Оценка напряжённо-деформированного состояния железнодорожных насыпей с применением объёмных геомоделей

• Автор: Корнеев, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Модели земляного полотна в инженерных методиках

1.2 Математическое моделирование железнодорожного пути

1.3 Выводы по главе

2 ТРЁХМЕРНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

2.1 Постановка задачи

2.2 Прототип участка железнодорожного пути

2.3 Свойства материалов модели

2.4 Моделирование балластной призмы
2.5 Проверка достоверности математической модели
2.6 Анализ низкочастотной динамики земляного полотна при движении поезда с постоянной скоростью
2.7 Выводы по главе
3 ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ
УГЛУБЛЕННОГО АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ НАСЫПЕЙ
3.1 Постановка задачи
3.2 Сейстомографическое обследование земляного полотна
3.3 Построение объёмной геомодели насыпи и её экспорт в расчётный программный комплекс
3.4 Анализ напряжённо-деформированного состояния насыпей,
3.5 Деформационный критерий устойчивости
3.6 Выводы по главе
4 ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРЁХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НАСЫПЕЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Железнодорожные насыпи являются одним из самых сложных и подверженных деформациям типов земляного полотна. Сплывы откосов насыпей наиболее опасный вид деформаций, приводящий к отказам железнодорожного пути (перерывам в движении поездов) и большим затратам на ликвидацию их последствий. Ежегодно на сети железных дорог РФ происходит до десятка, а в неблагоприятные годы и более, сплывов откосов. По оценке, выполненной институтом «Гипротранстэи», стоимость ликвидации последствий сплывов откосов насыпей в среднем на один объект составляет около 7,05 млн. руб.
В настоящее время основным методом диагностики состояния железнодорожных насыпей является их визуальный осмотр, а в начальной фазе деформирования проведение инженерно-геологического обследования совместно с инженерно-геодезическими наблюдениями. Стоимость такого обследования в расчете на одну насыпь составляет около 750 тыс. руб. При этом сроки обследования оказываются продолжительными, и приходится в аварийном порядке проводить противодеформационные мероприятия, за счет чего их стоимость возрастает в 2-3 раза.
Проведение своевременного обследования высоких насыпей с применением современных геофизических методов, детальный анализ физикомеханических характеристик грунтов тела насыпи и основания, расчёт трёхмерного напряжённо-деформированного состояния (НДС) земляного полотна с прогнозом возможных деформаций существенно повысит эффективность их контроля, увеличит достоверность получения информации при одновременном сокращении объёма дорогостоящих инженерно-геологических работ.
Целью работы является повышение точности оценки устойчивости и стабильности новых и длительно эксплуатируемых железнодорожных насыпей.

2 ТРЁХМЕРНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
2.1 Постановка задачи
Данный раздел посвящён разработке трёхмерной математической модели деформирования земляного полотна для анализа его напряжённо-деформированного состояния. Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением с многочисленными экспериментальными данными.
Математическая модель ориентирована на исследование сложных процессов деформирования, происходящих в земляном полотне при движении поезда, с учетом неоднородности распределения свойств грунта вдоль оси пути.
2.2 Прототип участка железнодорожного пути
Под воздействием подвижного состава в элементах верхнего строения пути и земляном полотне возникают напряжения и деформации. Реальная зависимость их от действующих сил на путь достаточно сложна, поэтому в практических расчётах принимаются предпосылки и допущения /42, 43/.
Там рельс рассматривается как балка постоянного сечения бесконечно большой длины, лежащая на сплошном упругом основании. Основание рассматривается как двухсторонняя связь, работающая и на сжатие, и на растяжение. В соответствии с этим реакция основания линейно зависит от осадки:
Ч = -и-у, (2.1)
где у - осадка основания;
q - интенсивность реакции основания;
и - коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости подрельсового основания.
Все физико-механические характеристики пути, в том числе модуль упругости основания, принимаются постоянными.