Гребёнка aka «стиральная доска»

Все, кто выезжал за город и сходил с асфальтовых дорог наверняка не раз встречал грунтовки типа "стиральная доска" (также называют "шифер") - с большим количеством мелких гребней расположенных поперёк дороги. На них велосипед (да и автомобиль) вибрирует всем, чем может, бьёт передом и задом, безжалостно асинхронно трясёт все косточки велосипедиста напоминая тому об испытаниях своего прототипа-прародителя на вибростенде. Сегодня мы откроем тайну мироздания касающуюся образования такой "гребёнки".

Гребёнка на дороге

Иногда такую дорогу ошибочно называют модным в некоторых кругах словом "грейдер". Если не желаете продемонстрировать неграмотность, лучше так не делайте! Грейдер - это тяжёлая дорожно-строительная техника.

Авто-грейдер

В разговорной речи "грейдером" иногда называют также дорогу построенную при помощи этой техники. Большинство же грунтовок, которые ошибочно так именуют, грейдер максимум подравнивал, строили их во времена лошадей и лопат. Называть их от этого "грейдером" столь же разумно, как шоссе - "катком" (каток же укатывал асфальт!). В общем, не надо притягивать чужеродные не точные слова, когда уже есть точные исконные - грунтовка, просёлок.

Прежде чем раскрыть тайну гребёнки безжалостно расправимся с некоторыми заблуждениями.

Встречается мнение, что гребёнка появляется из-за проезда тяжёлой техники или гусеничного трактора. Это не так. Гусеничный трактор вообще утрамбовывает грунт там, где проезжает оставляя характерные мелкие отпечатки соединений траков. Тяжёлая колёсная техника может оставить колеи в т.ч. с характерными отпечатками тракторных покрышек (которые тоже доставляют немало неприятностей велосипедистам), но их вид не будет иметь ни чего общего с "гребёнкой" - просто колеи.

Встречается заблуждение, что это связано с тем, что "машины более-менее похожи, едут примерно с одной скоростью, взлетают примерно на одних и тех же местах, падают выбивая ямки тоже одинаково". Чушь не имеющая ни чего общего ни со здравым смыслом (машины разные, едут по разному) ни с физикой процесса (далее).

Бывает, пытаются связать "гребёнку" с наличием или отсутствием подвески у автомобилей (качается, вот волны и выдавливает), размером колёс, давлением в покрышках или тем, на какие колёса автомобилей осуществляется привод. Всё это к делу отношения не имеет. Как не имеет отношения и количество тактов ДВС, и используемая передача.

Правдоподобным на первый взгляд кажется сравнение образования "гребёнки" на дороге с образованием рельефа речного дна и барханов в пустыне. Но только на первый — это абсолютно разные процессы. Даже если их конечные результаты имеют некоторое сходство. Очевидно, что воздействие ветра дующего в любую сторону и способного перенести лишь мелкие песчинки образующие бархан не сравнимо с воздействием колеса легко перемещающего камни и направленного всегда в одну сторону (или в две, как на большинстве просёлков).

Иногда обвиняют природные явления: дескать ручейки вымыли, ветер выдул, песок с глиной чередуется,... ага, с такой чёткой закономерностью. Или во всём винят нарушение дорожных технологий... ну "какой-такой технология" на дороге от деревни к деревне, что ещё телегами накатывали?

Некоторые утверждают, что всё дело в плохой утрамбовке подсыпки (подсыпка - такой своеобразный способ "ремонта" дорог, когда на хреновую дорогу высыпают песко-шлако-гравийную смесь надеясь заровнять колдобины) или дрожи отвала выравнивающего авто-грейдера. Это ближе к первопричине, но вообще говоря, также не принципиально.

Хватит перечислять глупости и заблуждения, пора переходить к отгадке.

Причина возникновения "стиральной доски" на дороге кроется в использовании сыпучих материалов для ремонта по методу "подсыпки". Действительно, на глинистой грунтовой дороге "гребёнка" не образуется: глина - пластичный не сыпучий материал. Именно использование сыпучих материалов в поверхностном слое дорожного покрытия гарантирует обязательное появление "гребёнки" не зависимо от размеров колес проезжающих автомобилей, нагрузки на покрытие или степени его исходного уплотнения. Такова физика воздействия на сыпучие материалы.

В лабораторном эксперименте колесо из жесткой резины (без покрышки, без амортизации) катали по исходно абсолютно ровной песчаной поверхности.

(ещё видео)

Не зависимо от размера колеса или размера гранул в сыпучем покрытии дороги через некоторое время возникали волны. А вот масса колеса имела значение. Кстати, заблокированное не вращающееся колесо создавало те же самые волны, что и катящееся - это разрушает гипотезы о причастности турбулентности или инерции вращения.

Эксперименты показали, что при движении со скоростью до 8км/ч "гребёнка" не образуется, а при движении с большими скоростями она появился обязательно. Хотя момент перехода от стабильного движения к нестабильному ещё не вполне ясен.

Размер частиц также не принципиален - не происходит разделения по фракциям, крупные и  мелкие частицы как были исходно перемешаны, так перемешаны и остаются (в отличие, от барханов).

Колесо движущееся со скоростью больше критической гонит перед собой "волну" из частиц покрытия, как только соберёт достаточно большую волну, перескакивает через неё выбивая углубление и создавая основу следующей волны. Причём такое поведение наступает при превышении критической скорости движения, до того "волна" не образуется.

Способов борьбы с проблемой два: регулярно устранять неизбежно возникающую гребёнку выравниванием дорожной поверхности или сразу делать дороги с твёрдым/пластичным покрытием чтобы гребёнка не возникала вовсе (не использовать "ремонт подсыпкой").

Заинтересовавшимся темой можно продолжить изучение вопроса внимательным чтением статей Washboard Road: The Dynamics of Granular Ripples Formed by Rolling Wheels (сокращённая версия), Granular and fluid washboards.

Смотрите также

Близкие публикации:

• Какая дорожка твоя?
• Человек не кошка. Жизней не 9