Устойчивость земляного полотна железных дорог, упрочненного инъекциями грунтоцементного раствора, с учетом динамического воздействия поездной нагрузки

• Автор: Востриков, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ОПЫТА ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОЕЗДНОЙ НАГРУЗКИ НА ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО

1.1 Параметры колебательного процесса грунтов земляного

полотна при динамическом воздействии подвижной нагрузки.

1.2 Лабораторные методы динамических испытаний грунтов

1.3 Прочность грунтов при динамическом воздействии

1.4 Методы оценки динамической устойчивости откосов

железнодорожного земляного полотна

1.5 Особенности упрочнения грунтов земляного полотна инъекциями грунтоцементного раствора
1.6 Выводы по главе
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСКОРЕНИЙ
КОЛЕБАНИЙ В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ ОТ ПОЕЗДНОЙ НАГРУЗКИ
2.1 Характеристика участков проведения экспериментов
2.2 Методика полевых исследований и применяемая аппаратура..
2.3 Обработка и анализ результатов полевых измерений
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УПРОЧНЕННЫХ ГРУНТОВ
3.1 Методика лабораторных испытаний грунтов и применяемая
аппаратура
3.2 Обработка и анализ опытных данных
3.3 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ УПРОЧНЕННОГО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
4.1 Решение задачи устойчивости откосов насыпи с учетом
динамического воздействия поездной нагрузки

4.2 Практическое применение результатов исследования при проектировании упрочнения грунтов земляного полотна
4.3 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Список иллюстраций
Список таблиц
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Электрическая схема датчика для замера ускорений
колебаний железнодорожной насыпи
Приложение Б. Конструкция корпуса цилиндрического датчика для
измерения ускорений колебаний в теле земляного полотна
Приложение В. Сертификаты поверки акселерометров
Приложение Г. Принципиальная электрическая схема блока приема и
усиления сигнала
Приложение Д. Общий вид тензометрических датчиков измерения
перемещений
Приложение Е. Копии актов и справок о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
В 2008 г. правительством Российской Федерации принята стратегия развития транспорта России на период до 2030 г., которая, в частности, определила основные цели дальнейшего развития железнодорожной отрасли [1]. В рамках данной стратегии предусматривается развитие железнодорожной инфраструктуры районов Урала, Сибири, Дальнего Востока, северо-запада и юга страны, а именно: увеличение железнодорожной сети на 22,3 тыс. км, ликвидация ограничений пропускной способности на всей сети железных дорог, улучшение эксплуатационных показателей пути и увеличение осевых поездных нагрузок. Очевидно, что реализация данной программы невозможна без обеспечения высокого эксплуатационного состояния верхнего строения пути и земляного полотна.
Статистика показывает, что по состоянию на начало 2014 г. протяженность участков железных дорог, имеющих дефекты и деформации различного рода, составляет примерно 5,9 тыс. км (около 7 % от общей эксплуатируемой протяженности пути). Такой показатель может стать значительным барьером на пути реализации Стратегии.
Для земляного полотна наиболее опасным видом деструктивных изменений является снижение устойчивости откосов насыпей, так как потеря устойчивости откоса влечет за собой существенные повреждения всей системы путевого хозяйства и остановку движения поездов на значительный период. На сегодняшний день такого рода деформации занимают около 5 % от всех имеющихся повреждений. Восстановление инфраструктуры пути приводит к существенным финансовым расходам.
Кроме переувлажнения грунтов, вероятной причиной потери устойчивости откосов насыпи является динамическое воздействие движения поездов по железнодорожному пути. Данное воздействие приводит к возникновению дополнительных инерционных сил, стремящихся сдвинуть откосную часть насыпи, а также, с течением времени, вызывает снижение прочности грунтов, слагающих тело земляного полотна. Будет логично предположить, что увеличение скоростей движения и массы поездов, планируемое на ближайший период развития отрас-

где А, В, С - эмпирические величины;
V-скорость движения поезда по рассматриваемому участку, км/ч.
Для практических расчетов автор рекомендует динамический коэффициент вычислять по формуле
При этом значения Ку ограничиваются пределами 1,2-1,6.
А.Н. Бирбраер и Н.Д. Красников расчет устойчивости откоса предлагают производить по специальной методике, учитывающей возможность его перемещения при динамическом воздействии [113].
Г.М. Шахунянц и Т.Г. Яковлева предлагают несколько способов учета динамического воздействия [104, 114, 115]. В первом способе динамическое воздействие учитывается путем приложения в точку проекции центра тяжести отсека равнодействующей сил веса, инерции и диссипативной силы. При этом силы сопротивления сдвигу сдин.,7,- и /оин-Г^ь предлагается вычислять в зависимости от величины динамической составляющей Р0 и расстояния от точки ее приложения до точки проекции центра тяжести отсека.
Второй предложенный способ учета динамической нагрузки от поездов заключается во введении в статическую расчетную схему приведенной внешней нагрузки, определяемой путем умножения поездной нагрузки на интегральный параметр I, полученный по результатам многократных испытаний моделей насыпей в центрифугах [116-119]
Значения интегрального параметра / в литературе даны в зависимости от высоты насыпи, вида, консистенции и коэффициента уплотнения грунта.
Третий способ заключается в уменьшении коэффициента устойчивости при статическом расчете, путем деления его на коэффициент динамики [114]
где кст.тш - коэффициент устойчивости части откоса высотою Д от внешней нагрузки рп, кПа;
Рпр=рп-1.
(1.18)
(1.19)