Основной целью защиты железных дорог от песчаных заносов является незаносимость их подвижным песком, а определяющим условием незаносимости — превышение суммарной пескоудерживающей способности защиты годового переноса песка (1), предполагая, что через год растения будут способны задерживать подносимый к объекту песок

,(1)

гдеQ_i — среднемноголетняя, количественная оценка песка, переносимого через фронт шириной 1 метр в год для данной местности;

q_j — пескоудерживающая способность некоторой j-ой защиты в м³/п.м., которая является ее строительно-технологическим параметром и рассчитывается автоматизированно на основе расчетных схем и формул, полученных структурно-логическим анализом геометрических параметров защиты, зависящих от условий его существования и рабочих органов машин.

Аналитическое выражение для количественной оценки переноса песка в зависимости от средневзвешенной скорости активных ветров в годовом ходе 8-ми разовых суточных измерений получено обобщением данных годового пескопереноса по десяти метеостанциям (2)

,(2)

где - среднемноголетняя скорость ветра для данного района, м/сек.

Для достоверности данного критерия учитываются скорости ветров свыше 5 м/с, т. е. выше порога скорости ветра, когда возможен перенос песчинок.

Данная зависимость учитывает влияние всех значимых факторов на результат переноса песка (частоту и силу ветра, его продолжительность, с одной стороны и распределение по размерам, массу и конфигурацию песчинок.

Тогда ширина зоны комбинированной защиты () определяется из условия (3)

(3)

В проектировании ПТС, имеющих линейный (железные и автомобильные дороги, трубопроводы) и точечный характер (промпредприятия, месторождения полезных ископаемых, жилые комплексы, поселки, населенные пункты) различие сводится к учету режима переноса песка. Для линейных учитывается результирующее направление по годографу переноса, полученное сложением векторов направлений ветров, умноженных на годовой перенос, а для точечных объектов — по всем направлениям румбов.

Из существующих методов и способов защиты объектов от ПЗР надежностью и долговечностью выделяется биологический (фитомелиорация) метод. Результативность биологического метода повышается комбинированием двух и более методов, к примеру биологический + физико-химический.

При закреплении подвижных песков физико-химическим методом внутри зоны, где устраивается защита, обработка всей дефлируемой песчаной поверхности экономически не оправдана. Практическое приложение результатов теоретических исследований переноса песчаного субстрата позволяет обрабатывать дефлируемую поверхность песка полосами [2. В целом полосная обработка поверхности подвижного песка химическим мелиорантом шириной 0,7–3м с оставлением проездов между ними шириной 3м на всем протяжении вдоль участка объекта, заносимого песком, и через 40–50 м в поперечном направлении обеспечивает технологичность и соблюдение принципа ресурсосбережения [3]. В случае устройства канава-валов в качестве временной меры предотвращения сноса песчинок полоса обработки равна их ширине [4].

При закреплении техногенных песков, где необходимо прежде восстановить разрушенную структуру почвы, без чего фитомелиорация не даст желаемых результатов, в первый год следует использовать канаво-валы или другую механическую защиту для восстановления структуры песка.

В целях ресурсосбережения и создания благоприятных влажностно-температурных условий посадку псаммофитов, ПЗР рекомендуется проводить в дождливые периоды весной и осенью.

Вода в песчаном грунте, как и в других грунтах, как известно, подразделяется на связанную и свободную. Минеральные частицы грунта заряжены отрицательно, а молекулы воды представляют собой диполи, положительно заряженные на одном конце (атомом кислорода) и отрицательно на другом (два атома водорода). За счет электромагнитного воздействия диполи воды притягиваются с огромной силой к минеральным частицам и образуют слой прочносвязанной (адсорбированной) воды. Электромолекулярные силы, взаимодействуя у поверхности минеральных частиц, составляют величину порядка нескольких сотен МПа. Поэтому близкие к минеральным частицам молекулы воды толщиной 1…3 ряда невозможно отделить ни внешним давлением, ни действием напора воды. Следующие слои воды по мере удаления от поверхности грунтовых частиц связываются меньшими силами взаимодействия и образуют слой рыхлосвязанной (лиосорбированной) воды. Молекулы воды, находящиеся вне области электромолекулярных сил взаимодействия, образуют слой свободной воды [5].

Можно предположить, что закрепление подвижных песков влажного состояния приведет к расширению области применения способов физико-химического метода, увеличит продолжительности рабочего сезона, следовательно, более полному использованию технических и людских ресурсов в течении года и, главным образом, экономии вяжущего, т. е. речь идет о ресурсосберегающем способе получения материала [4].

Известно, что физико-химические и технологические свойства различных составов на основе зерновых и дисперсных материалов зависят от числа контактов между частицами. Число контактов между твердыми частицами целиком зависит от размера, формы и микрорельефа частиц, а между твердыми частицами и связующим, кроме того, зависит от общей поверхности частиц, химической природы компонентов и энергетического состояния частиц. Прочность же индивидуальных контактов зависит от площади контакта, химической природы компонентов и их энергетического состояния. Следовательно, способность вяжуще-песчаной защитной корки выполнять свою функцию зависит всецело от физико-механических свойств песка и физико-химических свойств вяжущего.

Представим защитный слой в виде дисперсной системы, фаза которой — песчинки, среда — вяжущее вещество. Изучение их свойств для более глубокого раскрытия механизма формирования ресурсосберегающей защитной противодефляционной корки представляется важной задачей исследования.

Методика анализа химико-минералогического состава субстрата. Отквартованная навеска 0,2 кг тщательно перемешанного исходного песка промыта в воде до серого шлиха. Для выделения тяжёлой фракции весь шлих разделён в бромоформе с объёмным весом 2,9 г/см3.

Тяжёлая фракция разделена с помощью магнита Сочнева на магнитную, электромагнитную и немагнитную тяжёлую фракции. Фракции взвешены с точностью до 1 мг.

Исходные пески и выделенные тяжёлые фракции просмотрены под бинокулярным микроскопом МБС-2. В них определены главные и второстепенные минералы и оценены визуально (полуколичественно) их содержания в процентах объёма. Результаты внесены в таблицу 1.

Навеска исходного песка 1 г обработана раствором соляной кислоты, промыта водой, высушена и взвешена. По разнице в весе определена кальцитовая карбонатность песка.

Результаты минералогического исследования.

Рис. 1. Минералогический состав Кызылкумского песка (под бинокулярным микроскопом МБС-2): а) исходный песок; б) песок, обработанный HCl (1:1) для определения карбонатности (Карбонатность 6,5 %); в) снимок с указанием минералогического состава: 1 — рутил, 2 — циркон, 3 — апатит, 4 — турмалин, 5 — сфен.

Литература:

1. Омаров А. Д., Закиров Р. С., Мирахмедов М.. Комплексная система подготовки производства мелиорации подвижных песков в полосе и за полосой отвода железных дорог. –Алма-Ата, КазУТК, 2003. -157с.
2. Исмаилов М. М. Влияние потока с дискретными частицами на ветровую эрозию/ Автореф…канд. физ-мат. наук. –М.: МГУ,1975.-21с.
3. Ратьковский С. П., Мольдерф В. Е. Предварительные рекомендации по закреплению барханных песков с помощью валов, покрытых структурообразователем/ Госкомлесхоз УзССР. -Ташкент, 1975. -19с.
4. Мирахмедов М., Досметов С. К., Музаффарова М. Методические основы разработки нормативной базы комплексной системы подгатовки производства мелиорации подвижных песков. -Ташкент, ТАСИ// Архитектура. Строительство. Дизайн, № 1–2, 2007. С.62–67