Моделирование работы железнодорожного пути с учетом динамических воздействий и различных свойств грунта и насыпи

• Автор: Сычева, Анна Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ И ПАРАМЕТРЫ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
1.1. Классификация инженерно-геологических факторов для оценки стабильности и качества эксплуатации железнодорожного пути
1.1.1 Общие требования к оценке территории прохождения железнодорожного пути по инженерно-геологическим параметрам
1.1.2 Генетический анализ как способ определения слоев или отложений при составлении литологических разрезов оснований земляного полотна
1.1.3. Обоснование выбора показателей характеризующих оценку стабильной работы железнодорожного пути
1.1.4. Типизация и классификация инженерно-геологических условий местности для оценки их влияния на стабильность работы железнодорожного пути
1.1.5. Оценка влияния генезиса и истории геологического развития местности на стабильность эксплуатации железнодорожного пути
1.2 Современные подходы к решению задач динамического нагружения через контакт двух твердых тел
1.2.1 Традиционный подход к определению характеристик динамического взаимодействия
1.2.2. Энергетический подход динамического контакта
1.2.3. Подходы, учитывающие различные реологические свойства контактирующих тел
1.3. Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО
2.1. Метод представления неизвестных величин в виде разложений по пространственной координате и времени
2.2 Определение коэффициентов в степенных разложениях
2.3 Определение постоянных интегрирования
2.4 Использование численных методов для решения задач динамического нагружения
2.4.1 Метод конечных разностей
2.4.3 Метод численного интегрирования
2.4.4 Методы, используемые в современных программных комплексах для инженерных расчетов
2.5 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ПУТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГРУНТА И НАСЫПИ
3.1 Назначение мест инженерно-геологического обследования рабочей зоны земляного полотна
3.2 Инженерно-геологическое обследование объектов и испытания грунтов
3.3 Определение деформативности грунтов и упругой осадки пути при использовании данных инженерно-геологического обследования
3.4 Проектирование рабочей зоны земляного полотна
3.5 Пример оценки деформативности основания эксплуатируемого пути
3.6 Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛОТНА ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
4.1. Результат инженерно-геологических исследований по предложенной методике на участке Горьковской железной дороги
4.2. Данные вагона-путеизмерителя по просадкам и напряжениям вблизи области приложения динамической нагрузки
4.3. Определение динамических характеристик контактного взаимодействия колесной пары и строения верхнего пути
4.4. Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертационная работа посвящена моделированию поведения железнодорожного пути под действием динамической нагрузки от колесной пары с учетом упругих, вязкоупругих и упруго-пластических свойств области взаимодействия двух твердых тел и упругих анизотропных свойств насыпи, отличающихся по трем основным направлениям: вдоль рельс, вдоль шпал и вертикально вниз. Волновые уравнения железнодорожного пути позволяют предположить, что деформирование и верхнего строения пути и самой насыпи вне области взаимодействия тел происходит с учетом распространения с конечными скоростями волновых поверхностей. В качестве методов решения используются методы асимптотических разложений по времени и пространственной координате, метод сращивания разложений, полученных для малых времен в зоне контакта и вне ее. Особенностью работы является учет влияния большого количества инженерно-геологических факторов на оценку качества работы полотна, что в итоге сводится к определению модулей деформации и сдвига балласта и подбалластного основания с помощью предлагаемых и уже использующихся на железных дорогах методик.
В работе доработана теория поперечного динамического воздействия на верхнее строение пути в рамках современных волновых подходов. Предлагаемая методика расчета пути на динамическое воздействие в будущем может заменить собой достаточно дорогостоящие эксперименты и натурные исследования.
Актуальность исследования.
Увеличение протяженности путей транспортных коммуникаций, увеличение грузооборота и пассажирских перевозок между отдельными населенными пунктами, регионами, государствами и целыми континентами приводит к формированшо новых требований, предъявляемых к средствам перевозки и непосредственно к дорогам, по которым эти средства перемещаются.

и оттаивания грунта; вечной мерзлоты и ее проявлений; внутренними силами в горных породах; внутренними силами земли; человеческих факторов.
Инженерно-геологическое исследование местности, как правило, включает в себя изучение стратиграфических, петрографических, тектонических данные коренных пород, строение поверхностных отложений, генетический типизацию и литологию четвертичных отложений, гидрогеологические условия, изучение собственно геологических, преимущественно экзогенных процессов, способных повлиять на железнодорожное полотно в данной местности, это должно осуществляться с формализацией, обеспечивающей устойчивое формирование матрицы Фишера.
Поэтому предлагается следующая классификация факторов Х|, которые могут оказать влияние на условия эксплуатации земляного полотна: X] - возраст поверхностных отложений (четвертичных); Х2 - генетические типы пород; Хз . литологический состав коренных и четвертичных пород; Х4 - глубина залегания коренных пород; Х5 - свойства пород; Хб -наличие специфических грунтов; Х7-гидрогеологические условия; X» -форма залегания слоев; Х9-тектонические отложения. Фактор X] - формализуется по возрасту в тысячах лет, звену, разделу (Таблица 1.6).
Таблица 1.6 Классификация факторов по возрасту поверхностных отложений [68, 89]
Факторы Возраст, тыс. лет Раздел Звено
х„ 10 Голоцен
Х|2 130 Плейстоцен (неоплейстоцен) Верхний плейстоцен
Х13 440 Средний плейстоцен
Х14 800 Нижний плейстоцен
Х15 1200 Эоплейстоце Верхний эоплейстоцен
Х16 1600 Нижний эоплейстоцен
Фактор Х2 определяет генетические типы пород: Х2| элювиальные; Х22 делювиальные; Х23 длювиально-делювиальные; Х24 коллювиальные; Х25 скальные выходы дочетвертичных пород; Х26 делювиально-коллювиальные; Х27 солифлюкцион-ные и делювиально-солифлюкционные; Х28 аллювиальные; Х29 озерноаллювиальные; Х2ю пролювиальные и аллювиально-пролювиальные; Х2ц озерные и озерно-ледниковые; Х2]2 ледниковые (морена); Х213 флювиогляциальные; Х2м мор-