Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку

• Автор: Прокудин, Иван Васильевич
• Шифр специальности: 05.22.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1982
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 458 c. : ил

1.1. Земляное полотно как основание железнодорожного пути, воспринимающего вибродинамическую нагрузку б
1.2. Основные направления и результаты в исследовании влияния вибродинамического воздействия на железнодорожное земляное полотно

1.2.1. Особенности и параметры вибродинамического воздействия на земляное полотно.

1.2.2. Изменение прочностных характеристик грунтов при действии вибродинамических нагрузок

1.2.3. Зависимость деформативных свойств грунтов от характера действующих нагрузок

1.2.4. Природа прочности, виды контактов и связей в глинистых грунтах

1.3. Деформации железнодорожных насыпей, вызванные изменением свойств глинистых грунтов от действия поездных нагрузок

1.4. Цель и задачи исследований.

Раздел П. Натурные исследования колебательного процесса и

напряженного состояния глинистых грунтов железнодорожного земляного полотна

2.1. Характеристика экспериментальных участков .

2.2. Методика проведения исследований.
2.2.1. Аппаратура и приборы для полевых исследований .
2.2.2. Зыбор характеристик для исследований. Регистрация и обработка результатов
2.3. Влияние различных факторов на колебательный процесс грунтов земляного полотна
2.3.1. Исследование характера колебательного процесса
2.3.2. Зависимость колебаний глинистых грунтов земляного полотна от скорости движения поездов, их
типа и нагрузок на ось подвижного состава юо
2.3.3. Влияние конструкций верхнего строения пути и его состояния на характеристики колебательного процесса .
2.4. Исследование распространения колебаний в теле полотна и за его пределами
2.5. Особенности напряженного состояния грунтов земляного полотна при высокоскоростном движении поездов
2.6. Теоретические оснозы расчета амплитуд колебаний грунтов основной площадки земляного полотна
Зыводы
Раздел И. Изменение прочностных и деформативных характеристик глинистых грунтов от вибродинамической нагрузки
3.1. Моделирование работы грунта .
3.1.1. Новая лабораторная установка для исследования грунтов при вибродинамических нагрузках
3.1.2. Методика подготовки и испытания грунтов .
3.2. Методические эксперименты .
3.2.1. Исследование влияния изменения напряженного со
стояния при вибродинамическом воздействии на
характеристики глинистых грунтов
3.2.2. Исследование влияния норового давления на прочность и деформативность глинистых грунтов,воспринимающих вибродинамические нагрузки
3.3. Исследование влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики глинистых грунтов
3.3.1. Зависимость изменения прочностных характеристик от влажности глинистых грунтов и продолжительности вибродинамического воздействия
3.3.2. Исследование изменения сцепления и внутреннего
трения в зависимости от величины вибродинамического воздействия, статической пригрузки и плотности грунта
3.4. Исследование изменения деформативности глинистых грунтов при вибродинамическом воздействии
3.4Л. Влияние продолжительности и величины вибродинамического воздействия на изменение модуля
деформации
3.4.2. Зависимость изменения модуля деформации от
влажности и плотности глинистых грунтов, воспринимающих вибродинашческую нагрузку.
3.5. Теоретические основы изменения свойств глинистых грунтов при вибродинамическом воздействии
Выводы .
Раздел 1У.Исследование несущей способности земляного полотна при вибродинамическом воздействии
4Л. Вывод основной системы уравнений теории пре
Сдельного равновесия грунта,воспринимающего вибродинамическую нагрузку гв
4.2. Предельное равновесие грунтов земляного полотна, представленного полуплоскостью
4.2.1. Плоская задача теории предельного равновесия
для связного грунта
4.2.2. Исследование влияния вибродинамического воздействия на несущую способность земляного полотна, сложенного глинистыми грунтами .
4.2.3. Несущая способность земляного полотна из идеально связного грунта . Ъ
4.3. Несущая способность насыпей, сложенных глинистыми грунтами .
4.3.1. Основная система уравнений
4.3.2. Зависимость несущей способности железнодорожных насыпей от их размеров
4.4. Сопоставление теоретических расчетов несущей способности земляного полотна с опытными данными .
Раздел У, Научнометодические основы прогнозирования несущей способности и деформативности земляного полотна при виброди нагл ческой нагрузке .
5.1. Научнометодические основы прогнозирования несущей способности железнодорожного земляного полотна,сложенного глинистыми грунтами, воспринимающими вибродинамическую нзгрузку .
5.1.I. Последовательность определения характеристик и граничных условий для плоской задачи теории предельного равновесия .
5.1.2. Решение нелинейной системы дифференциальных уравнений первого порядка методом конечных разностей
5.1.3. Алгоритм решения задачи о несущей способности земляного полотна при действии вибродинашче
ской нагрузки .
5.1.4. Области применения полученных решений з
5.1.5. Обоснование расчетных величин нагрузок
5.2. Прогнозирование деформации основной площадки земляного полотна при действии зибродинамиче
ской нагрузки .
5.2.1. Теоретические основы расчета деформаций .
5.2.2. Определение деформаций методом послойного суммирования
5.3. Оценка экономического эффекта при проектировании земляного полотна с учетом вибродинамичееких нагрузок .
Общие выводы .
Литература


Расчеты базируются на характеристиках грунтов, определенных при действии статических нагрузок, а влияние динамики учитывается интегральным параметром, определенным для глинистых грунтов различного состояния, в зависимости от высоты насыпей, состояния основания и с учетом затухания динамического воздействия в теле земляного железнодорожного полотна. В процессе экспериментов было показано 0, 2, 6 , что основной причиной снижения несущей способности грунтов является амплитуда пульсации напряжения. При воздействии на грунты нестационарного нагружения, накопление дефорлаций и повреждений совпадало с тем, которое регистрировалось при действии стационарного нагружения с амплитудой равной полусумме экстремальных амплитуд нестационарного нагружения. Это и послужило основой для расчета эквивалентного числа циклов воздействия для
различных грунтов. Подобный подход к решению задач динамики грунтов применялся в ДИИТе еще в начале шестидесятых годов 6, 3 . Анализ материалов советских и зарубежных исследователей убедительно показывает, что вибродинамическое воздействие резко усложняет работу глинистых грунтов земляного полотна. Различие в результатах исследований существенно увеличивается за счет применения различных методик испытаний и приборов. Естественно, что для установления истинных значений прочностных характеристик грунтов земляного полотна при действии вибродинамических нагрузок от проходящих поездов необходимы дополнительные комплексные теоретические и экспериментальные исследования, проведение которых должно осуществляться на современной технической базе с применением новейших средств регистрации результатов экспериментов. Деформативными характеристиками глинистых грунтов при действии статических нагрузок являются модуль упругости и модуль деформации, определяемые на основе компрессионных и стабилометрических испытаний через коэффициент сжимаемости или на основе штамповых и прессиометрических испытаний ,,0,4,2, 9, . Во всех случаях выявление деформативных характеристик базируется на прямолинейной аппроксимации участка кривой деформирования грунта Ь . В общем случае деформации грунта под нагрузкой можно выразить следующей формулой
ЬуВ Ьум. Ьоп. При действии динамической нагрузки в виде отдельных импульсов для определенного вида и состояния грунта всегда будет иметь место ЕчпЗин. Еуп. Е , так как соответствующие деформации находятся в обратном соотношении. Импульсное нагружение использовалось Барканом Д. Д. 5,б и Савиновым ,9,о для определения коэффициента равномерного упругого сжатия С2 , являющегося аналогом динамического модуля упругости. Обобщение результатов исследований 5,6,,,,0,4, 0 и др. З позволяет сделать вывод о зависимости динамических характеристик упругости глинистых грунтов от вида, состояния, влажности и плотности грунта. Кроме того, увеличение импульса динамического нагружения вызывает снижение Ечп. Взаимное влияние этих факторов в диапазоне изменения от 5 до гц и 6н. Наблюдения за реальными объектами 7,2,3,4 , основания которых воспринимали ибродинамическую нагрузку, свиде

тельствуют о развитии больших деформаций, значительно превосходящих расчетные величины, определенные по характеристикам грунтов и действующим усилиям,исходя из статического приложения нагрузок. Многочисленные обследования и наблюдения позволили Лапидусу Л. С. сделать вывод о возрастании деформируемости земляного полотна из глинистых грунтов под влиянием вибродинамического воздействия. Следовательно, наблюдения за развитием осадок убедительно свидетельствуют о снижении модуля общей деформации грунтов под действием вибродинамической нагрузки. В лабораторных условиях эта проблема исследовалась многократно б,7,,3 на водонасыщенных и сухих песках при действии вибрационной нагрузки. В результате было выявлено некоторое различие в. Как видно из рис Л. Г , их уплотнение проявляется одновременно с началом колебаний и достигает некоторой предельной величины. Наличие внешней пригрузки образца, обуславливает появление порогового ускорения, до которого уплотнения грунта не наблюдается, а при превышении его уплотнение протекает интенсивно, достигая предельной величины. Кроме того, из сопоставления данных рис. Исследованиями Баркана Д.