Оценка устойчивости и деформативности земляного полотна железных дорог в условиях распространения мерзлоты

• Автор: Вавринюк, Татьяна Сергеевна
• Шифр специальности: 05.22.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Анализ существующих исследований по оценке устойчивости и деформативности земляного полотна в условиях распространения мерзлоты

1.1 Состояние земляного полотна, сооруженного в условиях распространения мерзлоты

1.2 Нестабильность механических свойств грунтов в процессе оттаивания

1.3 Современные методы расчета устойчивости и деформативности земляного полотна на оттаивающих грунтах
1.3.1 Расчеты осадки земляного полотна на оттаивающих основаниях в условиях мерзлоты

1.3.2 Теоретический прогноз осадок оттаивающего грунта во времени

1.3.3 Расчеты устойчивости земляного полотна на оттаивающем основании в условиях мерзлоты
1.4 Традиционные подходы к проектированию и строительству
железнодорожного земляного полотна на оттаивающих грунтах
Глава 2 Теоретические исследования по разработке модели оттаивающего основания с установлением критериев ее применимости
2.1 Разработка модели деформирования основания земляного полотна при его оттаивании
2.1.1 Экспериментальные исследования процесса оттаивания мерзлых грунтов
2.1.2 Разработка модели оттаивающего основания земляного полотна и определение критериев ее применимости
2.2 Численное моделирование температурного режима и напряженно-деформированного состояния земляного полотна при оттаивании основания
2.2.1 Методика определения соотношения скорости оттаивания к скорости консолидации
2.2.2 Численное моделирование температурного режима земляного полотна и его основания для определения показателя скорости отгаивания(а)
2.2.3 Определение показателя скорости консолидации ф)
2.2.4 Моделирование напряженно-деформированного состояния

земляного полотна при оттаивании основания
2.3 Основные положения методики по оценке устойчивости и деформативности насыпей на оттаивающих грунтах с учетом их консолидации
2.4 Исследование вопроса формирования зон пластических сдвигов оттаивающего грунта с помощью численного моделирования
2.5 Выводы по главе
Глава 3 Теоретические исследования по разработке методики оценки устойчивости и деформативности земляного полотна железных дорог на мерзлоте при новом строительстве
3.1 Выбор принципа сооружения земляного полотна в условиях мерзлоты
3.2 Разработка альтернативных вариантов конструкций земляного полотна на мерзлоте для условий линии Томмот - Кердем
3.2.1 Анализ климатических и инженерно-геокриологических условий участка строящейся линии
3.2.2 Выделение характерных групповых профилей на участке проектирования
3.2.3 Расчет теплового взаимодействия земляного полотна с многолетнемерзлыми грунтами основания
3.2.4 Разработка вариантов противодеформационных мероприятий, их расчетное обоснование
3.2.5 Технико-экономическое сравнение альтернативных вариантов и разработка групповых решений конструкций земляного полотна
3.3 Проектирование продольного профиля трассы железной дороги с учетом разработки групповых решений для земляного полотна
3.3.1 Общая схема решения задачи выбора положения проектной линии по оценке стоимости земляного полотна
3.3.2 Оптимизация положения проектной линии на участке
ПК 7200+00 - ГЖ7250+00 линии Томмот-Кердем
3.4 Применение методики оценки устойчивости и деформативности земляного полотна при разработке рекомендаций по термостабилизации грунтов на участке км 366 - км 525 «Новой ж/д линии Обская-Бованенково»

3.4.1 Математическое моделирование теплового взаимодействия земляного полотна с вечномерзлыми грунтами основания
3.4.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния земляного
полотна
3.5 Выводы по главе
Глава 4 Методика оценки устойчивости и деформативности эксплуатируемых насыпей на оттаивающем основании и разработка противодеформационных мероприятий
4.1 Основные положения методики оценки устойчивости и деформативности эксплуатируемых насыпей на оттаивающем основании
4.2 Практическое применение разработанной методики для эксплуатируемых железных дорог в различных условиях
4.2.1 Разработка рекомендаций по противодеформационным мероприятиям для деформирующихся насыпей линии Чум - Лабытнанги Северной ж.д
4.2.2 Разработка и расчетное обоснование конструктивных решений по реконструкции земляного полотна на участке линии Туринская -Карымская Забайкальской ж.д
4.3 Разработка противодеформационных мероприятий с использованием
результатов выполненных исследований
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложение А Исходные данные для численного моделирования
теплового взаимодействия насыпи с грунтами основания
Приложение Б Результаты расчетов, моделирующих тепловое взаимодействие земляного полотна с естественным грунтом основания во
времени для разных климатических условий и конфигураций насыпей
Приложение В Варианты конструкций насыпей с противодеформационными мероприятиями для участка Кирим-Кердем Амуро-Якутской магистрали... Приложение Г Расчет стоимости вариантов продольного профиля участка линии Томмот-Кердем (ПК 7200+00 - ПК 7250+00)

На основании вышеизложенного в НИИОСПе был разработан новый метод лабораторного определения сопротивления сдвигу оттаивающих грунтов на контакте талого и мерзлого слоев оттаивающего грунта.
1.4 Традиционные подходы к проектированию и строительству железнодорожного земляного полотна на оттаивающих грунтах
Земляное полотно предписывается проектировать на основе материалов инженерных изысканий: геологических, геодезических, геокриологических,
гидрогеологических, гидрометеорологических, гидрологических и экологических. Состав, объемы, методы и технологии выполнения геокриологических изысканий должны быть достаточными для принятия обоснованных решений в сложных мерзлотных условиях, обеспечивающих необходимую надежность земляного полотна.
В настоящее время нормативные документы [31, 132] выделяют 2 принципа проектирования железных дорог на многолетнемерзлых грунтах: I - с сохранением мерзлого состояния грунтов основания, II - с оттаиванием вечномерзлых грунтов в процессе эксплуатации. Выбор принципа использования грунтов основания земляного полотна определяется на основе техникоэкономического сравнения вариантов с учётом строительных и эксплуатационных затрат, а также обеспечения необходимого уровня надёжности и безопасности движения.
Во многом выбор принципа проектирования определяется типом многолетнемерзлых грунтов основания, которые, согласно требованиям [31, 132], по степени их деформативности в зависимости от величины относительной осадки при оттаивании 5 делятся на 4 типа (таблица 1.5). Отдельно в расширение IV категории просадочности могут выделяться льдогрунты, у которых 0,6 < 5 < 0,9 и подземный лёд с 5 > 0,9. Величину 8 допускается определять косвенным путём по значениям льдистости грунта за счет видимых включений для несвязных грунтов и влажности для глинистых грунтов:
ДЛЯ несвязных - 8 ~ ^ = р5(У1о1 - Шт)/(р] + р5 Vtot ) (1-14)