автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Деформируемость железнодорожных насыпей на слабых основаниях, усиленных геосинтетическими материалами в условиях Дальнего Востока

ВАЛЬЦЕВА Татьяна Юрьевна

ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ НА СЛАБЫХ ОСНОВАНИЯХ, УСИЛЕННЫХ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ В УСЛОВИЯХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Специальность 05.22.06 - Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 \Ш 2011

Хабаровск 2011

4845761

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университ путей сообщения» (ДВГУПС).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пиотрович Алексей Анатольевич

кандидат технических наук Петряев Андрей Владимирович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Сибирский государственный

университет путей сообщения»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кудрявцев Сергей Анатольевич

Защита состоится 20 мая 2011 года в 10 часов 00 мин ауд. 204 на заседании ди сертационного совета ДМ 218.003.06 при ГОУ ВПО «Дальневосточный государс венный университет путей сообщения» по адресу: 680021, Хабаровск, ул. Серыш ва, д. 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Дальневосто ный государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан_апреля 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим н правлять в адрес диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

Кулинич Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие инфраструктуры Дальневосточного региона с ерспективой развития железнодорожного транспорта на период до 2030 года свя-ано с освоением природных ресурсов северных регионов, а также созданием Пор-овой особой экономической зоны (ПОЭЗ) Советской Гавани на базе морского орта с мощным развитием станционных парков и железнодорожных путей, что редъявляет повышенные требования к проектированию, строительству и реконст-укции земляного полотна.

При этом строительство и эксплуатация железных дорог в условиях Дальнево-точного региона связаны со сложными природно-климатическими и инженерно-еологическими условиями, которые способствуют возникновению и развитию раз-ичных видов деформаций. Стабилизация земляного полотна в этих условиях тре-ует дополнительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Общие деформации земляного полотна по состоянию на конец 2010 г. по сети елезных дорог Российской Федерации составляют 6% от ее общей протяженности, на ДвостЖД - 23,9%. При этом осадки земляного полотна на слабых основаниях, том числе при протаивании вечномерзлого грунта составляют 10,67%.

Стабилизация земляного полотна на слабых основаниях требует принятия целе-аправленных конструктивно-технологических решений для усиления самого зем-яного полотна и его основания, а также грамотного расчетного и экономического боснования для их принятия.

В настоящее время на железных дорогах для обеспечения безопасности и беспе-ебойности движения поездов на участках со слабыми основаниями проводят раз-ичные противодеформационные мероприятия, в том числе использование геосин-тических материалов для усиления земляного полотна, чаще всего без расчета их боснования. Очевидно, что для применения новых конструктивных решений с ис-ользованием геосинтетических материалов необходима разработка методик расче-их взаимной работы с упрочняемым грунтом земляного полотна и оснований. Таким образом, разработка методики расчетного обоснования новых конструк-вных решений по усилению земляного полотна и его оснований с использовани-м геосинтетических материалов является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка етодики расчетного обоснования мероприятий по усилению насыпей железных орог на слабых основаниях для обоснования проектных решений при строительст-и реконструкции в условиях Дальневосточного региона. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- выполнен анализ основных направлений исследования напряженно-деформи-ванного состояния железнодорожных насыпей на слабых основаниях;

- разработана методика расчетного обоснования взаимодействия геосинтетиче-

их материалов с грунтами насыпей и их оснований, позволяющая учитывать па- \__/

метры их совместной работы при численном моделировании;

- выполнены лотковые эксперименты в лабораторных условиях для уточнения араметров численных моделей и методики расчетного обоснования усиления reo-

синтетическими материалами железнодорожных насыпей в сложных инженеры геологических условиях.

-подтверждены параметры требуемой длительной прочности конструкции н слабом основании, усиленной геосинтетическими материалами на экспериментал ном участке ДвостЖД на ст. Дюанка в соответствии с разработанной методико расчетного обоснования.

- выполнена апробация методики расчетного обоснования при выполнени НИР, результаты исследований которых внедрены в рабочие проекты при обосн вании конструктивных решений по стабилизации земляного полотна.

Методика исследований. Для решения поставленных в работе задач проведен расчетно-теоретические исследования, лотковые испытания в лабораторных уел виях и натурные экспериментальные исследования.

В работе использованы методы численного моделирования и математическо статистики.

Эксперимент выполнен в большом грунтовом лотке лаборатории кафедры № 1 механики грунтов Военно-технического университета железнодорожных войск г. Санкт-Петербурге.

Полевые исследования напряженного состояния в конструкции усиления нась пи и слабого основания выполнены в процессе реконструкции ст. Дюанка Дальн восточной железной дороги на ПК 4116+2,45 и ПК 4118+2,35.

Научная новизна. На основе результатов анализа расчетно-теоретических и следований выявлен мембранный эффект, создаваемый высокопрочными геосинт тическими материалами, позволяющий снижать напряжения и уменьшать деформ ции насыпей и оснований армированных ими.

Разработана новая методика расчетного обоснования взаимодействия геосинт тических материалов с грунтами насыпей и их оснований, позволяющая учитыва параметры их совместной работы.

Получена зависимость изменения напряженного состояния усиленной геосинт тическими материалами насыпи и слабого основания от воздействия поездных н грузок.

Личный вклад автора. Все основные исследования, включая постановку цел и задач работы, обоснование методик исследований, интерпретацию и обобщен полученных результатов, лабораторные и полевые эксперименты выполнены авт ром лично. Участие автора подтверждается значительным числом публикаций теме диссертации, а также результатами апробации на научных конференциях.

Достоверность научных результатов подтверждается корректностью прим нения современных приборов и использования стандартных методов статистич ской обработки результатов исследований, достаточной для практики сходимость численных расчетов с полученными результатами экспериментальных и численнь исследований.

Практическое значение работы. Методика расчетного обоснования позв ляет применять ее для разработки проектных решений усиления геосинтетич скими материалами насыпей на слабых основаниях при проектировании, стро тельстве и реконструкции линейных сооружений.

Внедрение результатов работы. Результаты работы по изучению напряженно-еформированного состояния и определению рациональных параметров конструк-ий, обеспечивающих эксплуатационную надежность земляного полотна ст. Дюан-а Дальневосточной железной дороги внедрены при разработке проектно-сметной окументации по строительству в 2008 г. и при выполнении строительных работ в 009 г. по ст. Дюанка ДВЖД.

На защиту выносятся:

- методика расчетного обоснования конструкции, армированной геосинтетиче-кими материалами.

-численное моделирование напряженно-деформированного состояния насыпи, силенной геосинтетическими материалами.

-лабораторные и полевые исследования напряженно-деформированного со-тояния насыпи, усиленной геосинтетическими материалами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и добрены на региональных, российских и международных конференциях: на регио-альной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-техни-еские проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 8-19 апреля 2006 г.), ДВГУПС; третей научно-технической конференция с между-ародным участием. «Современные проблемы проектирования, строительства и ксплуатации железнодорожного пути». Чтения, посвященные памяти Г.М. Шаху-янца (Москва, 01-02 ноября 2006 г.) МИИТ; International Workshop on Scrap Tire erived Geomaterials «Opportunities and Challenges» (Japan, Yokosuka, March 23-24, 007); 5-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-ехническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 7-19 апреля 2007 года), ДВГУПС; семинаре-совещании по обеспечению надежно-ти строящихся сооружений железнодорожной линии Томмот - Кердем на участке ледового комплекса». (Якутск, 11-12 сентября 2007 г.); 45-й Международной на-чно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работ-иков и представителей академической науки (Хабаровск, 7-9 ноября 2007 г.), ВГУПС; Всероссийской научной конференции «Научно-технические проблемы ранспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 22-24 апреля 2008 г.), ВГУПС; Ninet International Conference On Permafrost «Permafrost on a Warming Pla-et: Impacts on Ecosystems, Infrastructure and Climate» (University of Alaska Fairbanks, ne 29 - July 3, 2008); второй региональной научно-практической конференции Проблемы земляного полотна железных дорог и автомобильных дорог в условиях ибири» (Новосибирск, 22 апреля 2010 г.), СГУПС; Международной конференции о геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство» (Санкт-етербург, 16-19 июня 2008 г), ПГУПС; The 3rd International Geotechnical Sympo-um on Geotechnical Engineering for Disaster Prevention and Reduction (China, Harbin, ly 22-25, 2009 г.); конференции, посвященной 100-летию со дня рождения про-ессора НИИЖТа (СГУПС), доктора геолого-минералогических наук Федора Анд-еевича Никитенко «Инженерная геология, основания и фундаменты» (Новоси-ирск, 15-16 декабря 2010 г.), СГУПС.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 24 научных работы, них три статьи в источниках, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пят глав, выводов, библиографического списка и приложений. Объем работ составля 149 страниц машинописного текста, включает 78 рисунков, 8 таблиц и библиогр фический список из 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулир ваны цели, задачи и методика исследований, показана научная новизна и практич ское значение работы. Обоснован выбор принятой к разработке темы диссертаци указаны главные принципы и инструменты исследований, а также информационн и экспериментальная базы.

В первой главе выполнен анализ основных направлений исследования напр женно-деформированного состояния насыпей железных дорог и их оснований.

Анализ научных исследований напряженно-деформированного состояния зем ного полотна железных дорог и их основания, выполненных Амаряном Л.С., Вяловы С.С., Етимовым Т.Г., Ксенофонтовым А.И., Сельченок В.П., Строгановым A.C., Яко левой Т.Г., Стояновичем Г.М., Виноградовым В.В., Карпущенко Н.И., Смол1 ным Ю.П. и другими учеными показал, что уровень и характер распределения напр жений и деформаций всей конструкции зависит от свойств слоев грунта, залегающи в основании.

Изучение научных исследований по использованию численных методов расч та напряженно-деформированного состояния сооружений, выполненных Вял вым С.С., Зарецким Ю.К., Крыжановским A.JL, Дидухом Б.И., Федоровским В.Г Фадеевым А.Б. и другими учеными показало, что в современных условиях наиб лее целесообразным методом расчета напряженно-деформированного состояния н сыпи и основания является численное моделирование методом конечных элемент в упругопластической постановке.

Обзор работ по применению различных геоматериалов в конструкциях землян го полотна и его основания, выполненных Петряевым A.B., Серединым А.И., Бла ко A.C., Бушуевым М.В., Козловым A.B., Журавлевым И.Н. и другими авторами п казал, что в настоящее время применение геосинтетических материалов в констру циях земляного полотна с целью улучшения свойств грунтов интенсивно исслед ется, но еще малоизученно в сложных инженерно-геологических и климатически условиях Дальневосточного региона.

Выполненный анализ позволил определить направление научных исследовани необходимых для решения поставленных задач.

Во второй главе рассмотрены исходные положения численного моделировани численная реализация упругопластической модели слоистых оснований и алгорит упругопластического решения программного комплекса. Разработана новая мет дика расчетного обоснования включения в упругопластическое решение геосинт тических материалов. Приведены основные параметры геосинтетических матери лов, используемых в данной работе: их свойства, физико-механические характер стики и принцип их работы.

Численное моделирование работы конструкций железнодорожных насыпей на лабых основаниях реализует упругопластическое решение методом конечных эле-ентов с использованием процедуры «начальных напряжений».

При решении упругопластической задачи (плоская деформация) используется хема идеально-пластической среды с критерием прочности Кулона:

^ = -\/(ах -СТу)2 + (СТх + СГу)зН1ф-2сС05ф = О,

де <тх

ту; - осевые напряжения; ф - угол внутреннего трения; с-удельное цепление.

Для рассматриваемой среды основные параметры границы предельной поверхности с,ф постоянны и не зависят от накопленной пластической деформации. При остижении предельной поверхности { происходит равнообъемное течение, и пла-тический потенциал Б параллелен гидростатической оси. При выходе за критерий редельного состояния на каждом цикле итерации поверхность текучести совпадает поверхностью начала пластичности, таким образом, приращение пластических еформаций происходит в результате нейтрального нагружения.

При идеализации модели грунтового основания связь между напряжениями и еформациями описывается законом Гука, (область I, рис. 1), который для условий лоской деформации может быть записан в виде:

о, =

Е'(е,+у'83)

-V2)

(1

Е'(Ез+у'е,)

О

-V2)

де Е и у плоские аналоги модуля Юнга и ко-ффициента Пуассона.

Область I в зоне растяжения ограничивается апряжением ст3 = стр, а в области сжатия - кри-

ерием прочности Кулона.

Относительные деформации определяются с спользованием уравнений Коши:

Е„ = ■

ш

Эх дМ

у ду ду дх

Рис. 1. Схема к определению теоретических напряжений в упругопластической модели грунта

упругие напряжения по закону Гука, которые суммируются с ранее накоплен-ыми.

Далее по формулам поворота осей вычисляются главные суммарные напряже ния и их направления:

2

Иож +z°y)±A/Œ>4-iay)2+4(iTxy)2] ;

1 ♦ /■ \ <x = -arctg(--ф—),

2 1«тх-1ау

где а - угол между о, и осью х.

Затем производится их сравнение с границами текучести (см. рис. 1). Если оп ределяемая главными напряжениями ст^, af точка попадает в пределы области уп ругости I, то это значит, что элемент находится в упругом состоянии, и корректи ровки напряжений не требуется.

Если точка суммарных напряжений попадает в область II (основная зона пл стичности), то рассчитываются теоретические напряжения.

Если точка суммарных напряжений попадает в зону III, то теоретические на пряжения принимают значения а^ = Rc, о( = 0. Элемент при этом будет разорван направлении действия напряжения <т3, а напряжения с, снизятся до уровня сопро тивления грунта на одноосное сжатие.

Для области IV, в которой напряжения о, не превосходят сопротивления одно

осному сжатию, aj = af, ст^ = 0.

Для области V, у которой элемент будет разорван по всем направления af = ст^ = 0.

Основным преимуществом разработанной модели грунтового основания являе ся то, что она учитывает природное напряженное состояние массива, его весомост базируется на основных характеристиках свойств грунтов (Е, v, у, с, <p, IL), опред ляемых по стандартным методикам Российской Федерации.

В данном исследовании напряженно-деформированного состояния земляног полотна железных дорог и его основания используется высокопрочный тканны геотекстиль и двухосная интегральная георешетка.

Геотекстиль представляет собой полимерный текстильный материал, которы широко используется в геотехническом, гидравлическом и транспортном инженер ном строительстве. При строительстве железных дорог геотекстиль образует разд лительный слой между нижележащим грунтом и балластом, создавая мембранны эффект и повышая несущую способность конструкции.

Георешетки - интегральный материал, изготавливаемый из полиэтилена ил полипропилена, который широко применяется для армирования зернистых грунтов

Основным свойством интегральных георешеток является способность ограни чивать горизонтальные перемещения частиц грунта с образованием геокомпозита перераспределять пиковые напряжения в конструкции земляного полотна и основ ния железных дорог, благодаря чему снижается деформативность и повышается не сущая способность сооружения.

Работа прослойки из геосинтетического материала в конструкции насыпи в ви-е полотна или обоймы предполагает повышение несущей способности основания а счет проявления мембранного эффекта.

Поэтому, приняв за основу идею, предложенную Григорьевым П.Я., для учета аботы геосинтетического материала с целью усиления слабых оснований насыпей ыявлен мембранный эффект и разработана методика расчетного обоснования.

При воздействии нагрузки часть напряжений воспринимается полотном геосин-етического материала, а часть грунтом основания:

Де °нас ~ напряжения от насыпи на уровне ее подошвы, МПа; стм - напряжения, вос-ринимаемые мембраной, МПа; ст0 - напряжения, воспринимаемые основанием, МПа.

По имеющейся осадке насыпи без усиления В„ас, рассчитанной по стандартной етодике и напряжениям от насыпи на уровне ее подошвы а„ас, определяют коэф-ициент постели:

а

£ _ нас

^нас

Предполагается, что полотно геосинтетического материала повышает жест-ость при прогибе за счет заанкеривания краевых частей и в таком состоянии спо-обно частично разгружать основание. Жесткость заанкеренной прослойки (модуль пругости при прогибе) определяется на основе приведенного модуля деформации, оторый зависит от заданных производителем параметров материала:

Е„ =-

(^2 +Рщс|)

(е2-Е1И\уиГгт1,-\¥го|)

де - ширина ребра вдоль полотна, м; 1т(1 - толщина ребра, м; \уГ01 - ширина ру-она, м; Рт(1 - ширина отверстия ячейки, м; Рь Р2 - разрывная нагрузка при 2% и 5% длинении соответственно, кН (принимается по данным производителя геомате-иалов); £ь е2 - удлинение материала: £ь= 2%, в2 = 5%.

Приведенная толщина геосинтетического полотна определяется:

XV . t

и =-

Ка+Рга(1)

Геосинтетический материал зависит и от его жесткости, которая определяется:

Б

де 1х и 1у - размеры полотна, м; К - коэффициент, учитывающий заанкеривание раевых частей (замкнутая или незамкнутая обойма, полотно без заанкеривания и .д.); Б - цилиндрическая жесткость, которая определяется по формуле

Е I3

12(1 -ц2)'

где Ет - модуль упругости полотна при прогибе, МПа; 1т - толщина полотна, м; ц коэффициент Пуассона.

Допуская, что осадка основания и прогиб полотна геосинтетического материал равны (50 = 5т), с учетом напряжений насыпи и деформаций заанкеренного полот на, разгружающее действие мембраны выражается коэффициентом усиления:

Рис. 2. Схема растяжения

образца геоматериала

К, =1 —

1

1 + .1С

Осадка насыпи, усиленной геосинтетическим материало определяется по выражению:

^нас _

°нас Кв

По вычисленным модулю деформации и приведенной тол щине геосинтетического полотна, с учетом заданной производи телем разрывной нагрузки, проведено численное моделировани образца геоматериала. На рис. 2 представлена схема растяжени образца геоматериала. На рис. 3 представлены результаты чис ленного моделирования образца геоматериала.

СП

н...../-.....о......

ГХ^РЛ л 1 ■У V-' \ Л г х-Х-

-002" *-------\ I / \ I у \ I

......

Г~тЧ / 1 V

' 7

Рис. 3 Результаты численного моделирования образца геоматериала: а - при разрывной нагрузке Г] = 11 кН, Е1 = 2%; б - при разрывной нагрузке ?2 ~ 21,6 кН, £г= 5%

Полученные деформации соответствуют относительному удлинению материал указанному производителем.

Разработанная методика включения в расчетную схему численного моделиро вания геоматериалов позволяет корректно выполнять расчетное обоснование конст рукций усиления железнодорожных насыпей и их оснований.

В третьей главе приведены результаты лабораторных испытаний усиления на сыпей в грунтовом лотке и численное моделирование работы насыпей.

Модельные испытания выполнены в большом грунтовом лотке лаборатории № 1 механики фунтов Военно-технического университета железнодорожных войск

и

анкт-Петербурга. Лоток представ-яет собой железобетонный резер-уар с размерами емкости грунта плане 300x400 см и глубиной 03 см. Для передачи испытатель-ой нагрузки на модель верхнего троения пути лоток обустроен сис-емой металлических балок.

В качестве грунта для проведе-тя модельных испытаний исполь-овался песок средней крупности, оделировалась насыпь, располо-енная на косогоре (рис. 4).

Схема установки марок для ре-истрации деформаций приведена а рис. 5.

Нагружение модели осуществля-ось гидравлическим домкратом одели НГР 7035. Армирующая ин-егральная георешетка марки «Те-ах» имеет размер ячеек 10><10мм.

Приборы, регистрирующие де-ормации: теодолит 2Т30М, № 2094; ивелир НЗК, № 1942.

Конструкция насыпи возводи-ась согласно принятым размерам, агрузка прикладывалась ступен-ато до критерия условной стаби-изации деформации, равной 0,1 см а каждой ступени. После каждого агружения регистрировались го-изонтальные и вертикальные пе-емещения марок.

Выполненные лабораторные экс-1ерименты моделировались мето-ом конечных элементов по пред-оженным численным геотехниче-ким моделям. Расчетная схема силенной конструкции представ-ена на рис. 6.

Численное моделирование ис-ледуемых конструкций проводились ри испытаниях в лотке, для моделей и материалами.

¡7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777

Рис. 4. Модель насыпи на косогоре

Рис. 5. Схема установки марок для регистрации деформаций

Рис. 6. Расчетная схема конструкции: 1 - прикладываемая нагрузка; 2 - штамп; 3 - песок средней крупности; 4 - оттаявшая прослойка текучего суглинка; 5 - жесткое основание; 6- георешетка

в той же последовательности нагружения, как без усиления и с усилением геосинтетически-

По результатам лоткового эксперимента и численного моделирования построе ны графики зависимости осадки от приложенной нагрузки (рис. 7, 8).

47,82 95,24 136,91 189,29

Давление, кПа -Марка 1 Марка 2 Марка 3 Марка 4

Рис. 7. Вертикальные деформации насыпи без армирования: а - лабораторный эксперимент; б - численное моделирование

1 и

XV 1" ! —

1 ^ ! 1—;

_1_1

1 1 1

47,62 -Марка 1 -

114,23 Давление, кПа

192,88 289,06

Марка 3 Марка 4

_Нагрузкха, кН_

¡-♦-Точка 1 Точка 2 Точка 3 ♦Тонка 4|

Рис. 8. Вертикальные деформации геотехнической модели насыпи с армированием: а - лабораторный эксперимент; б - численное моделирование

Исходя из анализа полученных результатов лабораторного эксперимента уста новлено, что при усилении насыпи геосинтетическими материалами, конструкци выдерживает нагрузку на 40 % выше, чем без усиления.

Даже при более высоких нагрузках в насыпи, армированной георешеткой, де формации на 25% меньше, чем в насыпи, не усиленной данным материалом.

Анализ полученных результатов лоткового эксперимента в сравнении с числен ным моделированием показывает, что вертикальные деформации имеют расхожде ние до 15%, горизонтальные до 20 %.

Для подтверждения достоверности модели насыпи, усиленной геоматериалами проведено сравнение результатов НДС численного моделирования с результатам штамповых испытаний конструкции на торфяном основании, выполненных Чинчи ковым Н.Б. На рис. 9 представлена схема насыпи.

Результаты осадок насыпи при штамповых испытаниях и численном моделиро вании приведены на рис. 10.

Расхождения результатов штамповых испытаний и численного моделировани составляют до 14%.

I 13

ось пути

Рис.9. Схема насыпи: а - при штамповых испытаниях. 1, 2, 3,4, 5,6- месдозы; б - при численном моделировании; I - штамп: 2 - песок средней крупности: 3 - торф; 4 - нагрузка; 5 - обойма

На рис. 11 приведены результаты вертикальных напряжений при штамбовых испытаниях и численном моделировании.

Результаты измеренных вертикальных напряжений, полученных при 1нтамповых испытаниях и геотехническом моделировании показали, что расхождение результатов составляет не более 15%. Таким образом, достоверность разработанной расчетной одели насыпи обоснована. В армированной конструкции, воспринимающей на 40% больше нагрузки, деформации значительно меньше, чем в неусиленной. Это говорит об эффективности использования геоматериалов в железнодорожном строительстве и реконструкции транспортных объектов.

884 1237 1590 1944 2474 3004 3534 4064 4771 5478 6361 Сосредоточенная нагрузка, передающаяся на цламп. кг -*-Штамповые испытания -»-Численное моделирование

Рис. 10. Зависимость осадки от приложенной нагрузки в конструкции с обоймой

884 1237 1390 1944 2474 3004 3534 4064 4771 5478 6361 Сосредоточенная нагрузка, передающаяся на иламп, кг.

Месдоза №1 -Месдоза №6 Месдоза №3

Месдоза №4 ■*■ Месдоза №5 Месдоза №2

1237 1590 1944 2474 3004 3534 4064 4771 5478 6361 Сосредоточенная нагрузка, передающаяся на иламп, кг. -•-Точка №2 -»-Точка №1 -*-Точка НаЗ -■-Точка №4 -»-Точка №6 -Точка №5

Рис. I I. Зависимость напряжений от приложенной нагрузки в конструкции с усилением в виде обоймы при: а - штамповых испытаниях; б - численном моделировании

В результате численного моделирования лабораторных экспериментов получена юстаточная для практики сходимость результатов деформаций и напряжений на-ыпи с упругопластическим решением методом конечных элементов.

Таким образом, лотковыми экспериментами в лабораторных условиях уточнены параметры предложенной модели и разработанной методики расчетного обосновав ния усиления железнодорожных насыпей на слабых основаниях геосинтетическим^ материалами.

В четвертой главе выполнено обоснование технической эффективности ис-1 пользования геосинетических материалов при усилении насыпей железных дорог с применением метода численного моделирования, проведены натурные эксперимент тальные исследования результатов усиления конструкции насыпи на слабом основании участка ДвостЖД, выполнена статистическая обработка полученных экспе^ риментальных данных.

Применение упругопластической модели конструкции с использованием разра ботанной методики расчетного обоснования для исследования конструкций на слабых основаниях в сложных условиях Дальневосточного региона оценено исходя из результатов полевых экспериментов, выполненных на ст. Дюанка Дальневосточной железной дороги в 2010 г.

В качестве одной и; усиливающих конструкций исследована конструкция и: высокопрочных геосинтети! ческих материалов в виде обоймы, приведенная ш рис. 12 (опытный участок).

Для проведения сравнив тельного анализа также иссле дована конструкция без уси ления (контрольный участок)| представленная на рис. 13.

Выполнено численное moJ делирование конструкций не ПК 4116+2,45 и ПК 4118+2,32 для земляного полотна без усиления и с усилением в виде обоймы с нагрузками oí подвижных единиц обращаю щегося на участке подвиж ного состава (локомотивь 2ТЭ10В, ЗТЭ10В, 4-осны полувагоны, порожние 4-ос1 ные полувагоны, пассажир ские вагоны, 4-осные цистер ны, контейнеры и платфор; мы), которое позволило оп ределить величины верти кальных и горизонтальные

Рис. 12. Расчетная схема конструкции с усилением на ПК 4116+2,45: I - скальный грунт; 2 - супесь со щебнем; 3 -песчано-гравийно-галечниковый грунт; 4 - торф; 5 - суглинок мягкопластичный с галькой; 6 - песок мелкий; 7 -обойма из тканного геотекстиля; 8 - интегральная двухосная георешетка; 9 - датчики измерения напряжений

Рис. 13. Расчетная схема конструкции без усиления на ПК 4118+2,325; 1 - скальный грунт; 2 - супесь со щебнем; 3 -песчано-гравийно-галечниковый грунт; 4 - торф; 5 - насыпной грунт; 6 - супесь пластичная; 7- гравийный грунт; 8 -песок мелкий; 9— интегральная двухосная георешетка; 10 — датчики измерения напряжений

напряжений для дальнейшего сравнения их с результатами полевых экспериментов.

Полученные эпюры вертикальных и горизонтальных напряжений конструкции |с усилением и без усиления под нагрузкой от движущегося локомотива ЗТЭ10М представлены на рис. 14, 15.

Рис. 14. Эпюра вертикальных напряжений в подрельсовом сечении конструкции. кПа: а- с усилением; б - без усиления

Рис. 15. Эпюра горизонтальных напряжений в подрельсовом сечении конструкции, кПа: а - с усилением; б- без усиления

Для подтверждения результатов численного моделирования рекомендуемых инструкций по усилению земляного полотна на объекте ст. Дюанка ДвостЖД оборудованы два опытно-экспериментальных поперечных сечения, которые отличают-;я друг от друга по характеру геологического строения и несущей способности и ¡ариантам их усиления:

1. Поперечный профиль на ПК 4116+2,45 (рис. 16) является наиболее сложным. Это связано с резким отличием грунтов, расположенных по разные стороны оси пу-[и, что предопределяет их различные свойства, и следовательно, поведение под на-рузкой. Данная конструкция усилена двумя обоймами из высокопрочного тканного еотекстиля, расположенными в различных плоскостях и интегральной двухосной еорешеткой, уложенной в основании балластной призмы.

2. Поперечный профиль на ПК 4118+2,32 (рис. 17) характеризуется наличием ма-юмощной толщи слабого грунта, не представляющей серьезной опасности для экс-

плуатации сооружения, а также наличием прослоя пластичной супеси, образующей клин. В данном случае для усиления конструкции была использована только инте] тральная двухосная георешетка, располагающаяся в основании балластной призмы.

Рис. 16. Поперечный профиль конструкции на ПК 4116+2,45: 1 - интегральная двухосная георешетка в основании балластной призмы: 2- датчики давления: 3 -контейнер для кабеля; 4 - обойма из тканого геотекстиля; 5 - торф: б - песчано-гравийно-галечниковый грунт: 7- мелкий песок; 8 - суглинок мягкопластичный с галькой

3 I 2

5.30 1 5.30 2 3

„40 40^ йи ч/

""'Ф' i. 3 •< : н / ? * / : ^ * * ' 4'

Рис. 17. Поперечный профиль конструкции на4118+2,32: / -интегральная двухосная георешетка в основании балластной призмы; 2 - датчики давления; 3 - контейнер для кабеля; 4 - торф; 5 - супесь пластичная; 6 - насыпной грунт; 7 - гравийный фунт; 8 - песок мелкий

Для исследования напряженного состояния конструкции земляного полотн использовались месдозы ЦНИИСК диаметром 30 мм с тензорезисторными преобра зователями. До начала эксперимента была проведена тарировка датчиков npi помощи электрического динамометра эталонного 3-го разряда, типа ДЭСЭ-35И, блоком регистрации. При проведении полевых экспериментов для измерени.| сигналов от месдоз применялась тензостанция «Тензо 16 USB» с возможности; запуска от внешнего сигнала.

Установка датчиков - преобразователей давления для регистрации динамиче ских напряжений в подрельсовом сечении на глубине от основной площадки 1,3 i на ПК 4116+2,45 и ПК 4118+2,32 по проектному пикетажу выполнена в август 2009 г.

В августе 2010 г. были проведены измерения и зарегистрированы напряжения о| нагрузок.

На ПК 4116+2,45: локомотив ЗТЭ10М; локомотив 2ТЭ10В; четырехосные полу-Ьагоны, груженые углем; четырехосные цистерны; платформы и контейнеры.

На ПК 4118+2,32: локомотив ЗТЭ10В; локомотив 2ТЭ10В; мотовоз; четырехосные полувагоны; четырехосные цистерны.

Скорость подвижных единиц по обоим сечениям составила 37-42 км/ч.

Для каждого прохода нагрузок получены осциллограммы вертикальных и горизонтальных напряжений в конструкции без усиления и с усилением.

Полученные осциллограммы вертикальных напряжений при проходе основных чагрузок в конструкциях с усилением и без усиления представлены на рис. 18.

Рис. 18. Осциллограммы вертикальных напряжений конструкции при проходе локомотива ЗТЭ10М, кПа: а - с усилением: б - без усиления

20,0

На рис. 19 представлена осциллограмма горизонтальных напряжений при проходе локомотива в конструкции без усиления.

Анализ полученных осциллограмм позволил определить, что максимальные вертикаль-ше напряжения в конструкциях с усилением и рез усиления при проходе локомотива ЗТЭ10М ¡оставляют 66 кПа и 50 кПа соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения в конструкции без усиления при проходе локомотива 2ТЭ10М составляют 16 кПа.

На рис. 20, 21 представлены максимальные вертикальные и горизонтальные на-[ряжения в конструкциях с усилением по численному моделированию, при стати-тической обработке экспериментальных данных, а также полученные непосредст-енно в ходе эксперимента.

Рис. 19. Осциллограмма горизонтальных напряжений при проходе локомотива 2ТЭ1 ОМ

с 80

I 60

01 40

*

£ 20 с

« 0

70 68 66 68 65 63 72 70

___"" ОО -^^ ™

Ш0Ш ¡!ЙЙКИ

Локомотив Четырехосная Четырехосный цистерна полувагон

О Численное моделирование ■ Статистичекая обработка □ Экспериментальные данные

X Локомотив Четырехосная Четырехосный

цистерна полувагон

□ Численное моделирование ■ Статистическая обработка

□ Экспериментальные данные

Рис. 20. Сравнительные характеристики максимальных вертикальных напряжений конструкции, кПа: а - с усилением; б - без усиления

На основании обработки экспериментальных данных получена графическая за; висимость изменения напряженного состояния усиленного земляного полотна г слабого основания от воздействия поездных нагрузок, представленная на рис. 22.

I „ 1 ie

116 гпи——ruin— В

VI'I я Ш I I ■ I

^ Локомотив Четырехосная Четырехосный

цистерна полувагон

□ Численное моделирование ■ Статистическая обработка П Экспериментальные данные

Рис. 21. Сравнительные характеристики максимальных горизонтальных напряжений в конструкции без усиления, кПа

21В 230 240 250 260 270 280 290 300| Нагрузка, кН/ось

Рис. 22. Графическая зависимость изме нения напряженного состояния усиленно| го земляного полотна и слабого основани«: от воздействия поездных нагрузок

Полученная зависимость изменения напряженного состояния усиленного зем( ляного полотна и слабого основания от воздействия поездных нагрузок может быт/ использована проектировщиками для предварительной оценки возможных возни' кающих полных вертикальных напряжений в конструкциях, предполагающих из усиление геосинтетическими материалами.

Таким образом, исходя из анализа графиков сравнения максимальных верти| кальных и горизонтальных напряжений, выявленных в результате численного мо делирования и по экспериментальным данным, получена достаточная для практику сходимость результатов, максимально отличающаяся на 15% и 20% соответственно Упругопластическая модель земляного полотна при использовании разработан] ной методики расчетного обоснования, для расчета конструкций транспортных со оружений с применением геоматериалов дает хорошую сходимость с данными по| левых экспериментов и может быть рекомендована к использованию при проекта ровании, строительстве и реконструкции земляного полотна железных дорог и еН основания в сложных природно-климатических и инженерно-геологических уело виях Дальневосточного региона.

В пятой главе выполнена апробация методики расчетного обоснования при вы полнении НИР, результаты исследований которых внедрены в рабочие проекты прг обосновании конструктивных решений по стабилизации земляного полотна в уело виях Дальневосточного региона. ,

1. Исследование напряжённо-деформированного состояния земляного полотн железнодорожной линии на многолетнемёрзлых грунтах выполнено на пример: участка пускового комплекса Томмот-Кердем (км 651+000 - км. 670+000) железнс] дорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск.

Исследование проведено для максимального уменьшения объёмов вырезки ' замены льдистых суглинков основания.

Численное моделирование выполнено для трех вариантов проектных решений. 1. С заменой грунтов основания.

2. Без замены грунтов основания, с усилением нижней части земляного полотна обоймой из высокопрочного геосинтетического материала.

| 3. Без замены грунтов основания, с усилением нижней части земляного полотна обоймой и балластного слоя двухосной интегральной георешёткой (рис. 23).

к|с. 23. Расчетная схема: а - с заменой грунтов основания; б - без замены грунтов основания, с

усилением нижней части земляного полотна обоймой, балластного слоя интегральной георешёткой: 1 - песок средней крупности; 2 - суглинок легкий пылеватый. при оттаивании мягкопластич-мый; 3 - суглинок легкий пылеватый. при оттаивании текучий; 4 - мерзлый грунт; 5 - обойма из геосинтетического материала; 6 - интегральная георешетка

Полученные результаты. Применение в сооружении усиливающего элемента в риде обоймы из высокопрочного геосинтетического материала и устройство на ос--ювной площадке композитообразующей прослойки из интегральной двухосной георешётки позволяют отказаться от замены грунтов основания, снизить вертикальные реформации основной площадки до 38%, а горизонтальные деформации до 47%, в результате чего возможно уменьшить досыпку в запас по ширине и высоте и исклю-1ить полностью из объёмов работ на данном участке замену грунтов основания.

2. Разработка мероприятий по стабилизации насыпи на слабом основании с 1рименением современных геотехнологий на участке линии Корсаково - Ноглики Сахалинской железной дороги на ПК 1811+80.00 в сложных инженерно-геологических условиях о. Сахалин.

Исследование проведено для получения рациональной конструкции земляного юлотна, усиленного геосинтетическими материалами на слабом основании в слож-шх инженерно-геологических условиях о. Сахалин.

Численное моделирование выполнено для двух вариантов конструкций.

1. Без усиления.

2. С устройством врезного каменного зуба и использованием конструктивных лементов из геосинтетических материалов (рис. 24).

Полученные результаты. Применение в конструкции одноосной и двухосной ■еорешетки, а также устройство каменного врезного зуба позволяют снизить верти-:альные деформации основной площадки до 30%, а горизонтальные до 50%.

Кроме приведенных, выполнено еще несколько исследований, результаты ко-чзрых внедрены в рабочее проектирование различных объектов линейных соору-кений.

!

() 300 кН 0<ь

Рис. 24. Расчетная схема: а - без усиления; б - с усиливающими конструктивными элементами: 1 - щебеночный балласт; 2 - суглинок тугопластичный; 3 - гравийно-галечниковый грунт с песком; 4 - песчано-гравийная смесь; 5 - каменная наброска; 6 - суглинок мягкопластичный; 7 - суглинок текучий; 8 - суглинок текучепластичный; 9 - алевролит низкой прочности выветрелый до суглинка твердого; 10 - двухосная георешетка; 11- одноосная георешетка

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследование совместной работы железнодорожного земляного полотна \ слабых оснований в сложных инженерно-геологических условиях, разработка мето дов проектирования, строительства и реконструкции железных дорог с использов^ нием новых проектных решений являются актуальной задачей для развития инфра структуры Дальневосточного региона.

2. Разработана методика расчетного обоснования взаимодействия геосинтетиче ских материалов с грунтами насыпей и их оснований, позволяющая учитывать па раметры их совместной работы;

3. Численная модель совместно с разработанной методикой расчетного обосно вания позволяет учесть основные физико-механические свойства грунтов и геом^ териалов, влияющие на напряженно-деформированное состояние конструкции.

4. Упругопластическая модель с использованием разработанной методики рас-1етного обоснования, предложенная для расчета конструкций транспортных соору-

ений с применением геоматериалов, хорошо сопоставима с результатами лабора-орных и полевых экспериментов и может быть рекомендована при проектирова-ии, строительстве и реконструкции земляного полотна железных дорог и его осно-ания в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях альневосточного региона.

5. Численное моделирование дает возможность выполнять прогноз напряженно-о состояния насыпей железных дорог и их оснований, усиленных геосинтетиче-кими материалами на основании полученной зависимости изменения напряженно-о состояния геокомпозитной среды.

6. Выполненная апробация новых конструктивных решений с использованием еосинтетических материалов при неблагоприятных инженерно-геологических ус-овиях при выполнении НИР, результаты которых внедрены в рабочее проектиро-ание, позволяет обеспечить требуемые параметры эксплуатации земляного полота и безопасность движущихся поездов.

7. Результаты исследования напряженно-деформированного состояния и опре-еления рациональных параметров конструкций, обеспечивающих эксплуатацион-1ую надежность земляного полотна внедрены при разработке проектно-сметной до-

ментации по строительству в 2008 г. и при выполнении строительных работ в 009 г. по ст. Дюанка ДвостЖД.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

Статьи в изданиях перечня ВАК Минобрнауки России

1. Берестяный, Ю.Б. Усиление пути для пропуска тяжеловесных поездов Текст] / Ю.Б. Берестяный, С.А. Кудрявцев, Т.Ю. Вальцева [и др.] // Путь и путевое озяйство : научно-популярный, производственно-технический журнал. - 2008. -о 1.-С. 27-29.

2. Берестяный, Ю.Б. Конструкции земляного полотна на слабых оттаивающих снованиях [Текст] / Ю.Б. Берестяный, С.А. Кудрявцев, Т.Ю. Вальцева [и др.] // 1уть и путевое хозяйство : научно-популярный производственно-технический жур-ал,-2008,-№4.-С. 34-36.

Статьи в других изданиях

1. Вальцева, Т.Ю. Геотехническое моделирование процесса оттаивания желез-одорожных насыпей на вечномерзлых грунтах / Т.Ю. Вальцева, Ю.Б. Берестяный

Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации земляного олотна и искусственных сооружений. Чтения, посвященные памяти Г.М. Шахунянца вторая науч.-техн. конф., 22-23 ноября 2005 г. - М.: МИИТ, 2005. - С. 65-69.

2. Кудрявцев С.А. Влияние геоматериалов на несущую способность земляного олотна / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, Т.Ю. Вальцева // Научно-технические роблемы транспорта, промышленности и образования : тр. регион, науч.-техн.

конф. творческой молодежи, 18-19 апреля 2006 г. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС 2006.-Т. 2.-С. 10-13.

3. Кудрявцев, С.А. Конструкции земляного полотна на оттаивающих вечно мерзлых грунтах Дальнего Востока / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, Т.Ю. Валь цева // Актуальные проблемы механики, прочности и теплопроводности при низки температурах. Теория и методы замораживания грунтов искусственным холодом материалы конф. ; под общей ред. В.В. Улитина. - СПб. : СПбГУНиПТ, 2006. С. 108-112.

4. Kudryavtcev S.A., Berestyanyy U.B., Barsukova N.V., Valtseva T.U. Practice о use of positive properties of geosynthetic materials on building objects in severe climati conditions of the Far East of Russia // 1st International conference on new development in geoenvironmental and geotechnical engineering. November 9-11, 2006. University о Incheon. Korea. - P. 423-427.

5. Кудрявцев, С.А. Разработка рациональных конструкций земляного полотна н слабых оттаивающих основаниях для переустройства участка железнодорожно линии Извесковая-Чегдомын / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, Т.Ю. Вальцев [и др.] // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатаци железнодорожного пути. Чтения, посвященные памяти Г.М. Шахунянца : треть науч.-техн. конф. с международным участием, 01-02 ноября 2006 г. - М. : МИИ 2006. - С. 54-57.

6. Kudryavtcev S.A., Berestyanyy U.B., Arshinskaya L.A., Zussupbekov A.Z Valtseva T.U. Developing design variants while strengthening roadbed with geomaterial and scrap tires on weak soil // International workshop on scrap tire derived geomaterial «Opportunities and challenges» National Institute for Land and Infrastructure Manag ment. Yokosuka, Japan. March 23-24,2007. - P. 117.

7. Кудрявцев, С.А. Экспериментальные исследования работы железнодорожно насыпи на торфяном основании / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, Т.Ю. Вальцев [и др.] // Вестник Архангельского государственного технического университет Серия «Строительство»: материалы междунар. науч.-практ. конф. «Городско строительство на слабых грунтах». - Архангельск: Изд-во Архангельского го техн. ун-та, 2007. Вып. 69. - С. 74- 79.

8. Вальцева Т.Ю. Исследования несущей способности геоматериалов с прим нением модельных крупномасштабных испытаний и геотехнического моделиров ния / Т.Ю. Вальцева, Н.Б. Чинчиков // Научно-техническое и экономическое с трудничество стран АТР в XXI веке : тр. Пятой междунар. науч. конф. творческо молодежи 17-19 апреля 2007 г. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. - Т. 1. С. 107-110.

9. Kudryavtcev, S.A., Berestyanyy U.B., Valtseva T.U. Reinforcement of highway embankment in weak base geomaterials // The Proceeding of the International Geotec nical Symposium "Geotechnical engineering for disaster prevention & reduction", 24-26t July, 2007 Yuzhno-Sakhalinsk, Russia, CIP Publishing of Korean Publishing Compan Seoul,2007.-P. 348-351.

10. Кудрявцев, С.А. Расчет процесса промерзания и оттаивания земляного п лотна железнодорожной линии Томмот-Кердем / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяны

.Ю. Вальцева [и др.] // Криогенные ресурсы полярных регионов : тр. междунар. онф., 18-20 июня 2007. - Салехард, 2007. - С. 125-129.

11. Berestyanyy, U.B., Kudryavtsev S.A., Valtseva T.U., Chylichkov V.N., svigunov D.G. Rational designs of the railway roadbed of thawing permafrost soils in ondition of the Far East // 8th International Symposium on Cold Region Development. SCORD 2007, September 25-27,2007. - Tampere, Finland. 2007. - P. 206-212.

12. Берестяный, Ю.Б. Результаты исследований надежности транспортных объ-ктов, строящихся с использованием современных геосинтетических материалов на шоголетнемерзлых основаниях / Ю.Б. Берестяный, С.А. Кудрявцев, Т.Ю. Вальцева и др.] // Обеспечение надежности строящихся сооружений железнодорожной лиши Томмот-Кердем на участке «ледового комплекса» : материалы семинара-овещания 11-12 сентября 2007 г. - Якутск - С. 145-148.

13. Вальцева, Т.Ю. Исследования несущей способности насыпи, усиленной гео-(атериалами в лотке / Т.Ю. Вальцева, С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный // Иннова-ионные технологии - транспорту и промышленности : тр. 45-й Междунар. науч,-ракт. конф. ученых транспортных вузов, инженерных работников и представите-ей академической науки 7-9 ноября 2007 г. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. -. 1.-С. 57-61.

14. Кудрявцев, С.А. Моделирование работы насыпи, усиленной геосинтетичес-ими материалами на оттаивающих и вечномерзлых основаниях / С.А. Кудрявцев,

.Б. Берестяный, Т.Ю. Вальцева // Геотехника: научные и прикладные аспекты троительства надземных и подземных сооружений на сложных грунтах : межвуз. ематический сб. тр. - Санкт-Петербургский гос. архитектурно-строит. ун-т, 2008. . 83-88.

15. Кудрявцев, С.А. Обеспечение прочности земляного полотна и оттаивающего снования железнодорожной линии Томмот-Кердем при использовании высоко-рочных геосинтетических материалов / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, .Ю. Вальцева // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и бразования : тр. Всерос. науч. конф., 22-24 апреля 2008 г. В 6 т. ; под общ. ред. .С. Шварцфельда. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. - Т. 2. - С. 6-10.

16. Вальцева, Т.Ю. Современные геотехнические решения для транспортных ооружений в условиях плотной городской застройки / Т.Ю. Вальцева, Ю.Б. Берес-яный, С.А. Кудрявцев [и др.] // Развитие городов и геотехническое строительство : р. междунар. конф. по геотехнике, 16-19 июня 2008 г. - СПб., 2008. - Т. 4. -. 587-591.

17. Berestyanyy U.B., Kudryavtsev S.A., Valtseva T.U., Goncharova E.D. Simulation f operation of embankment strengthened by geosynthetic materials on thawing perma-ost soils // 9th International Conference on Permafrost (NICOP) and the University of laska Fairbanks in Fairbanks, Alaska. June 29 - July 3, 2008. USA. - P. 323-324.

18. Berestyanyy U.B., Kudryavtsev S.A., Valtseva T.U., Fedorenko E.V., Mihailin .G. Design study of geosynthetical material system protecting highways from stone fall The International Conference on Scour and Erosion - 4. 5-7lh November, 2008. Chuo niversity, Tokio, Japan. - P. 651-654.

19. Кудрявцев, С.А. Разработка рациональных конструкций и узлов полигон твердых бытовых отходов для города Хабаровска / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестя ный, Т.Ю. Вальцева // Буд'тельни конструкцн: ипжвщомчий науково-техшчни зб1рник наукових праць (буд1вництво) / Державний науково-дослщний ¡нститу буд1вельних конструкцш МЫстерства репонального розвитку та буд|'вництв Укра'ши. - Вип. 71: В 2 кн. Кн. 2. - КиУв, НД1БК, 2008. - С. 256-263.

20. Кудрявцев, С.А. Обеспечение надежности конструкции основания и фун дамента здания на слабых и неоднородных грунтах в г. Невельск острова Сахалин С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, Т.Ю. Вальцева [и др.] // Современная архи тектура, строительство и транспорт: состояние и перспективы развития : материал междунар. науч.-практ. конф., посвященной 45-летию Целиноградского инженерно строит, ин-та, 12-13 мая 2009 г. - Астана, 2009. - С. 252-257.

21. Кудрявцев, С.А. Геотехническое обоснование развития современной инф раструктуры городов Дальнего Востока / С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный Т.Ю. Вальцева [и др.] // Геотехнические и проблемы мегаполисов : тр. междуна конф. по геотехнике, 7-10 июня 2010 г.-М., 2010,- Т. 5.-С. 1985-1988.

22. Кудрявцев, С.А. Исследование работы железнодорожной насыпи на слабо основании, усиленной геотехнической обоймой из синтетических материалов. С.А. Кудрявцев, Ю.Б. Берестяный, Е.В. Федоренко, Т.Ю. Вальцева [и др.] // Инже нерная геология, основания и фундаменты : тр. конф., 15-16 декабря, 201 -Новосибирск, 2010.

ВАЛЬЦЕВА Татьяна Юрьевна

ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ НА СЛАБЫХ ОСНОВАНИЯХ, УСИЛЕННЫХ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ В УСЛОВИЯХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 18.04.2011. Формат 60х84'/16. Гарнитура Times New Roman. Уч.-изд. л. 1,5. Усл. печ. л. 1,4. Зак. 173. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И ЕГО ОСНОВАНИЯ.

1.1. Обзор основных направлений исследований работы земляного полотна и его основания.

1.2. Обзорный анализ исследований напряженно-деформированного состояния земляного полотна железных дорог и его основания методами численного моделирования.

1.3. Исследования армирования земляного полотна железных дорог и его основания с применением геосинтетических материалов.

1.3.1. История вопроса армирования грунта.

1.3.2. Обзор исследований отечественных ученых.

1.3.3. Основные направления зарубежных исследований.

1.4. Перспективы развития железнодорожного транспорта на период до 2030 года.

1.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТНОГО ОБОСНОВАНИЯ.

2.1. Исходные положения разработки методики численного моделирования.

2.1.1. Численная реализация упругопластической модели слоистых оснований.

2.1.2. Алгоритм упругопластического решения в программном комплексе FEM Models.

2.2. Типизация геоматериалов, используемых в железнодорожном строительстве и принцип их работы.

2.3. Расчетно-теоретическое обоснование включения геоматериалов в численное моделирование.

2.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ НАСЫПИ НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ УСИЛЕННОЙ ГЕОМАТЕРИАЛАМИ.

3.1. Сопоставление результатов численного моделирования с результатами лотковых испытаний конструкции на косогорном участке.

3.2. Численное моделирование насыпи на торфяном основании.

3.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ НАСЫПИ НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ.

4.1. Натурные исследования конструкции усиления насыпи на слабом основании.

4.1.1. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния насыпи.

4.1.2. Полевые экспериментальные исследования напряженного состояния насыпи.

4.2. Статистическая обработка экспериментальных данных.

4.3. Выводы по главе.

ГЛАВА5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УСИЛЕНИЯ НАСЫПЕЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ.

5.1. Исследование напряженно-деформированного состояния земляного полотна железнодорожной линии на многолетнемерзлых грунтах на примере ПК 6601+00,00 пускового комплекса Томмот — Кердем железнодорожной линии Беркакит - Томмот — Якутск.

5.2. Расчет конструкции земляного полотна и основания на примере ПК 1811+80,00 участка Сахалинской железной дороги с использованием современных геосинтетических материалов в сложных инженерногеологических условиях.

5.3. Выводы по главе.

Развитие инфраструктуры Дальневосточного региона с перспективой развития железнодорожного транспорта на период до 2030 года, связано с освоением природных ресурсов северных регионов, а также созданием Портовой Особой Экономической Зоны Советская Гавань (ПОЭЗ) на базе морского порта с мощным развитием станционных парков и железнодорожных путей, что создает повышенные требования к проектированию, строительству и реконструкции земляного полотна.

При этом строительство и эксплуатация железных дорог в условиях Дальневосточного региона связаны со сложными природно-климатическими и инженерно геологическими условиями, которые способствуют возникновению и развитию различных видов деформаций. Стабилизация земляного полотна в этих условиях требует дополнительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Общие деформации земляного полотна по состоянию на конец 2010 г. по сети железных дорог Российской Федерации составляют 6% от ее общей протяженности, а на ДвостЖД - 23,9%. При этом осадки земляного полотна на слабых основаниях, в том числе при протаивании вечномерзлого грунта составляют 10,67%.

Опыт показывает, что строительство и реконструкция земляного полотна железных дорог на слабых основаниях в сложных инженерно-геологических условиях является комплексной задачей, включающей в себя целый ряд особенностей в инженерно-геологических изысканиях, исследовании свойств слабых грунтов, подготовке территории, организации и производстве строительных работ. Из этого комплекса для целей исследования выделим земляное полотно и основание железных дорог, которые и подлежат дальнейшему исследованию.

Для проектирования, строительства, реконструкции и эксплуатации железных дорог, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, необходимо выполнять многофакторную оценку данных условий района изучения, позволяющую расчетным путем прогнозировать все возможные неблагоприятные воздействия. Последнее приобретает особое значение в связи с необходимостью разработки специальных мероприятий по охране окружающей среды и обеспечению устойчивости сооружений. Поэтому одной из основных проблем, связанных со строительством и реконструкцией железных дорог на слабых основаниях, являются исследования сложных инженерно-геологических условий, которые важны для прогнозирования напряжений и деформаций земляного полотна и основания.

Как отмечают многие исследователи, одной из основных задач при проектировании, строительстве и реконструкции железных дорог в сложных инженерно-геологических условиях является прогноз возникающих напряжений и деформаций, происходящих в слабых слоистых основаниях.

В настоящее время интенсивно развивается нелинейная механика грунтов, на основе методов численного моделирования, позволяющая более широко выявить внутреннюю комплексную оценку НДС грунтов оснований и сооружений различного вида (Бугров А. К., 1980; Вялов С. С.,2000; Зарецкий Ю. К.,1988; Иванов П.Л., 1985: Тер-Мартиросян 3. Г., 1979; Улицкий В.М., 1999; Фадеев А. Б., 1982; Федоровский В. Г., 1975; и др.). В результате появилась возможность в создании моделей, которые бы адекватно отражали физику явления и позволяли бы производить количественный и качественный анализ напряженно-деформированного состояния конструкции.

Стабилизация земляного полотна на слабых основаниях требует принятия целенаправленных конструктивно-технологических решений для усиления самого земляного полотна и его основания, а также грамотного расчетного и экономического обоснования для их принятия.

В настоящее время на железных дорогах для обеспечения безопасности и бесперебойности движения поездов на участках со слабыми основаниями используют различные противодеформационные мероприятия, в том числе начали использовать геосинтетические материалы для усиления земляного полотна, чаще всего без расчета их обоснования. Очевидно, что для применения новых конструктивных решений с использованием геосинтетических материалов необходима разработка методик расчета их взаимной работы с упрочняемым грунтом земляного полотна и оснований.

Таким образом, разработка методики расчетного обоснования новых конструктивных решений по усилению земляного полотна и его оснований с использованием геосинтетических материалов является актуальной проблемой.

Учитывая недостаточное исследование слабых грунтов основания в сложных инженерно-геологических условиях, новые возможности и материалы, продиктованные развитием современных технологий в области строительства и проектирования, принята к разработке тема: «Деформируемость железнодорожных насыпей на слабых основаниях усиленных геосинтетическими материалами в условиях Дальнего Востока».

Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью разработки методики расчетного обоснования новых конструктивных решений по усилению земляного полотна и его оснований с использованием геосинтетических материалов.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка методики расчетного обоснования мероприятий по усилению насыпей железных дорог на слабых основаниях, для обоснования проектных решений для строительства и реконструкции в условиях Дальневосточного региона

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- выполнен анализ основных направлений исследования напряженно-деформированного состояния железнодорожных насыпей на слабых основаниях;

- разработана методика расчетного обоснования взаимодействия геосинтетических материалов с грунтами насыпей и их оснований, позволяющая учитывать параметры их совместной работы при численном моделировании;

- выполнены лотковые эксперименты в лабораторных условиях для уточнения параметров численных моделей и методики расчетного обоснования усиления геосинтетическими материалами железнодорожных насыпей в сложных инженерно-геологических условиях; подтверждены параметры требуемой длительной прочности конструкции на слабом основании, усиленной геосинтетическими материалами на экспериментальном участке ДвостЖД на станции Дюанка в соответствии с разработанной методикой расчетного обоснования;

- выполнена апробация методики расчетного обоснования при выполнении НИР, результаты исследований которых внедрены в рабочие проекты при обосновании конструктивных решений по стабилизации земляного полотна.

Научная новизна работы. На основе результатов анализа расчетно-теоретических исследований выявлен мембранный эффект, создаваемый высокопрочными геосинтеическими материалами, позволяющий снижать напряжения и уменьшать деформации насыпей и оснований армированных ими.

Разработана новая методика расчетного обоснования взаимодействия геосинтетических материалов с грунтами насыпей и их оснований, позволяющая учитывать параметры их совместной работы.

Получена зависимость изменения напряженного состояния усиленной геосинтетическими материалами насыпи и слабого основания от воздействия поездных нагрузок.

Практическое значение работы. Разработанная методика расчетного обоснования позволяет применять ее для разработки проектных решений усиления геосинтетическими материалами насыпей на слабых основаниях при проектировании, строительстве и реконструкции линейных сооружений.

Реализация исследований. Результаты работы по изучению напряженно-деформированного состояния и определению рациональных параметров конструкции, обеспечивающих эксплуатационную надежность земляного полотна станции Дюанка Дальневосточной железной дороги на слабом торфяном основании, выполненной автором под руководством доктора технических наук, профессора Кудрявцева С.А. в период с 2008 по 2009 гг. Внедрены при разработке проектно-сметной документации по строительству в 2008 г. и при выполнении строительных работ в 2009 г. по станции Дюанка ДвостЖД.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на региональных, российских и международных конференциях, часть из которых:

- на региональной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 18-19 апреля 2006г), ДВГУПС;

- на третей научно-технической конференция с международным участием. «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». Чтения, посвященные памяти Г.М. Шахунянца (Москва, 01-02 ноября 2006 г.) МИИТ;

- on International Workshop on Scrap Tire Derived Geomaterials «Opportunities and Challenges» (Japan, Yokosuka, March 23-24, 2007/

- на 5-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 17-19 апреля 2007 года), ДВГУПС;

- на семинаре-совещании по обеспечению надежности строящихся сооружений железнодорожной линии Томмот — Кердем на участке «ледового комплекса». (Якутск, 11-12 сентября 2007 г. );

- на 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 7-9 ноября 2007 года), ДВГУПС;

- на Всероссийской научной конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 22-24 апреля 2008 г.), ДВГУПС;

- on Ninet International Conference On Permafrost «Permafrost on a Warming Planet: Impacts on Ecosystems, Infrastructure and Climate» (University of Alaska Fairbanks, June 29 - July 3? 2008);

- на второй региональной научно-практической конференции «Проблемы земляного полотна железных дорог и автомобильных дорог в условиях Сибири» (Новосибирск, 22 апреля 2010 г.), СГУПС;

- на Международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство» (Санкт-Петербург, 16-19 июня 2008 г), ПГУПС; j

- on The 3 International Geotechnical Symposium on Geotechnical Engineering for Disaster Prevention and Reduction (China, Harbin, July 22-25, 2009);

-на конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора ЬШИЖТа (СГУПС), доктора геолого-минералогических наук Федора Андреевича Никитенко «Инженерная геология, основания и фундаменты» (Новосибирск, 15-16 декабря 2010 г.), СГУПС;

На защиту выносятся:

- методика расчетного обоснования конструкции, армированной геосинтетическими материалами;

- численное моделирование напряженно-деформированного состояния насыпи, усиленной геосинтетическими материалами; лабораторные и полевые исследования напряженно-деформированного состояния насыпи, усиленной геосинтетическими материалами;

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений.

7. Результаты исследования напряженно-деформированного состояния и определения рациональных параметров конструкций, обеспечивающих эксплуатационную надежность земляного полотна внедрены при разработке проектно-сметной документации по строительству в 2008 г. и при выполнении строительных работ в 2009 г. по станции Дюанка ДвостЖД.

1. Амарян Л.С. Прочность и деформируемость торфяных грунтов. — М.: Недра, 1969. 193 с.

2. Амарян Л.С. Миронов В.А. К вопросу послойного распределения деформаций и напряжений в двухслойном основании // Вопросы проектирования и строительства земляного полотна на слабых грунтах. / Тр. СоюздорНИИ, вып.91- М.: СоюздорНИИ, 1976. — С.30-32.

3. Амусин Б.З., Фадеев А.Б. Метод конечных элементов при решении задач горной механики. — М.: Недра, 1975. — 142 с.

4. Бабков В.Ф., Быковский Н.П. Грунтоведение и механика грунтов. М.: г Дориздат, 1950. - 336 с.

5. Бакенов Х.З., Репина П.И. Расчет осадок и несущей способности ленточных фундаментов методом конечных элементов // Вопросы устройства оснований и фундаментов в слабых и мерзлых грунтах. /Межвуз. темат. сб. тр. ЛИСИ, Л.: 1982. - С Л 5-24.

6. Берестяный Ю.Б. Прочность высоких железнодорожных насыпей из глинистых грунтов при воздействии поездов с повышенными осевыми и погонными нагрузками в условиях дальневосточной железной дороги. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: ЛИИЖТ, 1990. - 21 с.

7. Берзанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. — Л.: Стройиздат, 1970. — 208 с.

8. Бойко И.П. Прогрессивные методы проектирования оснований и фундаментов на ЭВМ / РДЭНТП. Киев, 1986. - 20 с.

9. Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса: монография Пенза: ПГУАС, 2008. — 696 с.

10. Бугров А.К. О решении смешанной задачи теории упругости и теории пластичности грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1974, №6. С.20-23.

11. Бугров А.К., Зархи A.A. Напряженное состояние упругопластического основания при вдавливании жестких штампов // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1977, №11. С.35-40.

12. Бугров А.К., Нарбут P.M., Спидин В.Н. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. — Л.: Стройиздат, 1987. — 184 с.

13. Бушуев М.В. Эффективность применения геотекстиля в конструкции железнодорожного пути. Автореф. дисс. канд. техн. наук. ПГУПС, 2008. 19 с.

14. Великотный В.П. Исследование деформируемости глинистых грунтов железнодорожного земляного полотна при вибродинамических нагрузках. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: ЛИИЖТ, — 1981. - 21 с.

15. Виноградов В.В. Экспериментальное исследование распространения колебаний в грунтах насыпей / Тр. МИИТ, 1976. №542 — С. 80-107.

16. Вилков И.М. Вопросы теории и практики двухслойных и трехслойных оснований. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: НИИОСП, - 1964. — 20 с.

17. Вялов С.С. Закономерности длительной прочности грунтов // Труды к VII Международному конгрессу по механике грунтов и фундаментостроению. М.: 1969. - С.56-58.

18. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов / С.С. Вялов. — М.: Высшая школа, 1978. 447 с.

19. Вялов С.С., Миндич А.Л. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния слоя слабого грунта, подстилаемого малосжимаемой толщей // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1977, - №1. — С.26-30

20. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. М.: Изд-во Высшая школа, 1997. — 479 С.

21. Голованчиков A.M. Вертикальные нормальные напряжения в балластной призме железнодорожного пути. // Расчет и проектирование балластной призмы. / Труды ВНИИЖТ,-М.: Транспорт, 1970. №.387. - С.81-120.

22. Гольдин A.JL, Прокопович B.C., Сапегин Д.Д. Упругопластическое деформирование основания жестким штампом // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1983, - №5. — С. 25-26.

23. Гольдштейн М.Н., Кушнер С.Г., Шевченко М.И. Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений. — Киев: Будивельник, 1977. 208 с.

24. Горбунов-Посадов М.И. Узловые вопросы расчета оснований и опирающихся на них конструкций в свете современного состояния механики грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1982. -№4. С.25-27.

25. Григорьев П.Я., Паначёв К.А. Проектирование конструкций на упругом основании: монография — Хабаровск, Изд-во ДВГУПС, 2009г. — 96 с.

26. Давыдов В.Р., Татиевский A.M., Титов В.П. Анализ состояния земляного полотна и мероприятия по его оздоровлению // Ж.-д. транс. Сер. Путь и путевое хозяйство: ЭИ / ЦНИИТЭИ МПС. 1980. Обзор I. - 34 с.

27. Далматов Б.И. Опыт строительства проектирования зданий на слабых и намывных грунтах // Материалы 1-ой Респ. конф. По строительству на пойменных и намывных территориях Белорусского Полесья. Гомель, 1974. — С.82-90.

28. Данильянц Е.С. Прогноз напряженно-деформированного состояния железнодорожного земляного полотна с учетом вибродинамического движения поездов. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Хабаровск, Изд-во ДВГУПС, 2009. 24 с.

29. Демкин В.М. Расчет нелинейно-деформируемого двухслойного основания / Саратов, политехи, ин-т. — Саратов, 1982. — 13 с.

30. Дербенцев A.C., Смолин Ю.П., Бондаренко В.П. Исследование закономерностей колебаний грунтов в насыпи при различных нагрузкахна оси подвижного состава // Технические исследования для транспортных сооружений Сибири. — Новосибирск, 1985, С.45-48.

31. Джоунс К.Д. Сооружения из армированного грунта / Пер. с англ. B.C. Забавина под ред. В.Г. Меньшикова. М.: Стройиздат, 1989. — 280 с.

32. Дидух Б.И. Упругопластическое деформирование грунтов. — М.: Изд-во УДН, 1987. — 166 с. Дрозд П.А. Сельскохозяйственные дороги на болотах // Основания, фундаменты и механика грунтов— 1965. №4. — с.13-15.

33. Евгеньев И.Е., Казарновский В.Д. Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах. — М.: Транспорт, 1976. — 271 с.

34. Жданова С.М. Принципы обеспечения стабилизации земляного полотна в южной зоне вечной мерзлоты. — Автореф. дисс. докт. техн. наук. ДВГУПС, М.: 2007. - 49 с.

35. Журавлев И.Н. Оценка влияния геоматериалов на напряженно-деформированное состояние железнодорожного земляного полотна. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Санкт — Петербург, ПГУПС, 2005. 28 с.

36. Зарецкий Ю.К. Вязкопластичность грунтов и расчеты сооружений. — М.: Стройиздат, 1988. — 352 с.

37. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.М. Статика и динамика грунтовых плотин.М.: Энергоатомиздат, 1983. — 256 с.

38. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике. — М.: Мир, 1975. — 541 с.

39. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. — М.: Высш.шк., 1985. — 352 с.

40. Ильюшин A.A. Пластичность. — М.;Л.: Гостехиздат, 1948. 376 с.

41. Кандауров И.И. Аксенов Е.М. Матвеев В.П. Исследование напряженно-деформированного состояния и осадок оснований с применением цифровых вычислительных машин. — Л.: Стройиздат, 1969. — 191 с.

42. Карачоров П., Гечев П. Исследование напряженно-деформированного состояния двухслойных оснований методом конечных элементов // Инженерная геология и гидрогеология. — 1984. №14. - С.20-27.

43. Карпущенко Н.И. Обеспечение надежности связи рельсов с основанием.Автореф. дисс. д-ра. техн. наук. — Новосибирск, 1984. — 48 с.

44. Кистанов А.И. Исследование вибродинамического воздействия поездов на глинистые грунты земляного полотна. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: ЛИИЖТ, 1968.-22 с.

45. Коншин Г.Г. Экспериментальное исследование распространения динамических напряжений в теле земляного полотна // Вопросы исследования пути. -М.: МИИТ, 1965. №210.- С.42-59.

46. Коншин Г.Г., Титов В.П., Хромов В.И. Наумова Н.В. Напряжения и упругие деформации в земляном полотне под воздействием поездов // Тр.ВНИИЖТ. 1972. - №460. - М.: 128 с.

47. Крупномодельные экспериментальные исследования дорожных одежд нежесткого типа, армированных георешетками. МО РФ, ВИТУ, Санкт-Петербург, 2001 г.

48. Крыжановский A.JI. Расчет оснований сооружений в нелинейной постановке с использованием ЭВМ: Учебн. пособие МИСИ / A.JI. Крыжановский. — М., 1982. — 73 с.

49. Ксенофонтов А.И. О распределении напряжений в двухслойном основании // Строительство железных дорог и путевое хозяйство./ Сб. тр. МИИТ, М.: Трансжелдориздат, 1951. - №75. - С. 122-154.

50. Козлов A.B. Формирование защитных слоев железнодорожного земляного полотна с применение щебеночно-песчаных смесей. -Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: ОАО ЦНИИС, 2007. 24 с.

51. Коновалов П.А., Сальников Л.Ф. Осесимметричная задача распределения деформаций в двухслойном основании со слабым подстилающим слоем // Механика грунтов. / Труди ин-та НИИ оснований и подземных сооружений. — М.: 1977. №68 — С.111-120.

52. Корнеев Д.А. Оценка напряженно-деформированного состояния железнодорожных насыпей с применением объемных геомоделей. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Новосибирск, СГУПС, 2009. — 23 с.

53. Кудрявцев С.А. Напряженно-деформированное состояние слоистых заторфованных оснований. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: ЛИИЖТ, 1987.-21 с.

54. Кудрявцев С.А. Расчетно-теоретическое обоснование проектирования и строительства сооружений в условиях промерзающих пучинистых грунтов. — Автореф. дисс. докт. техн. наук. ПГУПС, Изд-во ПГУПС, 2004. 46 с.

55. Лапидус Л.С. Несущая способность основной площадки железнодорожного земляного полотна. — М.: Транспорт, 1978. 125 с.

56. Лысюк B.C., Поздняков Б.И., Титов В.П. Методика расчета несущей способности основной площадки эксплуатируемого земляного полотна // Труды ВНИИЖТ. 1971. - №5.- 97 с.

57. Маргорьев А.Н. Оценка прочности балластного слоя и земляного полотна по предельному состоянию //Труды ВНИИЖТа. М.: 1970. -№415.- 152 с.'

58. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований и сооружений. -М.: Стройиздат, 1980. — 136 с.

59. Малышев М.В., Демкин В.М. Напряженно-деформированное состояние слоистых оснований // Основания и фундаменты: Респ. межвуз. научн.-техн. сб. Киев. Инж.-строит.ин-та.—Киев, 1983. №16. — С.51-55.

60. Маслов H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов: Учебник для вузов. М.: Высш.школа, 1982. — 511 с.

61. Миронов В.А. Полевые исследования деформируемости двухслойного основания подстилаемого слоем торфяного грунта // Тр. Калинин, политехи, ин-та-Калинин, 1974. №26(13). - С.37-42.

62. Овчинников B.B. Метод комплексного анализа деформативности земляного полотна на дороге. Автореф. дисс. канд. техн. наук МИИТ. — М., 1984.-24 с.

63. Петряев A.B. Основы методики расчета несущей способности железнодорожного земляного полотна при оттаивании грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку. Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Л.: ЛИИЖТ. - 1989 - 22 с.

64. Петряев A.B. Распространение колебаний в грунтах земляного полотна при оттаивании // Геотехника в транспортном строительстве. — Днепропетровск, 1988. №261. - С.42-46.

65. Петряев A.B., Блажко Л.С., Свинцов Е.С. Испытание модели балластного слоя, армированного геоматериалами // Путь и путевое хозяйство. -№6. 2000

66. Петряев A.B. Усиление земляного полотна геосинтетическими материалами // Вестник РГУПСа. № 1. - 2010. - С Л 09-114.

67. Пилягин A.B. Определение нормативного давления на слабый подстилающий слой грунта // Механика грунтов, основания и фундаменты. / Краткие содержания докладов к XXVII научн.конф. ЛИСИ. Л, 1968. - С.15-19

68. Полевиченко А.Г., Жданова С.М. Противодеформационные конструкции для стабилизации земляного полотна: учебное пособие. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. 82 с.

69. Почаевец А.П. Экспериментальные исследования деформаций двухслойного основания с определением сжимаемой толщи // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1965. №4. — С.13-15

70. Проект Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года. Редакция на 28 июля 2008 года. 122 с

71. Проектирование земляного полотна железных дорог из глинистых, грунтов с применением геотекстиля. ВСН 205-87/ ВСН МПС России. -М.: Минтрансстрой МПС. 1988. - 16 с.

72. Прокудин И.В. Исследование изменения прочностных характеристик пластичномерзлых глинистых грунтов железнодорожного земляного полотна при действии вибродинамической нагрузки. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: ЛИИЖТ. - 1970. - 22 с.

73. Прокудин И.В. Колебания глинистых грунтов земляного полотна при высокоскоростном движении поездов. // Вопросы земляного полотна и геотехники на железнодорожном транспорте. — Днепропетровск, 1979. -203/28, С. 43-51.

74. Прокудин И.В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку. Автореферат дисс. докт. техн. наук: -М.: МИИТ. 1983.-42 с.

75. Прокудин И.В. Натурные экспериментальные исследования напряженного состояния земляного полотна скоростной железной дороги. // Вопросы земляного полотна и геотехники на железнодорожном транспорте. — Днепропетровск, 1984 №251. - С.14-19.

76. Проскуряков С.М. Анализ развития упругопластических областей в основании квадратного штампа численным методом // Применение численных методов к задачам геомеханики. / Межвуз. сб. научн. тр. МИСИ. М.: 1986. - С.39-44.

77. Руководство по применению полимерных материалов (пенопластов, геотекстилей, георешеток, полимерных дренажных труб) для усиленияземляного полотна при ремонтах пути / МПС России. — М.:ИКЦ «Академкнига», 2002. — 110 с.

78. Сахаров A.C., Бойко И.П., Козак И.Л., Семенец И.А. Исследование процесса упругопластического деформирования оснований МКЭ // Основания и фундаменты. / Респ.межвуз. научно-техн. сб. Киев.инж.-строит.ин-та, 1984. №17. - С.73-78.

79. Сегерлинд JL Применение метода конечных элементов. — М.: Мир, 1979. -392 с.

80. Сельченок В.П. Распределение напряжений в торфе и двухслойном основании песок-торф // Регулирование водного режима торфяных почв. / Сб.тр. БелНИИиВХ. Минск, 1964. - С. 49-61.

81. Середин А.И. Усиление и стабилизация эксплуатируемых насыпей армогрунтом. — Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИИТ, - 1989. - 24 с.

82. Смирнов М.П. Блажко Л.С., Немцов Б.П. Практические расчеты верхнего строения пути на прочность. / Тр. ЛИИЖТ, 1986. 86 с.

83. Смолин Ю.П. Прочность железнодорожных насыпей, сложенных мелкозернистыми и пылеватыми песками, воспринимающими динамическое воздействие от подвижного состава. — Автореф. дисс. д-ра. Техн. наук. Новосибирск, - 2005. - 48 с.

84. Современные проблемы нелинейной механик грунтов // Тезисы докладов Всесоюз. конф. / Челябинск, 1985. 180 с.

85. Соколов В.А. К вопросу учета динамических нагрузок от подвижного состава при расчетах устойчивости откосов земляного полотна./ Тр. НИИЖТ, 1955. №12. - С.30-39.

86. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог. Под редакцией А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова. М., Транспорт, 1978. 768 с.

87. Стандартные проектные решения и технология усиления подбалластного слоя георешетками, /к.т.н. A.B. Петряев, В.В. Ганчиц/. СПб.: ОЖД ДДСП, 2003.-16 с.

88. Стоянович Г.М. Влияние колебаний от подвижного состава на изменение прочностных свойств грунтов в выемках. // Вопросы транспортной геотехники. — Днепропетровск, 1987. №211. - С.66-71.

89. Стоянович Г.М. Исследование несущей способности глинистых грунтов железнодорожных выемок при вибродинамическом воздействии поездов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - JL: ЛИИЖТ. — 1986. - 20 с.

90. Стоянович Г.М. Натурное изучение величины вибродинамического воздействия подвижной нагрузки на грунты: монография — Хабаровск, Изд-во ДВГУПС, 2005. 147 с.

91. Стоянович Г.М. Упругопластическое деформирование тела и основания земляного полотна при статических и вибродинамических нагрузках: монография Хабаровск, Изд-во Д ВГУПС, 2006. — 104 с.

92. Строганов A.C. Несущая способность пластически неоднородного основания, ограниченного жестким подстилающим слоем // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1974. №6. — С.23-26.

93. Технические указания на применение пенополистирола и геотекстиля при усилении основной площадки земляного полотна без снятия рельсошпальной решетки. ЦПИ-22/ ЦП МПС России. М.:ПТКБ ЦП МПС, 1999.-40 с.

94. Технические указания по применению нетканых материалов для усиления земляного полотна. ЦП-4591/ ЦП МПС России. — М.: Транспорт, 1985. — 55 с.

95. Технические указания по стабилизации эксплуатируемых насыпей на слабых основаниях. ЦПИ 22/45/ ОАО РЖД. М.: ИКЦ Академкнига, 2004.

96. Технические условия для конструкций пути на подходах к искусственным сооружниям. /д.т.н. Е.С. Ашпиз, инж. Ерохина/ МПС России. М.: Транспорт, 2004. - 24 с.

97. Титов В.П. Усиление земляного полотна длительно эксплуатируемых железных дорог. М.: Стройиздат, 1980 - 272 с.

98. Тихомиров В.И. Экспериментальные исследования напряженного состояния оснований под железобетонными плитами железнодорожного пути в эксплуатационных условиях./ Тр.ВЗИИТ, М., 1965. №17. -С.123-164.

99. Ухов С.Б. Расчет сооружений и оснований методом конечных элементов: Учеб. пособие МИСИ / С.Б. Ухов. -М., 1973. 118 с.

100. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. — М.: Недра, 1987.-222 с.

101. Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов. Обзор / ВНИИС. М., 1985. 73 с.

102. Хвейстер Б.Д. О допускаемых напряжениях на земляное полотно // Взаимодействие пути и подвижного состава и вопросы расчетов пути. / Тр.ВНИИЖТ. М.: Трансжелдориздат, 1955. - №97. - С.386-410.

103. Хромов В.И., Пешков П.Г. Воздействие восьмиосных вагонов на земляное полотно // Увеличение габаритов и повышение погонных нагрузок грузовых вагонов. М., 1983. - №660. - С.33-46.

104. Цытович Н.А. Механика грунтов. — М.: Высш. шк., 1983. — 288 с.

105. Цытович Н.А. Проблемы прикладной геомеханики органоминеральных грунтов // 7-ая Дунайско-Европейская конференция по механике грунтов и фундаментостроению. СССР, Кишинев, сент. 1983. М., 1983. — Т.З. -С.43-44.

106. Шахунянц Г.М. Исследование колебаний земляного полотна: /Отчет по НИР // МИИТ: М., 1955. - 120 с.

107. Широков В.Н., Соломин В.И., Малышев М.В. Напряженное состояние и перемещения весомого нелинейно-деформируемого грунтового полупространства под круглым жестким штампом // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1970. №1. — С.2-5.

108. Яковлева Т.Г. Устойчивое полотно — условие бесперебойности перевозок // Путь и путевое хозяйство. — 1985. №7. — С. 21-23.

109. Яковлева Т.Г., Яриз А.П., Соколов В.В. Задачи повышения прочности и надежности земляного полотна в современных условиях эксплуатации // Ж. д. транс. Сер. Путь и путевое хозяйство: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1985. - № I. - 32 с. (Б6)

110. Bathurst, R.J., Raymond, G.P. Geogrid reinforcement of ballastrd track. Transportation Research Record 1153, National Research Council, Washington, D.C., 1987. P.8-14.

111. Brown, S.F. et al. «Optimising the Geogrid Reinforsement of Rail Track Ballast», RailFound 06, Int Conf., Birmingham University, 2006.

112. Gabr, M.A., Dodson, R., Collin, J.G. A study of streets distribution in geogrid-reinforced sand. Geosynthetics in Foundation Reinforcement and Erosion Control System, Geotechnical Special Technical Publication 76, ASCE, 1998. -P.62-76

113. Hund,G.A. «EUROBALT II Final Report to Railtrack: Optimisation of > Ballasted Track», AEA Technology Rail, Janiary, 2001.

114. Mataru, M.S. Geogrids cut ballast settlement rate on soft substructures. Railway Gazette International, March, 1994.

115. Shin,E.C., Kim,D.H., Das,B.M., Lee,E.S. Stress distribution in reclaimed land under a geogrid-reinforced granular pad. Proceedings, XI International Conference of Offshore and Polar Engineering, Stavander, Norway, 2001. -P.675-680.