые преимущества: он портативен и им можно быстро определять прочность грунта. Плотномер МАДИ имеет длину 34 см, вес 0,5 кг. Наконечник плотномера съемный, имеет вид клина высотой 5 см с площадью поперечного сечения у основания 1 см2. Рукояткой прибора служит полая трубка, в которой находится динамометр со шкалой на 30 кг.
Прибор имеет особое предохранительное устройство, предотвращающее возможность приложения к нему излишней нагрузки после того, как наконечник погрузится до предельной глубины (5 см). Наконечник плотномера присоединен к рукоятке посредством двух пластинок с проложенной между ними пружинкой, благодаря которой между пластинками остается щель. Когда пружинка подходит к пределу, щель сжимается, что и указывает на необходимость прекратить нажатие.
Тарировка
При погружении плотномера по шкале динамометра передвигается кольцо с риской, играющее роль контрольной стрелки. После извлечения прибора из грунта по положению риски на шкале отсчитывается в килограммах усилие, приложенное к плотномеру. Так как площадь поперечного сечения клина при полном его погружении равна 1 см2, результат измерения выражается в килограммах на 1 см2. Погрузить плотномер на полную глубину удается не всегда. В некоторых случаях шкалы динамометра, рассчитанной на 30 кг, хватает лишь на 4, 3, 2 и даже 1 см погружения наконечника, поэтому для отсчета при неполном погружении наконечника на нем делаются деления через 1 см.
Время, потребное для тарировки плотномера-влагомера, 5 мин. Следует отметить, что необходимость внесения поправок к определениям возникает в том случае, если вес сосуда в воде и объем режущего цилиндра в данном экземпляре прибора имеют отклонения от принятого эталона. Поэтому при изготовлении прибора необходимо' тщательно проверять точность его основных размеров и веса. Надо обратить внимание на возможность внесения существенной ошибки в определение объемных весов при помещении грунта из режущего цилиндра в поплавок, внутри которого остался грунт от предыдущего определения или некоторое количество влаги, что' увеличивает вес поплавка. Поэтому внутренность поплавка должна быть тщательно очищена от остатков грунта и насухо вытерта.
Как показывают теоретические расчеты и произведенная проверка, влияние температурного расширения воды, прибора и грунта, обычной минерализации воды, а также допускаемого отклонения фактического удельного веса грунта от принятого для расчета шкал прибора на результаты испытаний не сказывается и последние не выходят за пределы требуемой точности измерения 0,01—0,02. По влажности грунта, определенной в полевых условиях прибором инженера Ковалева, можно оценить проходимость автомобиля.
Суглинистый грунт при влажности его свыше 26°/о является непроезжим для автомобиля с прицепом. Для супесчаного грунта пределом проезжаемости является влажность 23%.
Все приведенные данные относятся к одиночному проходу автомобиля с прицепом. При повторном и многократном движении автомобилей по одной колее силы сопротивления движению, особенно при сильно увлажненных грунтах, как правило, увеличиваются, при слабо увлажненных грунтах — уменьшаются.
Когда напряжения оказываются больше, чем может выдержать грунт, происходит смещение частиц грунта, и на поверхности пути появляется след движения колеса — колея. Образование колеи происходит за счет уплотнения грунта под колесом (смятия) и выпучивания его по обеим сторонам колеса в виде двух валиков (гребней).
Колея
Колея образуется при первом проезде колеса по грунту. Последующие проезды автомобилей попадают отчасти в первую колею, отчасти ее деформируют, расширяя и углубляя, а отчасти проходят мимо, образуя новые колеи на нетронутом грунте. Поскольку последующие проходы колес частично проходят по грунту, уплотненному первым проездом, то наиболее глубокой колеей является первая колея, по которой можно судить о состоянии грунта в момент прохода автомобилей. Чем больше глубина колеи после прохождения автомобиля, тем, следовательно, большие усилия были затрачены при движении по данному грунту. Застревания автомобиля обычно происходят в тех случаях, когда колеса чрезмерно погружаются в грунт. Поэтому условия образования на грунте колеи в большой степени характеризуют качество его проезжаемости. Глубина и ширина колеи на грунте определенной плотности зависят от давления колес на поверхность грунта и совпадения следов задних колес со следами передних. Так как у большинства транспортных автомобилей передние колеса первыми прокладывают колею на грунте и ведущими не являются, глубина их погружения в грунт наиболее часто определяет застревание автомобиля
Наиболее трудные условия для движения автомобилей представляет весенний период. Весной грунт увлажнен на большую глубину, достигающую иногда 40—50 см. Поэтому, несмотря на относительно небольшие значения влажности с поверхности (25—30°/о), грунт представляет собой пластическую массу, легко деформирующуюся от колес автомобиля, что вызывает образование глубокой колеи, а следовательно, и значительное сопротивление движению.
Величины сил сцепления колес автомобилей на таком грунте, наоборот, очень низкие вследствие низких сцепных качеств грунта.
В весенний период (для суглинистых грунтов) после оттаивания ледяной корки с поверхности целины оттаивает верхний слой грунта. Так как сток обильного количества воды затруднен, то растаявший слой грунта насыщается водой полностью и превращается в жидкую грязь. Проезд автомобилей может совершаться по нижнему, еще не растаявшему слою грунта. Разжиженный грунт не оказывает значительного сопротивления колесам автомобиля, потому что слой грязи невелик и движение совершается без особых затруднений, кроме участков подъемов, где возможно буксование колес. По мере того как происходит дальнейшее оттаивание корки грунта, глубина погружения колес в грунт увеличивается, вследствие чего увеличивается сопротивление проезду и движение автомобилей затрудняется.
Таким образом, происходит постепенное ухудшение проезда вследствие увеличения толщины растаявшего слоя и повышения влажности грунта. Коэффициенты сопротивления движению автомобилей на участках пути в весеннюю распутицу достигают значений 0,25—0,30, что превосходит значения этих коэффициентов в сухой летний период на грунтах в пять — шесть раз.
Оттаивание
Наконец, после оттаивания всего грунта опоры для колес не имеется, и автомобили двигаются по образовавшейся в грунте колее. В этот самый тяжелый период распутицы движение двухосных автомобилей (ЗИЛ-150, ГАЗ-51) прекращается совсем. В весеннее время следует учитывать некоторые особенности задернованных грунтов. По внешнему виду такие грунты кажутся достаточно прочными, на самом же деле под слабым слоем дерна находится влажный пластичный грунт с малой несущей способностью и низкими сцепными качествами; при движении колесных машин дерн прорывается и колеса образуют глубокие колеи (рис. 10).
В результате этого на влажных мягких грунтах под более нагруженными колесами образуется колея большей глубины при полном разрушении дернового слоя, при этом одновременно увеличивается сопротивление движению и снижается усилие по сцеплению, что ухудшает проходимость. Автомобиль ЗИЛ-150 обладает наиболее низкими показателями по проходимости, потому что он имеет один ведущий мост и высокие давления колес на грунт. Практически этот автомобиль не способен двигаться по влажным мягким грунтам.
Автомобиль ГАЗ-51 по проходимости заболоченных участков во многих случаях не уступает автомобилям ГАЗ-бз и ЗИЛ-151, а в некоторых случаях даже лучше их, несмотря на то, что автомобиль ГАЗ-51, так же как и автомобиль ЗИЛ-150, имеет один ведущий мост. Это объясняется малым удельным давлением колес на грунт у автомобиля ГАЗ-51. Автомобиль ГАЗ-51 имеет удельное давление на твердом покрытии под передними колесами 3,64 кг (см2,а под задними 3,73 кг/см2, тогда как у ГАЗ-бз и ЗИЛ-151 удельные давления колеблются в пределах 5,14—6,28 кг/см2. В результате низких удельных давлений колея от проезда автомобиля ГАЗ-51 образуется мелкой, дерновый слой не прорывается, сопротивление движению получается небольшим (/ = 0,12—0,13) и, несмотря на невысокий коэффициент сцепления (<р = 0,15—0,20), проходимость этого автомобиля вполне удовлетворительная. По сравнению с автомобилем ГАЗ-бз автомобиль ГАЗ-51 на заболоченном участке с неглубоким слоем торфа образует глубину колеи в три раза меньшую, а коэффициент сопротивления движению меньше почти в два раза. Однако из этого не следует делать вывода, что автомобиль ГАЗ-51 во всех случаях более проходим, чем автомобили ГАЗ-бз и ЗИЛ-151. При встрече небольших препятствий в виде старых дренажных канав, болотных кочек или при движении по слабозадернованному грунту одноприводной автомобиль ГАЗ-51 не может сравниваться с автомобилями повышенной проходимости. Автомобиль ГАЗ-51 имеет почти одинаковую нагрузку на передние и задние колеса. Так, нагрузка на каждое переднее колесо составляет 758 кг, а на каждое заднее 726 кг (при нагрузке в кузове 1,5 г). Такое распределение веса оказалось наиболее благоприятным в отношении проходимости. С точки зрения деформации грунта и сопротивления движению необходимо, чтобы передние колеса были нагружены немного меньше задних, потому что они при движении по мягкому грунту производят первоначальное уплотнение грунта, а задние колеса движутся уже по уплотненному грунту, поэтому на них можно допустить большую нагрузку. Но эта разница не должна быть большой, так как на опыте развески ГАЗ-бз, где задние колеса перегружены по сравнению с передними на 70% (а по удельным давлениям эта перегрузка составляет 22%), проходимость ухудшается.
Практика показывает, что по мере повторения проходов автомобилей по одному следу осадки за каждый проход и сопротивления движению уменьшаются, потому что по мере увеличения количества проходов автомобилей (до некоторого предела) грунт уплотняется все сильнее и сильнее и его несущая способность увеличивается. Дальнейшие проходы практически не приводят к дополнительным осадкам, поэтому водители стремятся двигаться по следу, впереди идущего автомобиля. Именно поэтому при движении по целине автомобильной колонны на головной автомобиль назначается наиболее опытный водитель. От того, как он поведет автомобиль по колонному пути, во многом зависит движение всей колонны.
Проходимость автопоездов
При движении автомобиля даже с полной нагрузкой мощность двигателя, как правило, полностью не реализуется. Максимальное использование мощности двигателя грузовых автомобилей может быть достигнуто применением прицепов.
Производительность автомобиля с прицепом в 1,5—2 раза выше производительности автомобиля без прицепа. Большое распространение имеют прицепы специального назначения, такие, как артиллерийские орудия, походные и передвижные мастерские, жилища, автолавки и т. П.
Практика эксплуатации показала, что эффективность использования прицепов зависит главным образом, от их соответствия работающим с ними или тягачам в отношении конструкции и веса.
Совпадение колей
Важным фактором для проходимости автопоезда является совпадение колей прицепа и буксирующего его автомобиля.
Потребная ширина проезда автопоезда по сравнению с шириной проезда автомобиля без прицепа увеличивается (примерно) в 1,5—2 раза на малых радиусах поворота. Под устойчивостью автопоезда имеется в виду движение автопоезда без раскачивания и опрокидывания прицепа. При движении автопоездов буксируемые прицепы могут раскачиваться, что особенно сильно нарушает устойчивость автопоезда при высоких скоростях движения.
Для обеспечения удовлетворительной проходимости автопоездов по труднопроходимым участкам целины и средней скорости движения (порядка 20 км/час по колонным путям максимальный вес буксируемых прицепов не должен превышать: за автомобилем ГАЗ-63 —1,5 т\ за автомобилем ЯАЗ-210Г — не более 5 т; за автомобилем ЗИЛ-151 — не более 2,5 т.
С такими прицепам и автомобили могут двигаться на колонных путях со средней скоростью 10—12 км/час.
Опыт эксплуатации автопоездов показал, что на мягких (влажных) грунтах почти не бывает случаев, когда двигатель перестает работать, т. Е. Глохнет, но всегда бывает буксование; из этого следует, что сцепные качества автомобилей недостаточны.
