автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Комбинаторный метод расчета устойчивости и усиления земляного полотна

На правах рукописи 2

Ващенко Геннадий Петрович

КОМБИНАТОРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ И УСИЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Специальность 05.23.11- Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 2006

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения (СГУПС)

Научный руководитель: доктор технических наук

Исаков Александр Леонидович

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор

Защита состоится 21 декабря 2006 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.012.01 при Сибирском государственном университете путей сообщения по адресу: 630049, г. Новосибирск, 49, ул. Дуси Ковальчук, 191, вауд. 226

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС)

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан 20 ноября 2006 г.

технических наук, профессор Карпущенко Николай Иванович кандидат технических наук Тенирядко Надежда Ивановна

Ведущая организация: Сибирское ОАО по проектированию и

изысканиям объектов транспортного строительства «Сибгипротранс»

Ученый секретарь диссертационного совет; доктор технических наук, профессор

А. М. Попов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Земляное полотно железных дорог, как техническая подсистема в системе железнодорожный путь, с момента сооружения и весь период эксплуатации находится в сложном динамическом состоянии, которое во времени зависит от изменений характеристик грунтов, структуры их залегания и внешних воздействий.

Исследованиями установлено, что при длительном совместном воздействии поездной нагрузки и природных процессов в грунтах накапливаются нарушения структуры , приводящие, к снижению прочности и устойчивости откосов из глинистых грунтов на 30...40%.

В зонах, где поездная нагрузка мало сказывается на прочности грунтов, их характеристики могут ухудшаться промерзанием и оттаиванием грунта. Сцепление при оттаивании может составлять 50...70% от сцепления в летний период.

Во всех случаях индивидуального проектирования земляного полотна новых линий и реконструкции существующих, особенно высоких насыпей или на слабом основании, при переходе на более высокие осевые и погонные нагрузки, подготовку линий к высокоскоростному движению, требуется расчет устойчивости земляного полотна.

Эксплуатируемые насыпи вместе с основанием при этом могут содержать от 10 до 20 слоев грунта, с отличающимися физико-механическими характеристиками, со сложной конфигурацией границ в поперечном сечении.

Все сказанное характеризует задачу расчета устойчивости земляного полотна как массовую, сложную и ответственную.

Существующие методы расчета не имеют строгого обоснования минимальности находимого коэффициента устойчивости.

Цель диссертационной работы: разработка метода автоматизированного расчета устойчивости земляного полотна с доказательством строгой сходимости к минимальному коэффициенту устойчивости.

Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Обосновать корректность алгоритма поиска поверхности сдвига с минимальным коэффициентом устойчивости откоса по всем параметрам оптимизации, от которых функционально зависит коэффициент.

2. Доказать единственность минимального коэффициента устойчивости для изотропных и анизотропных поперечников земляного полотна, для обеспечения надежности и достоверности результатов расчета,в общем случае.

3. Исследовать влияние вариации физико-механических характеристик грунтов на расчетные значения коэффициента устойчивости и сформулировать условие гарантированной устойчивости откоса с учетом допускаемого диапазона вариации этих характеристик.

4. Исследовать другие виды криволинейных поверхностей сдвига, отличные от круглоцилиндрических, с возможно меньшим коэффициентом устойчивости.

Научная новизна работы:

1. Разработан и обоснован комбинаторный метод поиска коэффициента устойчивости откосов любых грунтовых сооружений, со строгой сходимостью к минимальному коэффициенту.

2. Доказана единственность минимального коэффициента устойчивости для круглоцилиндрических поверхностей смещения в однородных и неоднородных откосах.

3. Выдвинута и подтверждена гипотеза о применимости кривой смещения в форме циклоиды, позволяющей достичь меньшего коэффициента устойчивости по сравнению с круглоцилиндрическими и логарифмическими формами кривых.

4. Предложен и обоснован алгоритм оценки гарантированного запаса устойчивости однородного откоса при допускаемой вариации прочностных характеристик среды.

Практическая значимость работы заключается:

- в программно реализованном методе расчета устойчивости откосов с автоматизированным проектированием вариантов их усиления;

- в возможности расчета вариантов усиления неустойчивых откосов геотекстильными материалами, в диалоговом режиме;

- в автоматизированном поиске альтернатив для принятия решений лицом принимающим решения (ЛПР);

- в пространственной увязке контрбанкетов, усиливающих откос насыпи, и расчете объемов земляных работ по их отсыпке;

- в простоте и удобстве диалога проектировщика и компьютера, позволяющем менять характеристики грунтов и границы их слоев, внешние нагрузки, геометрию поперечника, как в процессе проектирования нового земляного полотна, так и при реконструкции уже существующего;

- в прогнозной оценке гарантированной устойчивости откоса при вариации сезонных изменений прочностных характеристик грунтов.

Результаты исследований реализованы в компьютерных программах, используемых в проектных организациях Москвы, Киева, Новосибирска, Кемерово, Читы с 1991 года, а также используются при дипломном проектировании студентами специальности «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство».

На защиту выносятся:

■ метод комбинаторного поиска с переменным шагом минимальной устойчивости и обоснованием построения областей существования решения и параметров минимизации, обеспечивающих сходимость решения к минимуму;

■ методика использования возможностей программного продукта по максимальной автоматизации получения готовых проектных решений по усилению земляного полотна или альтернативной поддержки проектных решений;

б

■ доказательства единственности минимального коэффициента устойчивости в общем случае;

■ оценка влияния вариаций прочностных характеристик грунтов на результаты расчетов устойчивости и практическое использование полученных зависимостей при расчетах изотропных насыпей;

■ подтверждение гипотезы о существовании криволинейной поверхности циклоиды (брахистохроны), имеющей меньший коэффициент устойчивости по сравнению с круглоцилиндрической.

Апробация результатов работы: основные результаты работы докладывались на научно-техническом совещании вузов и проектных организаций МПС СССР по программным разработкам, выполнявшихся вузами по заданию Министерства путей сообщения (Днепропетровск, .1991); на научно-технических советах с участием специалистов головных проектных институтов МПС «Мосжелдорпроект» и «Гипротранспуть» по обсуждению технических заданий к договорам на разработку программного обеспечения для расчетов реконструкции земляного полотна (Москва, 1990-1996); на научно-технической конференции «Прогресс на железнодорожном транспорте» (Новосибирск, 1991); на региональной научно-технической конференции к 70-летию СГУПСа (Новосибирск, ноябрь, 2002); на научных семинарах кафедры «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог» СГУПСа, на межкафедральном научном семинаре СГУПС 10.11.2006.

Публикации: основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах.

Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий объем работы 130 е., включая 28 рисунков, 9 таблиц. Список использованной литературы содержит 131 наименование.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель исследований, определены задачи для достижения цели, представлена научная новизна и практическая ценность результатов.

В первой главе показано зарождение, развитие и основы методов расчета устойчивости грунтовых откосов от начала XX века и до настоящего времени для плоской задачи.

Многообразию вопросов связанных с расчетами грунтовых откосов, склонов и оснований посвящены-работы целого ряда отечественных и зарубежных ученых и инженеров, которые развили как собственно новую науку - механику грунтов, так и дали методы решения инженерных задач с использованием этой науки. Это Б. Н. Веденисов, Г. М. Шахунянц, Н.А. Цытович, М.Н. Голылтейн, В.И. Грицык, А. Л. Можеветинов, Р. Р. Чугаев, Ю. Г. Трофименков, Е. С. Ашпиз, В. П. Титов, Н. Н. Маслов, Л. С. Лапидус, Ю. И. Соловьев, А. Л. Исаков, А. М. Караулов, А. Ф. Ким. Физическому моделированию земляного полотна посвящены работы Т. Г. Яковлевой, В. В Виноградова. Вибродинамическое воздействие на земляное полотно исследовали Г.Г. Коншин, И.В. Про-кудин, Ю. П. Смолин, Тенирядко Н.И. и др. Зарубежные ученые в области расчетов устойчивости - В. Феллениус, К. Терцаги, Г. Крей, Д. Тейлор, А. В. Бишоп, Я. X. Хуан.

В работах ряда перечисленных авторов приводится классификация смещений массивов грунтов по форме, направлению в пространстве и скорости деформации во времени.

По очертаниям поверхности сдвига откосов могут быть криволинейными, плоскими и комбинированными, что, в общем случае, зависит от связности грунтов, структуры залегания слоев и наличия ослабленных прослоев в откосе.

Практически все расчеты устойчивости, с появлением методов расчета, основываются на концепции предельного пластического равновесия. Принимается предположение о поверхности скольжения. Утверждается, что возникает состояние предельного равновесия, когда касательная сила сдвига по поверхности скольжения выражается как

т=гу/к,

где Ру — силы удерживающие массив от сдвига;

К - коэффициент запаса, как отношение сил удерживающих к сдвигающим.

Согласно теории Кулона - Мора, силу удерживающую от сдвига по всей поверхности можно выразить как

где С - полная сила сцепления по поверхности, ТУ - результирующее нормальное давление, ф - угол внутреннего трения грунта.

Силы Т, С, N есть произведения соответственно касательного напряжения, удельного сцепления грунта и нормального напряжения на площадь поверхности сдвига.

Все известные методы расчета устойчивости разделяются на методы расчета для простых откосов с постоянным наклоном к горизонту из однородного грунта и для неоднородных откосов по очертаниям и грунтам.

К первым относятся метод предложенный К. Петерсоном для криволинейной круглоцилиндрической поверхности после обрушения набережной в Гетеборге в 1916 г., метод вертикальных элементов В. Феллениуса для кругло-цилиндрической поверхности, круга трения Д. Тейлора, плоского сдвига Кульмана, логарифмической спирали Рендулика, развитый Д. Тейлором.

Эти методы дали толчок дальнейшему развитию методов расчета устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям с разбиением массива сдвига на отсеки. Кроме того, Тейлор установил и показал в своей монографии «Основы механики грунтов» важный результат, что метод вертикальных элементов, круг трения и логарифмическая спираль дают практически совпадающие результаты для критической дуги скольжения, проходящей через подошву откоса.

Для неоднородных откосов рекомендовалось несколько методов: расчетная схема Г. Крея (А. Бишопа), с заложением откосов до 1:5, с неявным выражением для коэффициента устойчивости, требующим итерационного расчета с неопределеннным начальным приближением, наиболее подходящей для расчета плотин; метод К. Терцаги, развивающий работы Петерсона и Феллениуса

для круглоцилиндрических поверхностей, применимый для дорожных откосов; способ весового давления Р./Р. Чугаева для откосов гидротехнических плотин с заложением откосов положе 1:2.5.

Названные методы рассчитывают коэффициент устойчивости для круглоцилиндрических поверхностей сдвига, как отношение моментов сил удерживающих к сдвигающим.

Метод Г. М. Шахунянца, разработанный для расчета откосов земляного полотна железных дорог, учитывающий наиболее полно внешние силы действующие на откос и взаимодействие отсеков разбиения массива сдвига, предназначен для общего случая поверхности возможного смещения, где круглоци-линдрические и плоские поверхности являются частными случаями.

Коэффициент устойчивости для массива разбитого на отсеки определяется по известной формуле, учитывающей взаимодействие отсеков

tsWi+tgvM+T,.,)-

COS^J,

^ = _cos(g, -ср,)

ут cos <Р, с~' cos(a, -<pt)

где Tyi - удерживающая тангенциальная сила по отсеку, имеющему наклон в сторону, противоположную возможному смещению откоса, остальные обозначения общепринятые.

Развивающийся в настоящее время метод конечных элементов не представлен пока апробированными алгоритмами и программами для массовых расчетов устойчивости откосов земляного полотна железных дорог ни для плоской, ни для трехмерной задачи.

Анализ рассмотренных методов показывает, что они позволяют с различной точностью рассчитывать коэффициент устойчивости для некоторой назначенной поверхности возможного сдвига и, как ориентированные в свое время на ручные расчеты, содержат рекомендации по графоаналитическому построению некоторой локальной области, которая, исходя из опыта, должна содержать минимальный коэффициент устойчивости откоса. Такие рекомендации строились и были ориентированы на применение, причем бездоказательно, для

несложных откосов и фактически не учитывают грунты основания - например, построение по В.В, Аристовскому. По полноте и точности учета факторов, метод Г. М. Шахунянца наиболее подходит для расчета коэффициента устойчивости откосов земляного полотна железных дорог для фиксированной поверхности возможного сдвига. Именно он и был выбран в работе для иллюстрации предложенного метода комбинаторного поиска минимального коэффициента устойчивости откосов, описанного во второй главе.

Физическая модель исследования - тело, вырезанное в сооружении и его основании двумя, отстоящими друг от друга на единицу длины параллельными плоскостями, нормальными к его продольной оси.

Принятую математическую модель квазиплоской или плоской задачи расчета устойчивости откосов поперечного сечения в дальнейшем будем называть поперечником ПсгХОУ, где ХОУ-декартова плоскость.

Геометрически П есть невыпуклое замкнутое множество, где любая точка с абсциссой и ординатой (х, у) характеризуется силой веса, удельным сцеплением, углом внутреннего трения.

Постановка задачи нахождения минимальной устойчивости в непрерывном смысле в работе представлена как минимизация некоторого функционала Р и записывается в следующем виде

VII, ЭК- КтШ =тт Г (хс, ус, г, у(х, у), <р(х, у), с (х, у), р (х, у)), (2)

где хс, ус, г - соответственно абсциссы, ординаты центров и радиусы кривых, (-со < хс < оо, -со < ус < со, 0 < г < со), у, (р, с, р - неотрицательные в общем случае невыпуклые, негладкие функции с разрывами первого рода соответственно веса, угла внутреннего трения, сцепления грунтов, а также внешних нагрузок, в пределах поперечника П.

Вид функционала и области существования решения не позволяют применение таких методов минимизации как метод наискорейшего спуска, градиентные методы и др.

Поэтому метод поиска минимальной устойчивости рассматривается на дискретных множествах с идеей покрытия П сетью неповторяющихся кривых возможного смещения, всегда содержащей кривую с Ктш. Алгоритм метода -это двухэтапный поиск кривых на дискретных множествах центров и радиусов с минимальным коэффициентом устойчивости на каждом этапе и сгущением сети на втором этапе вокруг минимума первого этапа, как фокуса.

Рис.1 Генерирование кривых на множествах центров и радиусов

Дискретное множество центров первого этапа поиска Q = X * У (прямое декартово произведение) и множество радиусов Я задается соизмеримым с наибольшими линейными размерами поперечника 77 В данном случае используется максимальная абсцисса описания поперечного сечения для X и горизонтальное проложение между подошвами, как максимальное значение для У и Я так, чтобы центр и радиус критической кривой не выходили на границы своих множеств при любых очертаниях и внутренней структуре П— при выходе на границы множеств по любому из параметров поиска решение становится неопределенным.

Шагй поиска минимума на первом этапе для обоих множеств по абсциссам, ординатам и радиусам задаются порядка А = 1>2 м, соизмеримыми со среднеминимальной толщиной различающихся слоев грунта, определяемой бурением. Такой же шаг назначается для разбиения перебираемых массивов сдвига на отсеки, и он по этапам noncKá не меняется.

На втором этапе подмножество центров задается размером q = 2 h * 2h с центром в минимуме первого этапа. Аналогично задается подмножество радиусов размером 2h с центром радиуса r¡*, обеспечивающим минимум коэффициенту устойчивости на первом этапе поиска. Шаги поиска на подмножествах второго этапа принимаются на порядок меньше шагов поиска первого этапа, т.е. порядка 0,1-0,2 м. Принятые решения должны обеспечивать достаточную точность и приемлемое время счета по сравнению с одноэтапным поиском при малом шаге, что было экспериментально проверено и представлено в работе.

Далее приводится теоретическое доказательство единственности минимального коэффициента устойчивости для однородной насыпи на основе исследования поведения величин, входящих в формулу для расчета коэффициента устойчивости, после ее упрощения

К=МУ/МС= tg ср -ctg а + S -с/ (G-sin а), (3)

где МуиМс -удерживающий и сдвигающий моменты, tg <р - коэффициент трения грунта, а - угол между вектором G и нормалью к линии подошвы, проведенной через точку пересечения вектора веса с подошвой массива, S - длина подошвы массива, с - сцепление грунта, G - вес массива возможного сдвига.

При постоянном угле внутреннего трения, удельном сцеплении и весе изменение угла а одинаково влияет на правые части выражения для К. При этом очевидно, что существует единственная комбинация связанных между собой величин a, S, G, минимизирующая выражение (3).

В работе также высказано предположение о единственности минимального коэффициента устойчивости и для неоднородной насыпи, доказательство которого выполнено экспериментально по сходимости к минимуму при поиске коэффициента устойчивости в каждом случае.

Рассмотрены причины вариаций прочностных характеристик грунтов, влияющих на результаты расчета устойчивости откосов, а также предложен и обоснован способ оценки гарантированного запаса устойчивости однородного откоса по вариации пары (с , <р), представленный на рис.2.

Рис.2 К оценке запаса устойчивости однородного откоса

При известном диапазоне разброса характеристик грунта в т. Ао (5фо, дсо) достигается гарантированный запас устойчивости, в т. А\ (8ф\, 8с\) - не гарантированный запас устойчивости.

Высказана и подтверждена гипотеза, что поверхность с кривизной циклоиды, как линии наискорейшего спуска, может иметь коэффициент устойчивости меньше, чем по круглоцилиндрической поверхности сдвига

Рис.3 К сравнению расчетов устойчивости однородной насыпи:

Л/СС-круговая кривая; ЛМС-циклоида; ANC - основание циклоиды.

Насыпь и основание из одинакового грунта. В таком случае, кривая АКС при симметричной однополосной нагрузке на основную площадку, имеющая минимальный коэффициент устойчивости, всегда имеет точку входа в Ппосередине основной площадки и выход через подошву. Для такой предварительно найденной круговой кривой и для циклоиды были рассчитаны коэффициенты устойчивости, для упрощения расчетов без внешней нагрузки, при одних и тех же точках входа и выхода. Коэффициент устойчивости для круговой кривой оказался равным 1.2, для циклоиды 1.13. Что и подтвердило гипотезу.

Трудоемкость метода поиска мультипликативна и оценивается количеством фрагментов, перебираемых в отсеках проверяемых массивов Мф = пх пу пг п0 пс,

где пх- количество абсцисс центров, кривых, пу - количество ординат, пг -число радиусов, п0- математическое ожидание числа отсеков, пс— количество слоев грунта.

В третьей главе приведена реализация модели и экспериментальная проверка положений комбинаторного метода, сформулированных во второй главе.

Комбинаторный метод расчета устойчивости реализован в компьютерной программе RUOTK.. В проводимых расчетах нагрузка от подвижного составар„ и верхнего строения пути рвс принимается в соответствии с действующими техническими указаниями ЦПИ 22/43, где динамическое состояние насыпи от

прохода поездов, учитывается умножением рп на интегральный параметр I и на эту нагрузку рассчитывается устойчивость откоса. В монографии 2001г.,под ред. Т.Г. Яковлевой введено понятие динамического коэффициента, на который следует делить коэффициент устойчивости найденный при статической нагрузке. В нормативные документы динамический коэффициент пока не включен.

На расчетах устойчивости простых и сложных многослойных откосов была подтверждена корректность построения дискретных множеств центров и радиусов кривых, так как во всех случаях параметры наиболее опасной кривой не выходят на границы множеств.

Было показано, что расчет двухэтапным методом поиска с уменьшением шага на втором этапе, при достижении той же точности минимального коэффициента устойчивости, что и при одноэтапном поиске с шагом эквивалентном шагу второго этапа комбинаторного метода, требует времени счета на порядок меньше. Было произведено по семь расчетов для двух поперечных профилей с различным количеством слоев.

Таблица 1. Сравнительные данные поиска минимальной устойчивости по

двум поперечным профилям с уменьшающимися шагами поиска.

Л1/Л2 4/0.5 2/0.5 1/0.5 0.5/0.5 0.4/0.4 0.2/0.2 0.1/0.1 ...

К1 1.463 1.458 1.470 1.422 1.422 1.419 1.415

К2 1.279 1.279 1.131 1.131 1.186 1.138 1.122

Здесь Ы и Ь2 - шаги поиска первого и второго этапа, К1 и К2-

коэффициенты устойчивости по каждому поперечнику.

Сначала здесь проводился двухэтапный поиск, а затем он свелся к одно-этапному, ввиду одинаковости шагов.

Интервал времени расчета в секундах, при убывании шагов, для К1 составляет 1 — 1920, для Кг , 1—2040, вполне ощутимое время для получения Ктт

В последней графе приведены минимальные коэффициенты устойчивости для каждого поперечного профиля одноэтапного поиска. Такие же их зна-

чения были получены при двухэтапном поиске с (Ь1/Ь2)= (1.0/0.1) при времени счета меньшем более чем на порядок, что подтверждает корректность величин и соотношения шагов двухэтапного поиска.

Аналогичным образом многократными расчетами устойчивости поперечных профилей различной сложности было установлено, что оптимальный по точности К„1„ и времени счета шаг И0 разбиения массивов на отсеки лежит в интервале 1-2 м, как и предложено в описании комбинаторного метода.

Экспериментальная проверка единственности КШп была проведена расчетами на сходимость поиска к этому минимальному коэффициенту у однородных и простых по очертаниям и у многослойных несимметричных насыпей, представленных примером на рис.4. £

Рис.4 Многослойная насыпь к расчету сходимости и единственности КтЫ

Оказалось, что коэффициенты устойчивости однослойных и многослойных насыпей, при двухэтапном методе поиска с шагом Ы=1м, сходятся к К,„¡„ и уже не меняются при шагах второго этапа поиска Ь2 = 0.01,0.02 м. При 111=1 м и Ь2 =0.1 м минимальный коэффициент больше на 0.001, или практически тот же самый. Таким образом, сходимость и единственность Ктщ подтвердились.

Для оценки качества программы 1ШОТК было проведено сравнение с расчетами устойчивости по ряду других программ, в том числе и использующей метод конечных элементов для плоской задачи, по которым были примеры расчета различной сложности. В целом расчеты по 1ШОТК дали близкие или меньшие коэффициенты устойчивости. На рис.5 и в таблице 2 дано сравнение с расчетом насыпи из отчета Балтпроекта.

Рис.5 Пример насыпи для сравнения точности расчетов устойчивости Таблица 2. Сравнение результатов расчета по двум программам

SLIDE RUOTK

Откос Kmin X Y R Kmin X Y R

Правый 2.71 12.3 342.85 19.24 2.175 7.8 337.97 12.6

Левый 1.82 -12.3 342.85 19.24 1.759 -12.2 339.89 16.4

Максимальное расхождение Ктт составило 25% по правому откосу.

В четвертой главе построена модель решения задачи автоматизированного проектирования и поддержки, решений по усилению неустойчивых откосов и приведен пример расчета программой 1ШОТК альтернатив усиления откосов насыпи контрбанкетами, подпорными стенами и геотекстильным по-

крытием, со сравнением стоимостей, из которых меньшая у последней альтернативы .

Рис.6 Схема неустойчивой насыпи с альтернативами усиления:

1. Кривая с Ктт. 2. Контрбанкет. 3. Варианты размещения подпорных стен.

В приложении А приводятся примеры компьютерной выдачи результатов расчета устойчивости насыпи на слабом основании и высокой насыпи с усилением неустойчивого откоса контрбанкетом.

В приложении Б приведены справки о внедрении результатов исследования в проектных организациях и учебном процессе.

Основные выводы по работе

1. В результате проведенных исследований разработан и обоснован комбинаторный метод двухэтапного поиска минимального коэффициента устойчивости любых грунтовых откосов с доказанной сходимостью к единственному минимуму.

2. Разработана компьютерная программа, использующая комбинаторный метод, позволяющая рассчитывать устойчивость откосов насыпей и выемок по круглоцилиндрическим, плоским или комбинированным поверхностям при

любых внешних нагрузках и произвольном залегании слоев грунта в теле и основании земляного полотна

3. Сделан анализ причин вариаций прочностных характеристик грунтов, предложен и обоснован способ определения коэффициента устойчивости для однородного откоса без расчета, при известном разбросе характеристик грунтов.

4. Установлено, что поверхность смещения с кривизной циклоиды для однородного откоса имеет меньший коэффициент устойчивости, чем круглоци-линдрическая и требуются дальнейшие исследования по циклоиде уже для неоднородных откосов с автоматизацией расчетов.

5. Возможности программы Ш_ЮТК рассчитывать альтернативы усиления неустойчивых откосов следует расширять новыми модулями.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих .работах:

1.Ващенко Г. П. Об устойчивости земляного полотна в сложных условиях / / Вопросы проектирования Байкало-Амурской магистрали. Новосибирск: НИИЖТ, 1978. С. 156-163.

2. Ващенко Г. П. О диалоговом проектировании усиления и реконструкции поперечников земляного полотна / / Повышение надежности и эффективности железнодорожного пути. Новосибирск, НИИЖТ, 1991. С. 119-121.

3. Ващенко Г. П. О диалоговом проектировании поперечников земляного поло-лотна/ / Транссиб и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте: Тезисы докладов науч.-техн. конф. Новосибирск, 1991. С. 52-53.

4. Ващенко Г. П. Программы поддержки проектирования поперечных профилей земляного полотна / / Сборник описаний алгоритмов и программ для ЭВМ. Новосибирск, 1992. Вып.5. С. 20-21.

5. Ващенко Г.П. Автоматизация расчета устойчивости и усиления грунтовых откосов. / / Известия высших учебных заведений. Строительство. Новосибирск, 2006. № 11-12. С.115-119.

6. Ващенко Г. П. Моделирование задачи усиления земляного полотна при наличии ограничений / / Железные дороги в сложных природных условиях: Меж-вуз. сб. науч. трудов. Новосибирск, 1993. С. 81-83.

7. Ващенко Г. П. Об автоматизации проектирования усиления откосов высоких насыпей / / Вузы Сибири и Дальнего Востока Транссибу: Тезисы докладов региональной науч.-практ. конф. к 70-летию СГУПС (НИИЖТ). Новосибирск, 2002. С. 119.

8. Ващенко Г. П. О комбинаторном методе расчета устойчивости земляного полотна / / Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири: Сб. науч. тр. Новосибирск, 2003. С. 84-89.

9. Ващенко Г. П. О сходимости поиска и единственности коэффициента минимальной устойчивости земляного полотна / / Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири. Новосибирск, 2005. С. 59-66.

10. Ващенко Г. П. О поверхности сдвига минимизирующей коэффициент устойчивости откоса земляного полотна / / Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири. Новосибирск, 2005. С. 52-59.

11. Исаков A.JL, Ващенко Г.П. О вариации прочностных характеристик грунта при расчете устойчивости откосов земляного полотна / / Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. Новосибирск, 2004.вып.7. С.123-129.

Подписано в печать 17.11.2006 г. Объем 1,2 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 1667

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа Новосибирск, ул. Д.Ковальчук, 191

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Виды поверхностей сдвига и причины обрушения грунтовых массивов 11 1.1.1 Причины смещения откосов и склонов

1.2 Становление, основы и развитие методов расчета устойчивости откосов

1.3 Методы расчета для простых однородных откосов

1.3.1 Метод вертикальных элементов

1.3.2 Метод расчета по кругу трения

1.3.3 Метод Кульмана

1.3.4 Метод логарифмической спирали

1.4 Методы расчета устойчивости неоднородных откосов

1.4.1 Метод расчета устойчивости г. Крея (А. Бишопа)

1.4.2 Метод расчета устойчивости откосов К. Терцаги

1.4.3 Способ «весового давления» P.P. Чугаева

1.4.4 Расчет устойчивости откосов по методу Г. М. Шахунянца

1.4.5 Метод конечных элементов (МКЭ)

1.5 Анализ рассмотренных методов расчета устойчивости откосов

1.6 О способах поиска минимального коэффициента устойчивости откосов

1.7 Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМБИНАТОРНОГО МЕТОДА ПОИСКА

МИНИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА УСТОЙЧИВОСТИ

2.1 Формулировка задачи 43 2.1.1 Модель объекта й метод расчета

2.2 Обоснование двухэтапного метода сеток для генерирования множества поверхностей сдвига

2.2.1 Обоснование множества центров и радиусов кривых поиска

2.2.2 Обоснование шагов поиска Kmin по параметрам кривых и шага разбиения маесивов сдвига на отсеки

2.3 Доказательство единственности минимального коэффициента устойчивости

2.4 Вариации прочностных характеристик

2.5 Надежность и достоверность результатов

2.6 Сдвиг по поверхности с формой циклоиды 62 • 2.7 Характеристика алгоритма поиска минимальной устойчивости

2.8 Выводы

3. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ НА ПЭВМ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА КОМБИНАТОРНОГО МЕТОДА

3.1 Описание алгоритма комбинаторного метода

3.2 Экспериментальная проверка корректности построения множеств и шагов поиска минимальной устойчивости

3.3 Экспериментальный поиск оптимального шага деления массивов на отсеки 80 ^ 3.4 Проверка сходимости и единственности решения

3.5 Сравнение с другими программами

3.6 Оценка реальной трудоемкости метода

3.7 Выводы

4. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОДДЕРЖКА РЕШЕНИЙ ПО УСИЛЕНИЮ ОТКОСОВ

4.1 Постановка задачи

4.2 Классификация способов усиления откосов

4.3 Модель решения задачи усиления

4.4 Пример расчета вариантов усиления откосов

4.5 Выводы

Актуальность работы: земляное полотно железных дорог, как техническая подсистема в системе железнодорожный путь, с момента сооружения и весь период эксплуатации находится в сложном динамическом состоянии, которое во времени зависит от изменений характеристик грунтов, структуры их залегания и внешних воздействий.

Исследованиями установлено, что при длительном совместном воздействии поездной нагрузки и природных процессов выветривания в грунтах насыпей накапливаются необратимые нарушения структуры, приводящие к примеру, для широко распространенных глинистых грунтов, к снижению прочности и устойчивости откосов на 30.40%.

В зонах, где поездная нагрузка мало сказывается на прочности грунтов, их физико-механические характеристики могут ухудшатся промерзанием и оттаиванием, набуханием и усадкой, когда меняется влажность. Значение сцепления грунта при оттаивании может составлять 50.70% от сцепления в летний период [82].

Для оценки состояния земляного полотна и проектирования его перехода в случае необходимости в другое качество, которое должно обеспечивать бесперебойную и безопасную эксплуатацию, в том числе и на перспективу, требуется иметь эффективные и универсальные методы и средства расчета, позволяющие проектировщикам оперативно принимать надежные и экономичные решения.

Важнейшим задачей является задача расчета устойчивости откосов, решаемая до настоящего времени в проектировании земляного полотна преимущественно для модели плоской задачи.

Расчетам на устойчивость откосов подлежит земляное полотно новых железных дорог из обычных грунтов, при проектировании откосов более 12м, когда переходят от типового к индивидуальному проектированию, или в сложных инженерно-геологических условиях (болота, многолетняя мерзлота, осыпи, прижимы, плывуны, подтопление). Проектирование реконструкции и усиления земляного полотна существующих железных дорог содержит еще большее многообразие сложных задач расчета устойчивости земляного полотна.

Протяженность участков с неудовлетворительным состоянием земляного полотна составляет около 12% общей сети железных дорог Российской Федерации.

В практике проектных организаций, особенно в проектах реконструкции на дорогах и в Европейской и Азиатской части страны не редкость насыпи с высотой откосов до 20. 30 м.

Эксплуатируемые насыпи вместе с основанием при этом могут содержать от 10 до 20 слоев грунта, с отличающимися физико-механическими характеристиками, со сложной конфигурацией границ в поперечном сечении.

Все сказанное характеризует задачу расчета устойчивости земляного полотна как массовую, сложную и ответственную.

Выявленная расчетом недостаточная устойчивость откосов порождает технико-экономическую задачу с разработкой проекта, новыми расчетами и оптимизацией затрат на усиление земляного полотна на конечном множестве альтернатив (вариантов усиления).

Одна скалярная величина минимального коэффициента запаса устойчивости или просто коэффициента устойчивости Ктц, диктует лицу принимающему решение (ЛПР) его дальнейшие действия.

Для оперативного и обоснованного принятия решений при индивидуальном проектировании нового земляного полотна и проектировании его реконструкции существующего необходимо иметь строго обоснованный универсальный метод расчета минимальной устойчивости и выработки, в случае необходимости, альтернатив для поддержки принятия решений ЛПР и повышения оперативности, качества и надежности проектных решений. Таким методом очевидно должно быть программное обеспечение реализующее весь процесс в автоматизированном режиме, с возможностью диалога расчетчика или ЛПР с компьютером, что означает уже методику решения комплексной задачи, обозначенной выше.

Существующие на настоящее время программные разработки указанным требованиям не соответствуют. Решаются отдельные задачи. Полученный коэффициент устойчивости, как показал сравнительный анализ результатов расчета по некоторым программам, не всегда минимальный из-за некорректности алгоритма поиска, в описаниях алгоритмов расчета нет обоснования минимальности получаемого коэффициента.

До сих пор отсутствуют в научной литературе теоретические или экспериментальные доказательства единственности или неоднозначности минимального коэффициента запаса устойчивости откоса земляного полотна в общем случае.

Цель диссертационной работы: разработка и обоснование метода автоматизированного расчета устойчивости земляного полотна в плоском случае с его строгой сходимостью к минимальному коэффициенту устойчивости откоса КтЫ при произвольной конфигурации слоев грунта в поперечном сечении тела земляного полотна и его основания.

Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Показать корректность алгоритма поиска поверхности сдвига с минимальным коэффициентом устойчивости откоса по всем параметрам оптимизации, от которых функционально зависит коэффициент.

2. Доказать единственность или неоднозначность минимального коэффициента запаса устойчивости для изотропных и анизотропных поперечников земляного полотна, для обеспечения надежности и достоверности результата расчета в общем случае.

3. Исследовать влияние вариаций физико-механических характеристик грунтов, как инженерно-геологических элементов (ИГЭ), на расчетные значения коэффициента устойчивости, и возможность практического использования результатов этого исследования.

4. Учитывая установившееся в практике расчетов, на основании изучения реальных поверхностей обрушения откосов, положение об их криволинейно-сти близкой к круглоцилиндрической (отдельно стоят случаи предопреде-ленногосдвига по ослабленным поверхностям), найти криволинейную поверхность сдвига, если она существует и может быть представлена аналитически, имеющую меньший коэффициент устойчивости, чем минимальный полученный при поиске по круглоцилиндрическим поверхностям, и отличающуюся кривизной от них, что важно для оценки полученного минимального коэффициента, когда он в ближайшей окрестности, допускаемого по нормам коэффициента, справа. Для решения поставленных задач в работе проведены теоретические исследования с доказательствами их результатов, проверкой их в численных экспериментах и сравнительный анализ с моделированием и экспериментальным подтверждением гипотез и утверждений

Научную новизну работы составляют: двухэтапный алгоритм поиска минимальной устойчивости с переменным шагом, использующий идею сгущения на втором этапе подмножества поверхностей вокруг фокуса, который образуют параметры поверхности первого этапа поиска минимума; подмножество принадлежит начальному дискретному множеству, отображающего в трехмерном пространстве область существования решения в виде координат-параметров поверхностей, по которым осуществляется поиск поверхности с К1Шп, как минимума функционала, зависящего от этих параметров; построение границ дискретных множеств поиска параметров, доставляющих минимум функционалу, как функций или суперпозиций функций от линейных параметров поперечного сечения земляного полотна с обоснованием корректности построения; экспериментально для обоих этапов оптимизированы шаги поиска параметров поверхности с Кт-т и шаг разбиения массива сдвига на вертикальные фрагменты; впервые получены теоретическое и экспериментальные доказательства единственности минимального коэффициента устойчивости для изотропных, и его неполной однозначности для анизотропных поперечных профилей земляного полотна (сходимость к абсолютному минимуму есть коэффициент одинаков у двух поверхностей сдвига, полученных в двух расчетах с близкими шагами поиска, имеющих некоторые отличия в геометрических параметрах этих поверхностей); систематизированы и описаны причины вариаций прочностных характеристик грунтов трения и сцепления, их влияние на результаты расчета устойчивости и практическое использование для ее оценки; доказано аналитически, что поверхность с кривизной циклоиды имеет коэффициент устойчивости меньше минимального, полученного поиском по кругло-цилиндрическим поверхностям сдвига, при тех же точках входа и выхода из поперечника.

Практическую значимость работы представляют: метод расчета устойчивости, реализованный в программе, с двухэтапным алгоритмом поиска основанным на строгих доказательствах существования и единственности минимального коэффициента устойчивости, с автоматизированным проектированием, при недостаточной устойчивости, варианта усиления откоса контрбанкетом, в зависимости от высоты насыпи до трехступенчатого, с определением минимально достаточных прочностных характеристик грунта контрбанкета, с расчетом нового коэффициента устойчивости откоса с контрбанкетом и объема отсыпки контрбанкета , а также вариантов усиления откоса подпорными стенками, с расстановкой через 1м., с расчетом оползневого давления на подпорные стенки, для каждого варианта их расстановки в откосе между подошвой и бровкой, для принятия решения по конструкции ЛПР.

В качестве еще одной альтернативы программа позволяет рассчитать варианты усиления неустойчивых откосов геотекстильными материалами, в диалоговом режиме, до решения готового для сравнения с другими вариантами усиления.

Таким образом, автоматизировано вырабатываются альтернативы для принятия решений ЛПР и, при разработке усиления, ускоряется и упрощается его детальное проектирование.

При расчете устойчивости и усилении откосов по нескольким поперечникам участка трассы с неустойчивой насыпью, имеющийся в программе модуль пространственной увязки контрбанкетов и расчета объемов земляных работ позволяет определить объемы работ по отсыпке контрбанкетов на всем участке.

При необходимости, используя эту программу, можно рассчитать варианты усиления земляного полотна уположением откоса, изменив часть данных о поперечнике.

В целом, сервис программы позволяет многократный и удобный диалог проектировщика и компьютера, меняя характеристики грунтов, внешние нагрузки, геометрию поперечника и границ слоев, проектируя новое земляное полотно и реконструируя существующее.

Исследование по влиянию вариаций прочностных характеристик грунтовна величину коэффициента устойчивости позволяет прогнозировать с определенной вероятностью состояние откосов при сезонных изменениях в грунтах.

Найденная поверхность циклоиды, при полученном в поиске минимальном коэффициенте устойчивости, близком справа к допускаемому, позволяет уточнить коэффициент, не становится ли он меньше допускаемого.

На защиту выносятся: метод комбинаторного поиска с переменным шагом минимальной устойчивости с обоснованием построения областей существования решения и параметров минимизации, обеспечивающих сходимость решения к минимуму; методика использования возможностей программного продукта по максимальной автоматизации получения готовых проектных решений по усилению земляного полотна или альтернативной поддержки проектных решений; доказательства единственности минимального коэффициента устойчивости в общем случае; оценка влияния вариаций прочностных характеристик грунтов на результаты расчетов устойчивости и практическое использование полученных зависимостей при расчетах изотропных насыпей; доказательство гипотезы о существовании криволинейной поверхности с переменной кривизной, соответствующей кривизне замечательной кривой циклои-де(брахистохроне), дающей абсолютный минимум коэффициента устойчивости для заданных характеристик поперечника.

Апробация результатов работы: основные результаты работы докладывались и получили одобрение на научно-техническом совещании вузов и проектных организаций МПС СССР по программным разработкам, выполнявшихся вузами по заданию Министерства путей сообщения (Днепропетровск, 1991); на научно-• технических советах с участием специалистов головных проектных институтов МПС «Мосжелдорпроект» и «Гипротранспуть» по обсуждению технических заданий к договорам на разработку программного обеспечения для расчетов реконструкции земляного полотна (Москва, 1990-1996); на научно-технической конференции «Прогресс на железнодорожном транспорте» (Новосибирск, 1991); на региональной научно-технической конференции к 70-летию СГУПСа (НИИЖТа) (Новосибирск, ноябрь, 2002); на кафедральных научных семинарах кафедры «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог» СГУПСа % (НИИЖТа).

Публикации: по результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ и выполнены в рукописи два научно-технических отчета.

Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Общий объем работы 128.страниц, в том числе.28 рисунков и 9 таблиц. Список использованной литературы содержит 131 наименование.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решен ряд задач.

1. Сделан сравнительный анализ методов расчета устойчивости откосов грунтовых сооружений с момента их зарождения и до настоящего времени.

2. Разработан и обоснован теоретически и экспериментально универсальный комбинаторный метод расчета минимального коэффициента устойчивости откосов любых грунтовых сооружений произвольной сложности, реализованный в программе 1ШОТК на языке Паскаль.

3. Построены и обоснованы множества и оптимальные шаги поиска минимального коэффициента устойчивости.

4. Впервые сделано теоретическое и экспериментальное доказательство единственности минимального коэффициента устойчивости для однородных откосов и единственности по величине, но возможной неполной однозначности по параметрам поверхности сдвига, для многослойных.

5. Впервые выдвинута гипотеза о существовании, подтвержденная расчетом, новой криволинейной поверхности, циклоиды, переменной кривизны, имеющей меньший коэффициент устойчивости, чем минимальный при поиске по круглоцилиндрическим поверхностям, при одинаковых точках входа и выхода из поперечника. Циклоида или брахистохрона относится в математике к замечательным кривым и является линией наискорейшего спуска.

6. Показана теоретическая и практическая трудоемкость комбинаторного метода поиска минимальной устойчивости.

7. Рассмотрены вариации прочностных характеристик грунтов и их влияние на расчеты устойчивости

8. В составе подпрограмм программы ШЮТК впервые разработан модуль автоматизированного проектирования усиления контрбанкетом откоса с недостаточной устойчивостью, с расчетом нового коэффициента устойчивости и объемов работ по отсыпке контрбанкета.

9. Дополнительные модули при необходимости, за один вход в программу, наряду с контрбанкетом позволяют рассчитать оползневое давление на варианты подпорных стен по ширине откоса, что является компьютерной поддержкой решений для проектировщика. Может быть рассчитано усиление откоса гео-тестилем. На примере сделан сравнительный анализ трех вариантов перечисленного усиления откоса. I Таким образом, программный комплекс позволяет решать задачу об устойчивом откосе или автоматизировано или в диалоговом режиме.

1. Альбом чертежей конструкций групповых технических решений для усиления деформируемых насыпей. / МПС РФ. ЦПИ 22/30. МГУПС М., 2002. 77 с.

2. Асильбеков Д. А. Методика расчета устойчивости откосов железнодорожных насыпей на основе оценки их напряженного состояния: автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1988. 18 с.

3. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1965.460 с.

4. Белоусов С. Н. Метод расчета прочности системы насыпь земляного полотна основание, базирующийся на анализе напряженного состояния грунтов: автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 2005. 21 с.

5. Бишоп А. У. Параметры прочности при сдвиге ненарушенных и мятых образцов грунта / / Определяющие законы механики грунтов. М.: Мир, 1975. С. 7-75.

6. Бокарев С. А., Сидоров В. А., Агатицкая О. П., Марков Р. Ю. Автоматизированная система управления «Земляное полотно» / / Железнодорожный транспорт.2002. № 10. С. 65-66.

7. Ващенко Г. П. Об устойчивости земляного полотна в сложных условиях / / Вопросы проектирования Байкало-Амурской магистрали. Новосибирск: НИИЖТ, 1978. С. 156-163.

8. Ващенко Г. П. О диалоговом проектировании усиления и реконструкции поперечников земляного полотна / / Повышение надежности и эффективности железнодорожного пути. Новосибирск, НИИЖТ, 1991. С. 119-121.

9. Ващенко Г. П. О диалоговом проектировании поперечников земляного полотна / / Транссиб и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте:

10. Тезисы докладов науч.-техн. конф. Новосибирск, 1991. С. 52-53.

11. Ващеико Г. П. Программы поддержки проектирования поперечных профилей земляного полотна / / Сборник описаний алгоритмов и программ для ЭВМ. Новосибирск, 1992. Вып.5. С. 20-21.

12. Ващенко Г.П. Автоматизация расчета устойчивости и усиления грунтовых от-I косов. / / Известия высших учебных заведений. Строительство. Новосибирск, 2006.11.12. С.115-120.

13. Ващенко Г. П. Моделирование задачи усиления земляного полотна при наличии ограничений / / Железные дороги в сложных природных условиях: Межвуз.сб. науч. трудов. Новосибирск, 1993. С. 81-83.

14. Ващенко Г. П. Об автоматизации проектирования усиления откосов высоких насыпей / / Вузы Сибири и Дальнего Востока Транссибу: Тезисы докладов региональной науч.-практ. конф. к 70-летию СГУПС (НИИЖТ). Новосибирск, 2002.1. С. 119.

15. Ващенко Г. П. О комбинаторном методе расчета устойчивости земляного полотна // Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири: Сб. науч. тр. Новосибирск, 2003. С. 84-89.

16. Ващенко Г. П. О сходимости поиска и единственности коэффициента минимальной устойчивости земляного полотна / / Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири. Новосибирск, 2005. С. 59-66.

17. Ващенко Г. П. О поверхности сдвига минимизирующей коэффициент устойчивости откоса земляного полотна / / Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири. Новосибирск, 2005. С. 52-59.

18. Виноградов В. В., Иванов Д. И., Любимов С. В. Исследование устойчивости высокой насыпи методом центробежного моделирования / / Проблемы повышения эффективности работы железных дорог. Тр. МИИТа, М., 1983. Вып. 740. С. 111-112.

19. Виноградов В. В., Яковлева Т. Г., Фроловский Ю. С., Зайцев А. Л. Испытания земляного полотна железных дорог на центробежной установке / / Сб. докл. между-нар. конф. М., 2002. С. 207-209.

20. Виноградов В. В., Яковлева Т. Г., Фроловский Ю. К., Зайцев А. А. Способы стабилизации насыпей на болотах // Путь и путевое хозяйство. 2003. № 10. С. 28-31.

21. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука. 1977. 872 с.

22. Временные методические указания по расчету устойчивости эксплуатируемых насыпей и проектированию контрбанкетов / ЦП МПС. М.: Транспорт, 1979. 32 с.

23. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под ред. В.П. Не-дриги. М., 1983. 543 с.

24. Глинская Г. Ф. Противопучинные мероприятия на Западно Сибирской дороге / / Путь и путевое хозяйство. 2001. № 11. С 22-23.

25. Гольдштейн М. Н. О причинах внезапного нарушения устойчивости высоких насыпей / / Земляное полотно и геотехника на железнодорожном транспорте. Днепропетровск, 1984. С. 15-26.

26. Гольдштейн М.Н., Костыгова А. В., Прийма Н. Г. Об устойчивости откосов вы-^ соких железнодорожных насыпей / / Геотехника в транспортном строительстве.

27. Днепропетровск, 1988. С. 22-29.

28. Грицык В. И. Алгоритмы итеративной оптимизации в проектировании объектов земляного полотна / / Вестник ВНИИЖТа, 1992. № 5. С. 5-9.

29. Грицык В. И. Классификация деформаций земляного полотна / / Путь и путевое хозяйство. 1991. № 1. С. 31-32.

30. Грицык В. И. Расчеты земляного полотна: Уч. пособие для ВУЗов. М., 1998. 519 с.

31. Грицык В. И. Условия усиления подбалластной зоны железнодорожного земляного полотна / / Вестник РГУПС. 2005, № 3, с. 117-124.

32. Грицык В. И., Окост М. В. Усиление основной площадки земляного полотна / Труды Всероссийской науч.- практ. конф. «Транспорт 2005». часть 2. Ростов-на-Дону, 2005. С. 112-114.

33. Железнодорожный путь / Т.Г. Яковлева, Н.И. Карпущенко и др. Под ред. Т.Г. Яковлевой. М.: Транспорт. 1999. 405 с.

34. Зайцев А. А. Комплексная методика автоматизированной оценки динамическойустойчивости железнодорожных насыпей: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 2000. 23 с.

35. Исаков A. J1., Ващенко Г. П. О вариации прочностных характеристик грунта при расчете устойчивости откосов земляного полотна / / Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. Новосибирск, 2004. Вып.7. С. 123-129.

36. Исаков АЛ. О классификации грунтов без жестких структурных связей по их прочностным характеристикам / / Физико технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 2000. №6. С. 26-29.

37. Ким А. Ф. Земляное полотно. Теоретические основы технического обеспечения. Новосибирск, 2002. 160 с.

38. Ким А. Ф. О расчете армогрунтовых сооружений / / Путь и путевое хозяйство. 2005. №2. С. 16.

39. Ким А. Ф. Расчет земляного полотна по теории нелинейной механики / / Путь и путевое хозяйство. 2003. № 10. С. 35.

40. Кланова Э. Ш. Влияние динамических поездных нагрузок на деформацию основной площадки земляного полотна: Автореф. дис. канд. тех. наук. Алматы, 2005. 27с.

41. Колос И. В. Несущая способность основания земляного полотна сложенного иольдиевыми глинами: Автореф. дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2004. 26 с.

42. Коншин Г. Г., Круглый А. Г., Баласаян Е. А. Применение вибросейсмических методов расчетов для совершенствования расчета устойчивости насыпей / /М-лы Всесоюзн. конф. 12-14 апреля 1989 /МИИТ. М., 1989. С. 75

43. Коншин Г. Г. Метод определения динамических напряжений и оценки рабочейзоны в насыпи от воздействия подвижного состава / / Экспресс-информация, ЦНИИТЭИ МПС. М., 2001. Вып.1. С. 1-18.

44. Крицкий М. Я. Проблемы стабильности старых высоких насыпей: деформации, диагностика, усиление // Вестник СГУПС. 2005. № 12. С. 86-99.

45. Кудрявцев С. А. Численное моделирование процесса промерзания, морозного § пучения и оттаивания грунтов / / Основание, фундаменты и механика грунтов.2004. №5. С. 21-26.

46. Лапидус Л. С.,Гусев Б. В. Некоторые вопросы расчета устойчивости откосов / / Тр. ТАШИИТ. 1965. Вып. 33. С. 111-116.

47. Лапидус Л. С. Несущая способность основной площадки земляного полотна / Под. ред. М. Н. Гольдштейна. М., 1978. 125 с.

48. Методические указания по применению по применению типовых технических решений оперативного восстановления земляного полотна / ЦПИ-22/41. Москва.: Транспорт, 1999. 103 с.

49. Методические указания по усилению основания пути при подготовке его к пропуску пассажирских поездов с новыми скоростями. М., 2001. 52 с.

50. Методические указания по усилению однопутных насыпей в зонах расположения водопропускных труб стягивающими элементами. М., 1990. 73 с.

51. Механика грунтов, основания и фундаменты / Под ред С. Б.Ухова. М., 2002. 566с.

52. Михайлов Г.Д. Исследование влияния промерзания- оттаивания на механические свойства глинистых грунтов и устойчивость железнодорожных насыпей в районах Сибири: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 1968. 21 с.

53. Мурзалина Г.Б. Влияние продольных сил подвижного состава на устойчивость земляного полотна: Автореф. дис. канд. техн. наук. Алматы, 2004. 22 с.

54. Невмержицкая JL И. Методики учета теплового влияния поверхностных и грунтовых вод при проектировании транспортных сооружений на вечной мерзлоте: Автореф. дис.канд. техн. наук. М., 2005. 20 с.

55. Никитенко В. JI. Автоматизированное проектирование земляного полотна железных дорог//Транспортное строительство. 1990. № 9. С. 14-16.

56. Новые технологии оценки состояния земляного полотна и балластного слоя / / Железные дороги мира. 2005. № 9. С. 68-70.

57. Нормы несущей способности и методика расчета земляного полотна для скоростных линий / МПС РФ. М., 1999. 12 с.

58. Основы устройства и расчетов железнодорожного пути / Яковлева Т. Г., Шульга В.Я., Амелин С. В. / Под. Ред. С. В. Амелина и Т. Г. Яковлевой. М., Транспорт, 1990. 367 с.

59. Палькин 10. С. Земляному полотну необходимо повышенное внимание / / Вестник СГУПСа. Новосибирск, 2004. Вып. 8. С.175-179.

60. Палькин Ю. С. Проектирование земляного полотна на подходах к мостам и тоннелям. Новосибирск, 2002. 50 с.

61. Палькин Ю. С. Нетрадиционные способы укрепления откосов земляного полотна / / Транссиб и научн.-техн. прогресс на жел.-дор. транспорте: Тезисы докладов на-учн.-техн. конференции. Новосибирск, 1991. С. 50-51.

62. Палькин 10. С. Радикальное усиление земляного полотна / / Вестник СГУПС. Новосибирск, 2004. Вып.7. С. 130-132.

63. Пешков П. Г., Ибрагимов P.C. О расчете устойчивости откосов на ЭЦВМ / / Вопросы устойчивости земляного полотна: Сб. трудов ВНИИЖТа /Под. ред. В. П. Титова. М, 1967. Вып. 326. С. 22-34.

64. Пожидаев А. В., Вдовин В. В. Элементы вариационного исчисления и оптимального управления. Новосибирск, 2004. 27 с.

65. Проектирование железных дорог колеи 1520 мм: СП 32-104-98. М., 1999. 90 с.

66. Проектирование земляного полотна железных дорог из глинистых грунтов с применением геотекстиля: ВСН 205-87. М., 1988. 17 с.

67. Правила и технические нормы проектирования станций и узлов на железных дорогах колеи 1520 мм. М., 2001. 253 с.

68. Прокудин И. В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку. Автореф. дис. д-ра техн. наук. М., 1983. 40 с.

69. Рекомендации по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна на участках с наличием низкотемпературных вечномерзлых грунтов. М., 1988. 35 с.

70. Руководство по определению физико-механических характеристик балластных материалов и грунтов земляного полотна /ЦПИ-36. М.: Транспорт, 2005. 84 с.

71. Свиридов В. В., Ревякин А. А. Новый метод расчета мостового устоя на устойчивость / / Труды Всероссийской науч-практ. конфер. «Транспорт-2004». Часть 2. Ростов-на-Дону, 2004. С. 153-154.

72. Серебренников И. В. Об усилении земляного полотна / / Путь и путевое хозяйство. 2006. № 1.С. 34-36.

73. Смирнов В. И. Курс высшей математики. Том 1. М.: Наука. 1974. 479 с.

74. Современные методы расчета устойчивости земляного полотна / Ю. И. Соловьев, А. М. Караулов, Ю. П. Смолин. Современные методы расчета устойчивости земляного полотна. Новосибирск, 1996. 82 с.

75. Соколов В. В., Яковлева Т. Г., Ашпиз Е. С. Влияние эксплуатационной надежности земляного полотна на безопасность движения поездов / / Проблемы повышенияIбезопасности на железнодорожном транспорте. М.: МИИТ, 1988. Вып. 804. С. 13-19.

76. Соловьев Ю. И., Караулов А. М. Предельное равновесие оснований насыпей без учета массовых сил / / Инженерно-геологические условия и особенности фундамен-тостроения при транспортном строительстве в условиях Сибири. Новосибирск, Тр.

77. НИИЖТа. 1977. Вып. 180. С. 68-73.

78. Соловьев Ю.И., Смолин 10. П., Черевцов К. В. Динамический расчет земляного полотна железной дороги // Вестник СГУПС. Новосибирск, 2002. Вып. 4.1. С. 131-138.

79. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог / Авероч-I кина М. В., Бабицкая С. С., Большаков С. М. / Под ред. А. Ф. Подпалого, В. П. Титова, М. А. Чернышева. М.: Транспорт, 1978. 768 с.

80. Стандартные проектные решения и технологии усиления земляного полотна при подготовке полигонов сети для введения скоростного движения пассажирских поездов. Вып. 1.М., 1997. 172 с.

81. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М.: Физматгиз, 1960. 240 с.

82. Строительно-технические нормы Министерства путей сообщения РФ. Железные дороги колеи 1520 мм: СТН Ц-01-95. М., 1995. 86 с.

83. Строительные нормы и правила. Плотины из грунтовых материалов: СНИП 2.06.05-84. М., 1991.49 с.

84. Тейлор Д. В. Основы механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1960. 598 с.

85. Терцаги К., Пек Р.Б. Механика грунтов в инженерной практике. М.: Госстройиздат, 1958. 607 с.

86. Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1961. 507 с.

87. Технические указания по усилению насыпей с нестабильными балластными шлейфами армогрунтовыми удерживающими сооружениями / ЦПИ 22/4. М., 1992. 125 с.

88. Технические указания по применению габионов для усиления земляного полотна /ЦПИ 22/43. М., 1998. 138 с.

89. Технические указания по организации контроля за стабильностью высоких наiсыпей на прочном основании. М., 1995. 65 с.

90. Технические условия на работы по ремонту и планово- предупредительной выправке пути. М.: Транспорт, 1998. 188 с.

91. Технические указания по устранению пучин и просадок железнодорожного пути.

92. М.: Транспорт, 1998. 75 с.

93. Технические указания на применение пенополистирола и геотекстиля при усилении основной площадки земляного полотна без снятия рельсошпальной решетки. М., 1999.37 с.

94. Технические указания по применению нетканых материалов для усиления земляного полотна. М., 1989. 46 с.

95. Технические указания по проектированию подпорных стен для транспортного строительства: ВСН 167-70. М, 1970. 36 с.

96. Технические указания по инструментальной диагностике земляного полотна. М., 2000. 61 с.

97. Титов В. П. Устойчивость железнодорожных насыпей из пылеватых связных грунтов в районах избыточного увлажнения / / Вопросы устойчивости земляного полотна: Сб. трудов ВНИИЖТа. М., Транспорт, 1967. Вып. 326. С. 4-20.

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

99. Титов В. П. Проблемы усиления земляного полотна длительно эксплуатируемых железных дорог: Автореф. дис. д-ра техн. наук. СПб., 1999. 40 с.

100. Указания по расчету устойчивости земляных откосов: ВСН 04-71. JL, Энергия, 1971. 104 с.

101. Федоров И. В. Методы расчета устойчивости склонов и откосов. М., Госстрой-издат, 1962. 203 с.

102. Феллениус В. Статика грунтов. Стройиздат, 1933.

103. Фришман М. А., Хохлов И. Н., Титов В. П. Земляное полотно железных дорог. М.: Транспорт, 1972. 286 с.

104. Хуан Я. X. Устойчивость земляных откосов / Пер. с англ. В. С. Забавина. М., 1988.240 с.

105. Цытович Н. А. Механика грунтов. М.: Госстройиздат, 1983. 288 с.

106. Цытович Н. А. Механика грунтов. М.: Госстройиздат, 1963. 636 с.

107. Шахунянц Г. М. Зе*мляное полотно железных дорог. Вопросы проектирования ирасчета. М., Транспорт, 1953. 827 с.

108. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. М., Транспорт, 1987. 479 с.

109. Яковлева Т.Г., Иванов Д.И., Куликов В.В. Изучение устойчивости насыпи на модели // Путь и путевое хозяйство. 1975. №8. С. 10-12.

110. Яковлева Т. Г., Иванов Д. И. Моделирование прочности и устойчивости земляного полотна. М., Транспорт, 1980. 255 с.

111. Яковлева Е.В., Белоцветова 0.10., Ольхина С.В., Михайлова Н.В. Конструкции k усиливают рабочую зону земляного полотна / / Путь и путевое хозяйство. 2002. № 9.1. С. 34-36.

112. Bishop A.W. The Use of Slip Circle in the Stability Analysis of Slopes. Geotech-nique, 1955. Vol. 5, No. 1, pp.7-17.

113. Bishop A. W. and N. Norgenstern. Stability Coefficients for Earth Slopes, Geotech-nique, 1960. Vol. 10, No. 4, pp. 129-150.

114. Fellenius W. Calculation of the Stability of Earth Darns, Transactions of 2nd Congress on Large Dams. Washington DC, 1936. Vol. 4, pp. 445-462

115. Huang Y. H. and M. C. Avery. Stability of Slopes by the Logarithmic-Spiral Method, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1976. Vol. 102, No.GTl, pp. 41-49.

116. Huang Y. H. Line of Seepage in Earth Dams on Inclined Ledge, Journal of the Geotechnical Engeneering Division, ASCE, 1981. Vol. 107, No. GT5, pp. 662-667.

117. Huang Y. H. User's Manual, REAME, A Computer Program for the Stability Analysis of Slopes, Institute for Mining and Minerals Research, University of Kentucky, Lexington, 1981. KY.

118. Huang Y. H. User's Manual, REAMES, A Simplified Version of REAME in Both BASIC and FORTRAN for the Stability Analysis of Slopes, Institute for Mining and Minerals Research, University of Kentucky, Lexington, 1982. KY.

119. Hunter J. H. and R. L. Schuster. Chart Solutions for Stability Analysis of Earth Slopes, Highway Research Record 345, Highway Research Board, Washington, DC, 1971. pp. 77-89.

120. Lid Chrismer S. Soft Subgrade Remrdies under Heavy Axle Loads / / Railway Trade and structures, 1999. № 10, pp. 15-18.

121. Porebski R. and Podagelis I. Evalution of Variability in Subgrade Loads, Journal Civil Engineers and Manag., 2003. 9, № 1, pp.16-19.

122. Simple Genetic Algorithm Search for Critical Non-Circular Failure Surface in Slope Stability Analysis / Zolfaghari A. R., Heath A. C., McCombie P. F. Computer and Geo-technique, 2005. 32, № 3, pp. 139-152.

123. Spencer E. Slip Circles and Critical Shear Planes, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1981.Vol. 107, No. GT7, pp. 929-942.

124. Taylor D. W. Stability of Earth Slopes, Journal of Boston Society of Civil Engineers, 1937. Vol.24, pp. 197-246.

125. Taylor D. W. Fundamentals of Soil Mechanics, John Wiley and Sons, NewYork, 1948.

126. Terzaghi R., and R. B. Peck, Soil Mechanics in Engineering Practice, John Wiley and Sons, New York, 1967.

127. Trofimenkov J. G. Penetration Testing in the USSR, European Symposium on Pene-tra-tion Testing, Stockholm, Sweden, 1974. Vol. 1, pp. 147-154.