Мониторинг автомобильных дорог в криолитозоне

Территория Российской Федерации распространяется на миллионы километров, при этом зона вечной мерзлоты составляет порядка 64% всей территории. В криолитозонах развиваются термокарстовые процессы, которые представляют опасность для объектов инфраструктуры, в частности автомобильных дорог.

Основные деформации на автодорогах в зоне вечной мерзлоты — неконтролируемые просадки и неравномерные осадки оттаивания, расползание насыпи земляного полотна, оползание обочин и откосов, разрушение откосов под влиянием термоэрозии, морозного пучения и процессов наледеобразования, солифлюкция на пологих склонах вдоль дороги.

В целях повышения безопасности дорожного движения и надёжности дорожных конструкций было принято решение разработать методические рекомендации по организации инженерно-геокриологического мониторинга, одним из пунктов которого является мониторинг состояния дорожных одежд и покрытий.

Для выполнения мониторинга состояния дорожных одежд и покрытий используются две измерительные системы:

система мониторинга инженерно-деформированного состояния дорожных одежд;
система мониторинга водно-теплового режима дорожной одежды и грунта земляного полотна.

Мониторинг напряженно-деформированного состояния дорожных одежд

Система предполагает определение параметров напряжений (давления) и деформаций (относительных деформаций) в слоях дорожной одежды от нагрузки с определенными параметрыми. Это может быть груженый автомобиль с известными параметрами нагрузки, установка динамического нагружения или статическая штамповая установка.

Основные узлы системы и их технические характеристики представлены в таблице:

Тип модуля	Назначение (условие применения)	Основные характеристики	Рекомендуемое количество на участке
ZET 7010-SP датчик давления грунта	измерение давления в слое дорожной одежды	верхний предел измерений давления — 3 МПа	не менее 2 шт.
ZET 901 датчик механической деформации	измерение деформации на нижней границе монолитных слоев	диапазон измерений — 400 мкм/м	не менее 12 шт.
ZET 058 измерительная тензометрическая система	преобразование данных с датчиков и вывод на ПК со специальным ПО	частота опроса датчиков — до 25 кГц	не менее 2 шт.

Мониторинг водно-теплового режима дорожной одежды и грунта земляного полотна

Система предполагает определение параметров влажности грунтов земляного полотна, температуры слоёв дорожной одежды (асфальтобетона, слоя основания, грунта земляного полотна), температуры окружающего воздуха в режиме реального времени с сохранение в облачное хранилище в автоматическом режиме и отображением результатов по удаленному доступу.

Основные узлы системы и их технические характеристики представлены в таблице:

Тип модуля	Назначение (условие применения)	Основные характеристики	Рекомендуемое количество на участке
Датчик влажности грунта	измерение влажности грунтов земляного полотна	диапазон измерений — от 0 до 100 %	не менее 2 шт.
Чувствительный элемент платиновый технический ЧЭПТ-3	измерение температуры слоёв дорожной одежды	максимальная температура без нарушения работоспособности — 200 °С	не менее 4 шт.
ZET 7021 цифровой измерительный преобразователь для термометров сопротивления	преобразование сигнала с датчика ЧЭПТ-3 в значения температуры	частота обновления данных — 1 Гц	не менее 4 шт.
ZET 7023 цифровой метеодатчик	измерение температуры окружающего воздуха	диапазон рабочих температур от -60 до +85 °С	не менее 1 шт.
УСПД ZET 7000 LoRaWAN устройство сбора и передачи информации	сбор данных с внешних датчиков, подключенных к устройству по проводному интерфейсу, и передачи их по беспроводному каналу связи	протокол LoRaWAN, класс A циклы передачи от 1 часа до 24 часов	не менее 1 шт.
Пункт сбора и передачи данных комплектно с базовой станцией LoRaWAN и антенной	организация передачи и хранения информации по беспроводной сети	частотные диапазоны 864–870 МГц	не менее 1 шт.
Программное обеспечение ZETLAB	обработка пользовательских данных, переданных устройством и расшифрованных сервером	до 120 измерительных каналов	не менее 1 шт.

Необходимость провередия мониторинга автомобильных дорог в целом, и особенно в зоне вечной мерзлоты, обусловлена увеличением срока эксплуатации автодорог, уменьшением интенсивности деформаций дорожного полотна и как следствие сокращением аварийных участков и расходов на их содержание.