автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Несущая способность земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку

АБДУКАМИЛОВ Шавкат Шухратович

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА, ОТСЫПАННОГО БАРХАННЫМИ ПЕСКАМИ, ВОСПРИНИМАЮЩИМИ ВИБРОДИНАМИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ

Специальность 05.22.06 — Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

005011164

005011164

Работа выполнена на кафедре «Управление и технология строительства» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПОПГУПС).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор ПРОКУДИН Иван Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

СВИНЦОВ Евгений Степанович

кандидат технических наук, доцент УСТЯН Нагапет Амирханович

Ведущая организация

Военно-транспортный институт железнодорожных войск и военных сообщений

(филиал) ФГВОУ ВПО «Военная академия тыла и транспорта имени генерала армии Хрулева А.В.»

Защита состоится 27 декабря 2011 г. в 13 час 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.008.03 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 7-520 (факс 570-24-61)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГУПС. Автореферат разослан «25» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

А.Ф. КОЛОС

Актуальность темы. Высокие темпы развития промышленного производства и сельского хозяйства в республиках Средней Азии вызывают интенсивный рост перевозок грузов и пассажиров. Для освоения существующих и ожидаемых в перспективе грузопотоков и пассажиропотоков в этом регионе предусматривается дальнейшее развитие и усиление сети существующих железных дорог.

Специфические природные условия районов с жарким, засушливым климатом требуют от проектировщиков и строителей решения ряда новых сложных задач в условиях распространения мелкозернистых барханных песков. Эти пески распространены, главным образом, на территориях пустынь и полупустынь, которые занимают более половины площади республик Средней Азии и характеризуются относительно небольшими прочностными характеристиками, монофракционным составом и значительным содержанием пылеватых частиц. .

Ситуация осложняется тем, что в этом районе нет качественных материалов для сооружения земляного полотна в виде крупно- и среднезернистых песков и скальных грунтов, а завоз их из других районов существенно увеличивает сметную стоимость строительства.

При проектировании и строительстве насыпей из барханных песков требуется решать задачи, связанные с их недостаточной несущей способностью через разработку таких конструктивных решений земляного полотна, которые обеспечат длительную, стабильную и надежную работу железнодорожного пути.

Оценка несущей способности земляного полотна имеет одно из первостепенных значений при проектировании конструкции железнодорожного пути. Учет вибродинамического воздействия при расчетах несущей способности земляного полотна определяет эксплуатационную надежность пути и безопасность движения поездов. В

1

современных условиях эксплуатации железнодорожного пути с большегрузными составами и высокоскоростными пассажирскими поездами обуславливает возникновение повышенной вибродинамической нагрузки на конструкции пути в целом и в частности на земляное полотно.

. В настоящее время в республиках Средней Азии появилась объективная необходимость в решении важнейшей проблемы: обеспечение прочности железнодорожного земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку от проходящих поездов.

Актуальность проблемы для железнодорожного пути возросла из-за повышения скоростей движения пассажирских поездов и введения в оборот большегрузных вагонов с мощными локомотивами.

Цель работы: разработка методики определения и прогнозирования несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку, возникающую от проходящих поездов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить основные закономерности распространения колебаний в теле земляного полотна, отсыпанного барханными песками под воздействием вибродинамических нагрузок.

2. Выполнить оценку степени влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики барханных песков.

3. Разработать методику расчета и прогнозирования несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками в зависимости от вибродинамического воздействия поездов.

Методика исследований. Для решения поставленных задач выполнены полевые, лабораторные и теоретические исследования. Полевые эксперименты выполнены на линии Навои — Учкудук — Мискен

железных дорог Узбекистана. Результаты полевых исследований обрабатывались с использованием методов математической статистики.

Лабораторные испытания по изучению влияния величины вибродинамической нагрузки на прочностные свойства барханных песков выполнены на вибростабилометрической установке конструкции ЛИИЖТа.

В работе выполнены многовариантные расчеты, на основе которых разработана методика расчета и прогнозирования несущей способности земляного полота, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку.

Научная новизна. На основании экспериментальных и теоретических исследований впервые получены следующие результаты:

• разработана аналитическая модель расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку.

• выявлена закономерность распространения колебаний в теле и за пределами земляного полотна, отсыпанного барханными песками.

Практическое значение работы заключается в возможности и необходимости использования проектными организациями разработанной методики расчета и прогнозирования несущей способности железнодорожного земляного полотна, отсыпанного барханными песками при различном сочетании нагрузок от современного и перспективного подвижного состава.

Реализация исследований. Результаты исследований нашли практическое применение в проектном институте «Узжелдорпроект» и «Ташгипротранс» при расчетах несущей способности земляного полотна на реконструируемой линии Навои - Учкудук железных дорог Узбекистана.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на:

• международной научно-технической конференции ТашИИТа

«Транспортная логистика, мультимодальные перевозки»,

посвященной 20-летию Независимости Республики Узбекистан и 80-летию института (Ташкент, 2011 г.).

• научно-техническом семинаре кафедры «Строительство железных дорог. Путь и путевое хозяйство» ТашИИТа на тему «Динамическая устойчивость железнодорожных насыпей» (Ташкент, 2011).

• научно-технической конференции ТашИИТа «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», посвященной 80-летию института (Ташкент, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано пять статей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, приложений. Общий объем работы составляет 160 страниц машинописного текста: в том числе 124 страниц основного текста, 33 рисунков, 8 таблиц, 11 страниц наименований отечественных и зарубежных авторов, 3 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и методы исследований, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе дан анализ работ по изучению величины вибродинамического воздействия поездов на грунты земляного полотна, изменению прочностных свойств грунтов при динамических и вибродинамических нагрузках и учету этих изменений в расчетах прочности и устойчивости земляного полотна.

Большой вклад в исследования влияния различных факторов на состояние прочности грунтов железнодорожного земляного полотна под воздействием вибродинамических нагрузок внесли такие известные ученые как Баркан Д.Д., Соколов В.А., Васютинский А.Н., Маслов H.H., Шахунянц Г.М., Ершов В.А., Жинкин Г.Н., Прокудин И.В., Виноградов В.В., Гольдштейн М.Н., Яковлева Т.Г., Иванов П.Л., Стоянович Г.М., Титов В.П., Хархута Н.Я., Савинов O.A., Соколовский В.В. и др.

Результаты ранее выполненных исследований указывают на снижение прочностных свойств грунтов слагающих земляное полотно в следствиивибродинамической нагрузки от проходящих поездов. При этом основной характеристикой колебательного процесса грунтов земляного полотна является амплитуда колебаний.

Исследования колебательного процесса земляного полотна показали, что величина амплитуды колебательного процесса в значительной степени зависит от вида грунта, слагающего земляное полотно, и его состояния. Так, по мнению В,А. Ершова и И.И. Костюкова, амплитуды колебаний песчаных грунтов не превосходят 60 мкм. В результате исследований были установлены коэффициенты затухания колебаний по глубине насыпи в различных по плотности сложениях песках. Так, для плотных сухих песков коэффициент затухания колебаний равен 0.52 - 0.79. Результаты исследований показали, что расчетные ускорения колебаний песка прямо пропорциональны его плотности, и ускорения колебаний в водонасыщенных песках затухают значительно медленнее, чем в песках в сухом состоянии. Также В.А. Ершовым проводились исследования по изучению параметров колебаний в песчаной насыпи на двухпутной железной дороге. Он сделал вывод, что при движении поездов по двухпутному участку пути значительно возрастает ускорение колебаний по сравнению движением поезда по однопутному участку пути.

Исследованиями по определению закономерности распространения колебаний в насыпях из мелких и пылеватых песков при различных осевых нагрузках занимались A.C. Дербенцев и Ю.П. Смолин. Авторы считают, что вертикальные и горизонтальные составляющие амплитуд колебаний

имеют линейную зависимость от нагрузки на ось подвижного состава. Кроме того, ими было выявлено увеличение амплитуд колебаний в отдельных частях насыпи на двухпутных участках при встрече поездов. Авторами также была предложена экспоненциальная зависимость для определения средних значений вертикальных и горизонтальных составляющих амплитуд колебаний на уровне основной площадки, на бровке, на поверхности откосной части и в основании откоса при движении поезда по одному пути. При этом максимальные амплитуды колебаний предложено определять, умножая среднее значение амплитуд на соответствующие коэффициенты. Величины максимальных вертикальных и горизонтальных амплитуд колебаний, возникающих при проходе электровоза с нагрузкой на ось 230 кН/ось со скоростью 90 км/ч, составили по данным A.C. Дербенцева и Ю.П. Смолина, 90 и 25 мкм соответственно.

На основании обширных лабораторных исследований А.И. Лагойский установил, что на снижение прочности грунтов земляного полотна влияют величина амплитуды колебаний, минералогический состав глинистой части грунта, количество частиц грунта размером менее 0,001 мм, влажность грунта и продолжительность вибродинамического воздействия.

При исследовании песчаных грунтов П.Л. Иванов высказал предположение о том, что угол внутреннего трения при вибрации не изменяется, изменяется лишь общее напряжение. Поэтому он указывает, что при динамических воздействиях устойчивость сооружений на сдвиг необходимо проверять с учетом динамических составляющих напряжений при постоянных значениях угла внутреннего трения, полученных из обычных статических испытаний. При этом П.Л. Иванов отмечает, что динамическая составляющая нагрузок увеличивает величину угла внутреннего трения при ускорениях до 0.8g, а при больших ускорениях колебаний угол внутреннего трения будет уменьшаться. •

Исследования H.H. Маслова позволили ему разработать фильтрационную теорию динамической устойчивости водонасыщенных

6

песков. Значительный вклад в решении этой проблемы внесли М.Н. Гольдштейн, O.A. Савинов, В.А. Ершов, Н.Д. Красников, А.П. Синицын, Р.Д. Филиппов и другие исследователи.

H.H. Маслов считает, что, согласно его фильтрационной теории, определяющим показателем прочности водонасыщенных песков является критическое ускорение. Критическое ускорение - это предельное ускорение колебательного движения, ниже которого песок при сотрясении еще не уплотняется и, одновременно, выше которого процесс разуплотнения развивается интенсивно.

В.М. Гольдштейн указывает на то, что динамическое разупрочнение песков происходит как в водонасыщенном, так и в сухом песке любой плотности. Под влиянием динамического воздействия песок переходит в состояние своеобразной вязкой псевдожидкости с резко сниженным внутренним кулоновским трением.

Также следует упомянуть о теории динамического нарушения структуры песка, основоположниками которой являются Н.М. Герсеванов и В.А. Флорин. Эта теория отражает процесс разжижения грунта. Н.М. Герсеванов считает, что основной причиной разжижения песка является разрушение его структуры за счет вибрации. При вибрации по глубине песчаной толщи возникает дополнительный напор, который превращает эту толщу в разжиженное состояние. Но в то же время В.А. Флорин отрицает значение показателя критической пористости как критерия для оценки степени устойчивости водонасыщенных песчаных масс. В.А. Флорин придает самое серьезное значение в рассматриваемом процессе величине интенсивности динамического воздействия, при которой несвязный водонасыщенный песок ведет себя как тяжелая вязкая жидкость.

Анализ различных исследований в области несущей способности и устойчивости железнодорожного земляного полотна, сложенного из песков воспринимающих статические, динамические и вибродинамические нагрузки показал, что наряду с очевидными большими достижениями в

области динамики грунтов земляного полотна, существуют спорные, не полностью или вообще нерешенные вопросы. А также нет достаточной обоснованности степени влияния характеристик колебательного процесса на снижение прочностных характеристик барханных песков, слагающих железнодорожное земляное полотно, практически не исследовалось влияние вибродинамического воздействия на прочностные характеристики барханных песков различного состояния. Вместе с тем, проектирование и строительство новых железных дорог в пустынных районах обуславливают необходимость обеспечения устойчивого земляного полотна из местных грунтов, в частности барханных песков, что определяет потребность разработки методики расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, с учетом вибродинамической нагрузки.

Во второй главе изложены результаты полевых исследований колебательного процесса барханных песков уложенных в земляное полотно на участке железнодорожной линии Навои - Учкудук - Мискен железных дорог Узбекистана, где земляное полотно полностью отсыпано барханными песками. Эксперименты проводились на участке пути, где земляное полотно представлено насыпью высотой 1 м. На участке уложен звеньевой путь с рельсами типа Р65, шпалы железобетонные с эпюрой 1840 шт/км, скрепления типа КБ. Максимальная скорость движения, регистрируемая на участке проведения исследований, для пассажирских поездов составляет 100 км/ч, а для грузовых 80 км/ч.

Амплитудно-частотные характеристики колебаний барханных песков регистрировались сейсмоприемниками СМ-3, которые преобразовывали механические колебания в электрический сигнал.

Колебания в грунтах имеют сложный пространственный характер. По этому регистрировались вертикальная и горизонтальная вдоль и поперек оси пути составляющие колебаний. Результирующая амплитуда определялась расчетом по закону векторной суммы. Обработке подвергались результаты по каждой составляющей амплитуд колебаний, а также результирующей при уровне вероятности 0,995. В результате

получались средние и максимальные вероятные значения амплитуд колебаний при определенных скоростях движения поездов.

Анализ результатов записей колебаний показал, что каждая составляющая колебаний условно разлагается на две гармоники -среднечастотную и высокочастотную. Анализ величин составляющих колебательного процесса барханных песков показывает, что результирующая амплитуда колебаний практически определяется величиной вертикальной составляющей амплитуды колебаний.

скорость движения, км/ч

Рис. I. Зависимость амплитуды колебаний барханных песков от скорости движения пассажирских поездов

1 - Амплитуда колебаний в горизонтальном направлении вдоль пути; 2 - то же, в горизонтальном направлении поперек пути; 3 - то же, в вертикальном направлении; 4 -Результирующая максимальной вероятной амплитуды колебаний.

В результате экспериментальных исследований определена зависимость величины амплитуд колебаний барханных песков уложенных в земляное полотно от скорости движения поездов в диапазоне скоростей от 60 до 90 км/ч. Эти зависимости в рассматриваемом диапазоне скоростей носят прямолинейный характер для всех составляющих колебательного процесса. Вертикальная составляющая амплитуды является наибольшей по абсолютной величине. Она в 3-4 раза превышает амплитуду колебаний горизонтальной составляющей вдоль пути. Интенсивность ее увеличения с ростом скорости движения поездов в 13-14 раза превосходит горизонтальную составляющую вдоль пути. Промежуточное значение занимает горизонтальная составляющая колебаний поперек пути, абсолютные значения которой в два раза меньше вертикальных колебаний при одинаковой скорости движения поезда. Однако интенсивность роста этой составляющей незначительно отличается от вертикальной.

Для определения несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими

вибродинамическую нагрузку необходимо установить зависимость распространения колебаний в теле земляного полотна и за его пределами. Выполненные полевые исследования показали, что результирующую амплитуду колебаний грунта в любой точке земляного полотна и за его пределами можно определить следующем выражением:

_ д^е21п61-£'2/р(у)-£2(у-1,35)-63Н1 (1)

где Ао — максимальная вероятная результирующая амплитуда колебаний барханных песков на основной площадке земляного полотна, мкм;

д1 - коэффициент затухания барханных песков по глубине, 1/м.

<52 ’ - коэффициент затухания колебаний в первой зоне;

¿2 ” — коэффициент затухания колебаний во второй зоне;

дз — коэффициент затухания колебаний в откосной части земляного полотна;

ю

1п81 3 ~ 1,5 ■ ад <*!

где «/ -угол заложения откоса насыпи;

/г,- - высота откоса насыпи над рассматриваемой точкой, м;

ГО при у < 0,5 Ьпл

1 |(у - 0,5 Ьт)Ьд аг при у > 0,5 Ьпл

где Ьт - ширина основной площадки земляного полотна, м;

( _ Г(У — ^З5) при у <3,6

(2,25 при у >3,6

г — координата рассматриваемой точки по вертикали, м;

у - координата расчетной точки по горизонтали при расположении центра координат по оси пути на основной площадке, м.

Во второй главе была произведена оценка энергетических показателей колебаний барханных песков на основной площадке земляного полотна, возникающих при действии вибродинамических нагрузок от проходящих поездов. Результаты этих исследований показали, что основной вклад в общую энергию колебаний вносит вертикальная составляющая колебаний барханных песков земляного полотна. При этом с увеличением скорости движения поездов общая энергия также увеличивается. Однако на величину энергии также влияет нагрузка на ось подвижного состава. Общая энергия колебаний частиц барханного песка при проходе грузовых поездов в 1,5 раза выше, чем при проходе пассажирских поездов с одинаковой скоростью.

В третьей главе изложены результаты экспериментов по выявлению закономерностей изменения прочностных характеристик барханных песков под влиянием вибродинамической нагрузки. Исследования выполнены на вибростабилометрической установке сконструированной в ЛИИЖТе на кафедре «Экономика и организация строительства». Установка моделирует вибродинамическое воздействие периодическим

Исследования влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики барханных песков проводились на образцах, изготовленных из барханных песков с влажностью 6, 8, 10 и 12 % в условиях трехосного сжатия. Плотность образцов достигала максимальных значений для соответствующей влажности определенной по ГОСТ 227332002.

Учитывая, что в естественных условиях нагрузки на грунты земляного полотна возрастают очень быстро и действуют сравнительно короткое время при затруднительном процессе консолидации, в результате чего грунт в течение длительного времени сохраняет свою естественную плотность и влажность, то наиболее верным решением будет производить исследование изменения прочности барханных песков, воспринимающих вибродинамическую нагрузку, по методике неконсолидированно-недренированных испытаний. Эта методика была выбрана также исходя из возможности реализации поставленных задач исследований, т.е. определения зависимости изменения прочностных характеристик барханных песков при воздействии вибродинамической нагрузки, что невозможно выполнить при других вариантах испытаний.

Для оценки влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики барханных песков использовались показатели относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения, определяемых по следующим формулам:

где с„ и <р„ - сцепление и угол внутреннего трения при действии статической нагрузки;

функции.

Уст Удин Уст

¿дин и Рдин - сцепление и угол внутреннего трения при действии максимальной вибродинамической нагрузки.

Выполненные исследования позволили выявить основные факторы, в наибольшей степени влияющие на снижение прочностных характеристик барханных песков при действии вибродинамической нагрузки. При этом важнейшими факторами являются: влажность и плотность барханных песков, величина пульсации напряжений или амплитуда колебаний.

Результаты исследований зависимости показателей снижения сцепления и угла внутреннего трения от влажности барханных песков свидетельствуют о значительном снижении прочностных характеристик при влажностях различных от оптимальной. При оптимальной влажности барханных песков удельное сцепление и угол внутреннего трения снижаются минимально. Так, исследования по определению максимальной плотности показали, что барханные пески максимально уплотняются при оптимальной влажности равной 10%. При этой влажности показатели относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения будут равняться 13 и 23% соответственно.

Исследования влияния плотности барханных песков на изменение их прочностных характеристик под влиянием вибродинамической нагрузки проводились при оптимальной влажности песков с величиной пульсации напряжений равной 0,07 МПа. Уплотненность барханных песков определялась коэффициентом уплотнения, равным отношению объемной массы испытываемого грунта к максимальной, определенной по методу стандартного уплотнения в приборе СоюзДорНИИ. Результаты исследований влияния плотности барханных песков на изменение удельного сцепления под влияние вибродинамической нагрузки представлены на рис.2. Аналогичные результаты были получены и для угла внутреннего трения.

При возрастании объемной массы скелета грунта до коэффициента уплотнения 0,95 имеет место незначительного увеличения сцепления и незначительного уменьшения показателя относительного снижения сцепления. Однако при уплотнении грунта свыше 0,95 наблюдается резкое возрастание сцепления и значительное уменьшение показателя относительного снижения сцепления кс (рис. 2).

13

Рис. 2. Зависимость изменения сцепления и показателя относительного снижения сцепления барханных песков от плотности.

Эти результаты экспериментов можно объяснить следующим образом. В процессе уплотнения барханных песков вследствие уменьшения объема пор возникают новые контакты между отдельными частицами. Следовательно, в единице объема барханного песка при уплотнении увеличивается количество контактов между частицами, что вызывает повышение прочности барханных песков.

Исследования барханных песков различного состояния с наибольшей объемной массой, получаемой в стандартном уплотнении, при влажностях 6, 8, 10 и 12%, при величине пульсации напряжений равной 0,07 МПа позволили выявить значения показателей относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения. Эти данные приведены в табл.1.

Показатели относительного снижения сцепления и угла внутреннего трения барханных

песков

' Влажность, % Коэффициент относительного снижения удельного сцепления Кс Коэффициент относительного снижения угла внутреннего треНИяКф

б 0,200 0,257

8 0,172 0,242

10 0,134 0,226

12 0,161 0,241

В четвертой главе дается определение несущей способности земляного полотна на основе теории предельного равновесия с учетом снижения прочностных характеристик барханных песков, воспринимающих вибродинамическую нагрузку, а также действия инерционных сил при учете затухания колебаний в теле полотна и за его пределами.

Несущая способность железнодорожного земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающего

вибродинамическую нагрузку, определяется величиной и характером распределения вибродинамического воздействия по телу полотна, чувствительностью к нему барханного песка и конструктивными его особенностями. При этом под несущей способностью земляного полотна понимается величина предельных напряжений на основной площадке, при действии которых грунт находится в предельном напряженном состоянии, а их превышение приводит к нарушению предельного равновесия с образованием поверхности смещения грунта.

Предлагаемая методика расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку, основывается на теоретических решениях плоской задачи теории предельного равновесия, разработанной Прокудиным И.В.

В общем случае задача по расчету несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками при действии вибродинамической нагрузки решается методом построения сетки линий скольжения с вычислением в узлах сетки напряжений и угла, определяющего положение главного напряжения.

Путем решения системы дифференциальных уравнений, учитывающих действие сил инерции, затухание колебаний в теле земляного полотна согласно формуле (1) и снижение прочностных характеристик барханных песков под воздействием вибродинамическои нагрузки, определяемых из выражений (2) и (3), определяются предельные напряжения на основной площадке земляного полотна. Величина предельных напряжений в вертикальной и горизонтальной плоскостях определяет несущую способность земляного полотна, которая вычисляется по формулам:

сггпр = <х( 1 - siwp^coslS) - c^Kcos<pmHcos2S (4)

CyV = ff( 1 + sin(pm„cos2S) + CppHcos(pmiicos28 (5)

Где<5 - угол, определяющий положение наибольшего главного напряжения;

Сдвн ~ удельное сцепление барханных песков, определенная с учетом вибродинамической нагрузки;

<рЛт - угол внутреннего трения барханных песков, определенный с учетом вибродинамической нагрузки.

Угол, определяющий положение наибольшего главного напряжения §, рассчитывается по формуле:

1 ( c„v„ + <p(,a)tg q>amcosa-

S = —arcsin |K«) я» « ms Пт [(?w sta(tcg ¿„77

+ <p (g) cos a tg ipcyll')! sin q>jHH - С<pW sin a siny.inHpt + ^

+(CдИ„ + <p(a) cos a tg <рдин)2] J

где (p(a) — пригрузка условной поверхности, кН/м ;

а - угол наклона условной поверхности к горизонту, рад.; а - условная ширина обочины земляного полотна, м.

Рис. 3. Взаимосвязь линий скольжения и главных площадок с действующими напряжениями.

Характеристика напряжений о в точках, расположенных на поверхности условного откоса, определяется по выражению:

<р(а) cos а + сдян cos срдш cos 2(5 - а)

° 1 — sin српШ cos 2(6 — и) ^

Имея эти величины для двух соседних точек і-1, ] и і, ]-1 определяются координаты в точкеї, ] в результате решения уравнений характеристик:

йг = йу їд [г + ^ - 0$<РстО<-<р' + Ке~кАгу^\ ®

Ог = сіу ід [¿» -1 + О.Б^С/у + V“4')] (9)

С учетом полученных значений ги1, ^определяют величины <5/, ¡, ег4; путем решения дифференциальных соотношений вдоль характеристик:

й<7 + 2<ТдИн^5 Удин^

= —--------[собОРди« + 6»)^ + 5Іп(<рдии + 0)<*у]

СОЯ <Рдин

Бс05 (5 - м) ~ ~ ^ (10)

+ СОЭфдин соб(<5 + а0

2сГдфдин^^

У

- [сОБСУдин - б)^ - БІпОдин - 0)с1у]

соэ <]Рдин В соя (6 + у.) - Рзіп (8 + [Г) ^ СОБ <рдин соб(5 - р.)

где

В = 0Д5уЯу-

Л0

- Ф[(5? - 1п|0,667(р'(Лі)^“і) 5£п25

■+■ Я С О.9 2 (5] ;р (^(7 С05<РдИН ^дин ^ІП Удии)

+ Сст/ссС05<)?дИн] С12)

А

И = 0,04 уН —

А-о

+ Ф[п 5Іп 25 — (3° — \п\0,667<р' (Ьі)ідссі)со5 28 + п СО$2 5] (<Г С05<Рдш - Сдин 5ІП <?дин)

"Ь ^СТ^С *РдИн] (^"3)

Рис. 4. Схема к определению граничных условий при расчете насыпи.

Значения прочностных характеристик барханных песков в любой точке земляного полотна рассчитываются по следующим выражениям:

сдин = с„[к'с + ксе-к^у~А«>] (14)

Удин = <Рст[кф + крв-Мгу] (15)

где Со, <р„ - прочностные характеристики барханных песков, определенные при действии статических нагрузок;

кс\ кг - минимальные показатели соотношения характеристик сцепления и угла внутреннего трения;

.тпт

'СТ

А„ - начальная амплитуда колебаний, при которой снижение характеристик не превышает 3-5%, мкм;

А'г/ - величина амплитуды колебаний в теле земляного полотна с координатами г и у, мкм;

Сшт, 9>тт - наименьшие величины соответственно сцепления и утла внутреннего трения, определенные экспериментально при наибольшем вибродинамическом воздействии.

^ _ максимальные величины показателей относительного снижения прочностных характеристик;

к- коэффициентвиброразрушения грунта.

Условие прочности земляного полотна определяется из соотношений;

где а2и <т-у — наибольшие вертикальные и горизонтальные напряжения; Наибольшие расчетные напряжения определяются по формулам:

где сг/р — наибольшие вертикальные напряжения от подвижной нагрузки; 0-гбал _ вертикальные напряжения на основной площадке от балластного слоя;

Убал - объемный вес балласта;

А6ал - мощность балластной призмы;

_ вертикальные напряжения отна основной площадке от рельсошпальной решетки.

а, < 0,8сг"р (18) су < 0,8сг7 (19)

д-бал — Убал • Лбал

(21)

ау=^+р(сг^ + аГ) (22)

где <т/р - наибольшие горизонтальные напряжения от подвижной нагрузки; Р - коэффициент бокового давления в балласте.

В результате многовариантных расчетов были получены зависимости изменения несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками от величины вибродинамической нагрузки, от прочностных свойств барханных песков, от геометрических размеров земляного полотна и от начальных и граничных условий.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований получены следующие основные выводы:

1. Выполненные полевые исследования земляного полотна, отсыпанного барханными песками, выявили прямо пропорциональную зависимость увеличения амплитуд колебаний в зависимости от скорости движения поездов.

2. Распространение колебаний в теле земляного полотна и за его пределами описывается экспоненциальной функцией, которая определяется зависимостью (1). Для насыпей, отсыпанных барханными песками, выявлены коэффициенты затухания колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом коэффициент затухания колебаний в вертикальной плоскости <5/=0,4988, коэффициент затухания в горизонтальной плоскости в пределах зоны проявления пульсации напряжений 62 ’=0,207 и коэффициент затухания в горизонтальной плоскости в зоне затухания поверхностных волн 62 "=0,008.

3. На основании лабораторных исследований были получены коэффициенты относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения барханных песков воспринимающих вибродинамическую нагрузку, которые приведены в табл. 1.

4. Уплотнение барханных песков до их максимальных значений способствует уменьшению показателей относительного снижения прочностных свойств.

5. На основе выявленных закономерностей была разработана аналитическая модель расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку. Полученные результаты позволили установить зависимость несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками от его геометрических размеров, начальных и граничных условий, от прочностных свойств грунта и величины вибродинамической нагрузки.

6. Несущая способность земляного полотна, отсыпанного барханными песками существенно снижается при увеличении вибродинамического воздействия. При этом, наибольшее относительное снижение достигается при увеличении амплитуды колебаний от 50 до 250 мкм.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Абдукамилов Ш.Ш. Поведение железнодорожного земляного полотна, отсыпанного барханными песками при воздействии динамических и статических сил.//Молодой научный исследователь: Материалы IX межвузовской научно-технической конференции бакалавров, магистров и стажеров-исследователей. - Ташкент: ТашИИТ.гОП.^-^с.

2. Абдукамилов Ш.Ш. Исследование барханных песков в условиях трехосного напряженного состояния при воздействии вибродинамических нагрузок.//Известия ПГУПС, вып.З. - Санкт-Петербург: ПГУПС, 2011. НЗ с.

3'. Прокудин И.В., Абдукамилов Ш.Ш. Влияние вибродинамического воздействия на прочностные характеристики и несущую способность железнодорожного земляного полотна из барханных

22

песков./Лранспортная логистика, мультимодальные перевозки: Сборник материалов научно-технической конференции с участием зарубежных ученых посвященной 20-летию Независимости Республики Узбекистан и 80-летию ТашИИТа. - Ташкент: ТашИИТ, 2011. Ц~6 с.

4. Прокудин И.В., Абдукамилов Ш.Ш. Распространение колебаний в железнодорожном земляном полотне, отсыпанном барханными песками.//Вестник ТашИИТа, вып. 4 - Ташкент:ТашИИТ, 2011.54'£6с.

5. Прокудин И.В., Абдукамилов Ш.Ш. Изучение прочностных свойств

барханных песков, воспринимающих вибродинамическую

нагрузку.//Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Сборник материалов научно-технической конференции посвященной 80-летию ТашИИТа. - Ташкент: ТашИИТ, 2011.

Подписано к печати 23.11.2011

Печать - ризография. Бумага для множит, апп. еЧ Л’ ’

„ о „ Формат 60x84 1/16

Тираж 100 экз. Заказ <Оь$. г

ПГУПС 190031, г. С-Петербург, Московский пр., 9

Оглавление.

Введение.

Глава 1.

ПОВЕДЕНИЕ БАРХАННЫХ ПЕСКОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ.

§ 1. Колебательный процесс мелкозернистых песков, уложенных в насыпях железных дорог.

§2. Изменение прочностных характеристик грунтов земляного полотна при вибродинамических нагрузках.

§3. Постановка задачи и цели исследования.

Глава II.

ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ, ОТСЫПАННОМ БАРХАННЫМИ ПЕСКАМИ

§1. Характеристика экспериментального участка.

§2. Определение группы измеряемых параметров и их диапазона при постановке эксперимента.

§3. Методика проведения исследования. Измерительная аппаратура и приборы для полевых испытаний.

§4. Регистрация и обработка результатов исследований.

§5. Исследование характера колебательного процесса барханных песков земляного полотна.

§ 6. Зависимость колебаний барханных песков земляного полотна от скорости движения поездов.

§7. Распространение колебаний в теле земляного полотна, отсыпанного барханными песками и за его пределами.

§8. Исследование энергии колебаний возникающих от пассажирских поездов в земляном полотне, сложенном барханными песками.

Выводы по главе.

Глава III

Лабораторные исследования влияния вибродинамического воздействия на изменения прочностных характеристик барханных песков.

§1. Особенности барханных песков.

§2. Методика лабораторных исследований изменения прочностных характеристик барханных песков при вибродинамическом воздействии.

§3. Установка для производства лабораторных исследований.

§4. Методика подготовки и испытания образцов грунтов.

§5. Зависимость изменения прочностных характеристик от влажности барханных песков при действии вибродинамической нагрузки.

§6. Зависимость изменения прочностных характеристик от плотности барханных песков при действии вибродинамической нагрузки.

§7. Исследование изменения прочностных характеристик барханных песков в зависимости от вибродинамического воздействия.

Выводы по главе.

ГЛАВА IV.

Методология определения несущей способности земляного полотна из барханных песков при вибродинамическом воздействии.

§ 1. Вывод уравнений.

§2. Последовательность расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками при действии вибродинамической нагрузки.

§3. Определение несущей способности насыпи, сложенной барханными песками.

§4. Влияние вибродинамического воздействия на несущую способность земляного полотна отсыпанного барханными песками.

§5. Влияние прочностных характеристик барханных песков на несущую способность земляного полотна.

§6. Влияние заложения откоса на несущую способность земляного полотна.

§7. Влияние мощности балластной призмы на несущую способность земляного полотна.

Выводы по главе.

Актуальность темы. Высокие темпы развития промышленного производства и сельского хозяйства в республиках Средней Азии вызывают интенсивный рост перевозок грузов и пассажиров. Для освоения существующих и ожидаемых в перспективе грузопотоков и пассажиропотоков в этом регионе предусматривается дальнейшее развитие и усиление сети существующих железных дорог.

Специфические природные условия районов с жарким, засушливым климатом требуют от проектировщиков и строителей решения ряда новых сложных задач в условиях распространения мелкозернистых барханных песков. Эти пески распространены, главным образом, на территориях пустынь и полупустынь, которые занимают более половины площади республик Средней Азии и характеризуются относительно небольшими прочностными характеристиками, монофракционным составом и значительным содержанием пылеватых частиц.

Ситуация осложняется тем, что в этом районе нет качественных материалов для сооружения земляного полотна в виде крупно- и среднезернистых песков и скальных грунтов, а завоз их из других районов существенно увеличивает сметную стоимость строительства.

При проектировании и строительстве насыпей из барханных песков требуется решать задачи, связанные с их недостаточной несущей способностью через разработку таких конструктивных решений земляного полотна, которые обеспечат длительную, стабильную и надежную работу железнодорожного пути.

Оценка несущей способности земляного полотна имеет одно из первостепенных значений при проектировании конструкции железнодорожного пути. Учет вибродинамического воздействия при расчетах несущей способности земляного полотна определяет эксплуатационную надежность пути и безопасность движения поездов. В современных условиях эксплуатации железнодорожного пути с большегрузными составами и высокоскоростными пассажирскими поездами обуславливает возникновение повышенной вибродинамической нагрузки на конструкции пути в целом и в частности на земляное полотно.

В настоящее время в республиках Средней Азии появилась объективная необходимость в решении важнейшей проблемы: обеспечение прочности железнодорожного земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку от проходящих поездов.

Актуальность проблемы для железнодорожного пути возросла из-за повышения скоростей движения пассажирских поездов и введения в оборот большегрузных вагонов с мощными локомотивами.

Цель работы, разработка методики определения и прогнозирования несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку, возникающую от проходящих поездов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить основные закономерности распространения колебаний в теле земляного полотна, отсыпанного барханными песками под воздействием вибродинамических нагрузок.

2. Выполнить оценку степени влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики барханных песков.

3. Разработать методику расчета и прогнозирования несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками в зависимости от вибродинамического воздействия поездов.

Методика исследований. Для решения поставленных задач выполнены полевые, лабораторные и теоретические исследования. Полевые эксперименты выполнены на линии Навои - Учкудук - Мискен железных дорог Узбекистана. Результаты полевых исследований обрабатывались с использованием методов математической статистики.

Лабораторные испытания по изучению влияния величины вибродинамической нагрузки на прочностные свойства барханных песков выполнены на вибростабилометрической установке конструкции ЛИИЖТа.

В работе выполнены многовариантные расчеты, на основе которых разработана методика расчета и прогнозирования несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку.

Научная новизна. На основании экспериментальных и теоретических исследований впервые получены следующие результаты:

• разработана аналитическая модель расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку.

• выявлена закономерность распространения колебаний в теле и за пределами земляного полотна, отсыпанного барханными песками.

Практическое значение работы заключается в возможности и необходимости использования проектными организациями разработанной методики расчета и прогнозирования несущей способности железнодорожного земляного полотна, отсыпанного барханными песками при различном сочетании нагрузок от современного и перспективного подвижного состава.

Реализация исследований. Результаты исследований нашли практическое применение в проектном институте «Узжелдорпроект» и «Ташгипротранс» при расчетах несущей способности земляного полотна на реконструируемой линии Навои - Учкудук железных дорог Узбекистана. Расчетный годовой эффект составил 207450 долларов США.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на:

• международной научно-технической конференции ТашИИТа «Транспортная логистика, мультимодальные перевозки», посвященной

20-летию Независимости Республики Узбекистан и 80-летию института (Ташкент, 2011 г.).

• научно-техническом семинаре кафедры «Строительство железных дорог. Путь и путевое хозяйство» ТашИИТа на тему «Динамическая устойчивость железнодорожных насыпей» (Ташкент, 2011).

• научно-технической конференции ТашИИТа «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», посвященной 80-летию института (Ташкент, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано пять статей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, приложений. Общий объем работы составляет 160 страниц машинописного текста: в том числе 124 страниц основного текста, 33 рисунков, 8 таблиц, 11 страниц наименований отечественных и зарубежных авторов, 3 приложений.

Общие выводы по работе

На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований получены следующие основные выводы:

1. Увеличение скоростей движения пассажирских поездов, а также возрастание нагрузки на ось грузового подвижного состава обуславливают появления повышенной вибродинамической нагрузки, что ухудшает условия работы железнодорожного земляного полотна, в частности, отсыпанного барханными песками.

2. Впервые полевыми экспериментами выявлены особенности колебательного процесса в барханных песках, уложенных в железнодорожное земляное полотно. Выполненные полевые исследования выявили прямо пропорциональную зависимость увеличения амплитуд колебаний в зависимости от скорости движения поездов.

3. Распространение колебаний в теле земляного полотна и за его пределами описывается экспоненциальной функцией, которая определяется зависимостью (1). Для насыпей, отсыпанных барханными песками, выявлены коэффициенты затухания колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом коэффициент затухания колебаний в вертикальной плоскости S ¡—

0,4988, коэффициент затухания в горизонтальной плоскости в пределах зоны проявления пульсации напряжений ö2 -0,207 и коэффициент затухания в горизонтальной плоскости в зоне затухания поверхностных волн ö2 "=0,008.

4. На основании лабораторных исследований были получены коэффициенты относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения барханных песков воспринимающих вибродинамическую нагрузку, которые приведены в табл. 1.

5. Уплотнение барханных песков до их максимальных значений способствует уменьшению показателей относительного снижения прочностных свойств.

6. На основе выявленных закономерностей была разработана аналитическая модель расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками, воспринимающими вибродинамическую нагрузку. Полученные результаты позволили установить зависимость несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками от его геометрических размеров, начальных и граничных условий, от прочностных свойств грунта и величины вибродинамической нагрузки.

7. Несущая способность земляного полотна, отсыпанного барханными песками существенно снижается при увеличении вибродинамического воздействия. При этом наибольшее относительное снижение достигается при увеличении амплитуды колебаний от 50 до 250 мкм.

1. Ананьев Н.И. Исследование вибраций грунта земляного полотна при помощи аппаратуры СИ-2. // Вестник ВНИИ ж.д. транспорта №2, 1976. С. 37-40.

2. Андреев Г.Е. Экспериментальное исследование боковых давлений при высоких скоростях движения. // «Новое в технике и технологии». Транспорт, 1969. С. 24-58.

3. Баркан Д.Д. Расчет и проектирование фундаментов под машины с динамическими нагрузками. Госстройиздат, 1938. 285 с.

4. Баркан Д.Д. Экспериментальное исследование сотрясений грунта, вызываемых паровозом // Инж.сб., т. 3, вып. 1, Институт механики АН СССР, М., 1946. С. 15-88.

5. Березанцев В.Г. Осесимметричная задача теории предельного равновесия сыпучей среды. М.: Госудорственное издательство технико-теоретической литературы, 1952. 120 с.

6. Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. JL: Стройиздат, 1970. 209 с.

7. Бишоп А., Хенкель Д. Определение свойств грунтов в трехосных испытаниях. Госстройиздат, 1967. 231 с.

8. П.Бутлицкий Ю.В. и Негуляева З.И. Исследование кратковременного динамического воздействия на укрепленные пески. // Материалы III Всесоюзной конференции по динамике оснований, фундаментов и подземных сооружений. Ташкент: Изд-во «ФАН», 1973. С. 155-159.

9. Васютинский А.Н. Наблюдения над упругими деформациями железнодорожного пути. М., 1899. 134 с.

10. Велли Ю.Я. К вопросу о сейсмической устойчивости намываемых ядерных плотин. Труды ЛИСИ №28, 1958. С. 87-126.

11. Виноградов В.В. Экспериментальное исследование распространения колебаний в грунтах насыпей. // Труды МИИТа, вып. 452, 1976. С. 80107.

12. Вознесенский Е.А., Фуникова В.В., Кушнарева Е.С., Проворов Ф.А. Основные факторы динамической устойчивости песчаных грунтов. // Геоэкология, №4, Москва, 2003.

13. Вознесенский С.А. Исследование эксплуатационной надежности железнодорожных насыпей. Воронеж: изд-во Воронежского института, 1974. 111 с.

14. Волобуев С.К. Обвалы и исправления насыпей. М., 1906. 364 с.

15. Вялов С.С., Миндич A.JI. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния слабого грунта, подстилаемого малосжимаемой толщей. // Основания, фундаменты и механика грунтов, №1, 1977. С. 26-30.

16. Герсеванов Н.М. Собрание соченений т.1, М.: Стройвоенмориздат, 1948. 644 с.

17. Голованчиков A.M. Вертикальные нормальные напряжения в балластной призме железнодорожного пути. // Труды ЦНИИ МПС, вып. 387, Транспорт, 1970. С. 81-112.

18. Гольдштейн М.Н. Внезапное разжижение песка. // Гидротехническое строительство, №8, 1952. С. 30-33.

19. Гольдштейн М.Н. и др. Особенности динамических свойств грунтов при действии пульсирующей нагрузки на поверхности. // Тр. к VIII Междунар. конгрессу по механике грунтов и фундаментостроению. М.: Стройиздат, 1973. С. 329-331.

20. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1973. 376 с.

21. Гольдштейн М.Н., Жихович В.В. Экспериментальные исследования разжижения песков. // «Вопросы геотехники» №1, ДИИТ, Госстройиздат, 1953. С. 42-58.

22. ГОСТ 12071-84. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.

23. ГОСТ 22733-2002. Грунты. Методы лабораторного определения максимальной плотности.

24. Грицык В.И. Расчеты земляного полотна железных дорог. Учеб. Пособие для вузов ж.-д. транспорта. М.: УМК МПС, 1998. 519 с.

25. Гуменский Б.М. Влияние состава коллоидно-дисперсных минералов глин на их тиксоторопные превращения. // Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород, т.1, 1956

26. Гуменский Б.М. и Новожилов Г.Ф. Особенности протекания тиксотропных превращения глинистых грунтов в различных диапазонах влажности. // «Вопросы инженерной геологии Ленинградского экономического района», 1960

27. Денисов Н.Я. Строительные свойства глинистых пород и их использование в гидротехническом строительстве. М.: Госэнергоиздат, 1956. 288 с.

28. Дербенцев A.C., Мурованный Н.П., Смолин Ю.П. Исследования колебаний двухпутных железнодорожных насыпей от поездной нагрузки. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1986. С. 120125.

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

30. Десов А.Е., Чуркин Ю.М. Распространение и отражение колебаний в жестких бетонных смесях при поверхностном вибрировании. // Труды НИИЖТа, вып. 29. Госстройиздат, 1962.

31. Ермолаев H.H., Сенин Н.В. Влияние вибродинамического воздействия большой интенсивности на деформативные и прочностные свойства грунта. «Динамика оснований и фундаментов» // Труды II конференции. Москва, 1969. С. 48-53.

32. Ершов В.А. Сопротивление сдвигу водонасыщенных песков в зависимости от ускорений колебаний. // XX научная конференция ЛИСИ. Доклады. Л., 1962.

33. Ершов В.А. Устойчивость песчаных насыпей в связи с колебаниями, вызываемыми, железнодорожным и автомобильным транспортом. // Труды ЛИСИ, №37, Л., 1962. С. 76-94.

34. Ершов В.А., Велли Ю.Я., Филиппов Р.Д., Гришин H.A. Исследование динамической устойчивости водонасыщенных песков. // XIII научная конференция ЛИСИ. Л., 1955. С. 46-48.

35. Ершов В.А., Костюков И.И. Колебания грунтов в железнодорожных насыпях. Механика грунтов и фундаментостроение. // Труды ЛИСИ, №61, Л., 1970. С. 41-57.

36. Ерыхов Б.П. Разработка динамических методов исследование упругих характеристик связных грунтов естественной структуры. Автореферат диссертации. Д., 1964. 24 с.

37. Жинкин Г.Н. Исследование механизма агрегации в глинистых грунтах. ЛИИЖТ. // Сборник трудов №234, 1965. С. 71-76.

38. Жинкин Г.Н. Исследования тиксотропии глинистых грунтов. // Сб.трудов ЛИИЖТа, вып. 196, Л., 1962. С. 21-34.

39. Жинкин Г.Н., Зарубина Л.П., Кейзик Л.М. Исследование колебаний грунтов железнодорожного полотна, вызываемых движущимися поездами // Волны в грунтах и вопросы виброметрии: Материалы III Всесоюзной конференции. Ташкент: Изд-во «ФАН», 1975. С. 137-142.

40. Жинкин Г.Н., Прокудин И.В. Результаты лабораторных исследований прочностных характеристик глинистых грунтов при динамических нагрузках. // ЛИИЖТ. Сборник трудов, вып. 387, Л., 1975. С. 3-51.

41. Зайцев A.A. Комплексная методика автоматизированной оценки динамической устойчивости железнодорожных насыпей. Дис.канд.техн.наук. М.: МИИТ, 2000. 255 с.

42. Закиров P.C. Железные дороги в песчаных пустынях. Проектирование, сооружение земляного полотна и эксплуатация пути. М.: Транспорт, 1980. 221 с.

43. Зарецкий Ю.К. Устойчивость грунтовых откосов // Основания, фундаменты и механика грунтов. №1, 1980. С. 23-27.

44. Зарубина Л.П. Исследование влияния динамических нагрузок на прочностные свойства глинистых грунтов железнодорожного земляного полотна. Дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук. JL: ЛИИЖТ, 1970. 169 с.

45. Иванов П.Л. Консолидация водонасыщенных несвязных грунтов при динамических воздействиях. // Динамика оснований и фундаментов. Том I, М., 1969. С. 12-14.

46. Иванов П.Л. Разжижение и уплотнение несвязных грунтов при динамических воздействиях. Издание ЛИИ, 1978. 50 с.

47. Иванов П.Л. Разжижение и уплотнение несвязных грунтов при динамических воздействиях. // Материалы III Всесоюзной конференции по динамике оснований, фундаментов и подземных сооружений. Ташкент: Изд-во «Фан», 1973. С. 6-7.

48. Иванов П.Л. Разжижение песчаных грунтов. М.-Л. Госэнергоиздат, 1962. 260 с.

49. Иориш Ю.И. Виброметрия. Госнаучтехиздат машиностроительной литературы. 1963. 771 с.

50. Исаев И.К. Компенсация акустического поля, возбуждаемого в грунте подвижным составом железных дорог. // Вестник ВНИИ железнодорожного транспорта, №2, 1976. С. 40-43.

51. Калюжнюк М.М., Ковалевский Е.Д. Влияние грунтовых условий на параметры колебаний и фазовые скорости максимов смещений грунта. // Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений. Ташкент, 1977. С. 115-118.

52. Кистанов А.И. Исследование динамического воздействия поездов на глинистые грунты земляного полотна. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. ЛИИЖТ, 1980. 170 с.

53. Кистанов А.И. Исследование распространения волн в железнодорожном полотне. «Волны в грунтах и вопросы виброметрии». // Материалы III Всесоюзной конференции. Ташкент, 1957. С. 172-182.

54. Коган С .Я. Сейсмическая энергия и методы ее определения. Изд-во «Наука», М., 1975. 153 с.

55. Коломайнен А.И. Экспериментальное исследование динамического воздействия железнодорожных составов на здания и сооружения и его учет при проектировании. Автореферат диссертации. ЛИИЖТ, 1972. 22 с.

56. Колос А.Ф. Противодинамическая стабилизация железнодорожного земляного полотна путем цементации грунтов основной площадки. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук., СПб: ПГУПС, 2000. 163 с.

57. Кондорская Н.В., Соловьев С.Л. Общее состояние вопроса определения магнитуды и энергетической классификации землетрясений в практике сейсмических наблюдений // Магнитуда и энергетическая классификация землетрясений. М. 1974. С. 13-42.

58. Коншин Г.Г. Спектральный состав пространственных колебаний грунтов основной площадки земляного полотна. // Вестник ВНИИ железнодорожного транспорта, №4, 1977. С. 39-43.

59. Коншин Г.Г., Круглый А.Г., Баласанян Е.А. Применение вибросейсмических методов расчетов для совершенствования расчета устойчивости насыпей // Материалы Всесоюзной конференции. 12-14 апреля 1989 / МИИТ, М.,1989. С. 75-77.

60. Коншин Г.Г., Титов В.П., Хромов В.И., Наумова Н.В. Напряжения и упругие деформации в земляном полотне под воздействием поездов. // Труды ЦНИИ МПС, вып. 460, «Транспорт», 1972. 128 с.

61. Костюков И.И. Исследование влияния колебаний на устойчивость песчаного откоса. Диссертация на соискания ученой степени канд.техн.наук. ЛИСИ, Л., 1977. 97 с.

62. Красников Н.Д. Динамические свойства грунтов и методы их определения. Л.: Стройиздат, 1975. 240 с.

63. Красный Ю.М., Швец Н.С. и Пермикина Т.П. Методика исследования устойчивости водонасыщенных песков при вибродинамической нагрузке. // Материалы III Всесоюзной конференции. Ташкент, 1973. С. 160-163.

64. Лагойский А.И. Исследование тиксотропных изменений глинистых грунтов в железнодорожном земляном полотне. Автореферат диссертации. ЛИИЖТ, 1962. 23 с.

65. Лагойский А.И. Исследование тиксотропных изменений глинистых грунтов в железнодорожном земляном полотне. Диссертация на соискания ученой степени канд.техн.наук, Л., 1962. 171 с.

66. Лапидус Л.С. Исследование несущей способности основной площадки земляного полотна. // Вопросы геотехники, сб. №9, Москва, издательство «Транспорт», 1965. С. 55-77.

67. Марготьев А.И. Применение сейсмоаппаратуры и ЭЦВМ для исследования колебаний сплошных сред. // Сб.науч.тр. ВНИИЖТ, М., 1967. С. 29-38.

68. Маслов H.H. Основы механики грунтов и инженерной геологии. Научно-техническое издательство Министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, Москва, 1961. 511 с.

69. Маслов H.H. Современное состояние и некоторые новые принципы фильтрационной динамической устойчивости водонасыщенныхгрунтов в основании и откосах сооружений. // Труды ЛИСИ, №28, 1958. С. 5-86.

70. Маслов H.H. Условия динамической устойчивости водонасыщенных песков. // Труды ЛИСИ, вып. 18, 1954 С. 5-83.

71. Маслов H.H. Условия динамической устойчивости пойменных и подтопленных насыпей. // Отчет по научно-исследовательской работе. ЛИСИ, 1954.

72. Маслов H.H. Условия устойчивости водонасыщенных песков. Госэнергоиздат, 1959. 328 с.

73. Орлов Е.П. Предложения по проектированию и методам расчета насыпей на болотах с проведением теоретического и экспериментального исследования динамического воздействия поездной нагрузки на их устойчивость // Отчет о НИР СибЦНИИС; Новосибирск, 1996.

74. Петряев A.B. Основы методики расчета несущей способности железнодорожного земляного полотна при оттаивании грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. ЛИИЖТ, 1989. 190 с.

75. Покровский Г.И. Исследования по физике грунтов. Госстройиздат, 1937. 135 с.

76. Покровский Г.И., Федоров И.С. Моделирование осадок оснований. Госстройиздат, 1939. 68 с.

77. Преображенская H.A., Савченко И.А. О влиянии вибрации на сопротивление глинистых грунтов сдвигу. // Труды НИИ оснований и фундаментов. Сборник №32. 1958. С. 89-92.

78. Прокудин И.В. Колебания глинистых грунтов земляного полотна при высокоскоростном движении поездов. // Вопросы земляного полотна и геотехники на железнодорожном транспорте: Сб.научн.тр. ДИИТ-Днепропетровск, вып. 203/28, 1979. С. 43-51.

79. Прокудин И.В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамических нагрузку. Диссертация на соискание ученой степени докт.техн.наук., ЛИИЖТ, 1982. 455 с.

80. Прокудин И.В. Указания по расчету несущей способности земляного полотна, сложенного глинистыми грунтами, воспринимающими повышенную вибродинамическую нагрузку. JL: ЛИИЖТ, 1982. 47 с.

81. Прокудин И.В., Козлов И.С. Влияние промежуточных скреплений на колебания грунтов земляного полотна. // Путь и путевое хозяйство, №6, М., 2009. С. 31-33.

82. Пупатенко В.В. Прочность земляного полотна узкоколейных железных дорог при воздействии общесетевого подвижного состава (в условиях Сахалинской железной дороги). Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. ПГУПС, 1993. 179 с.

83. Саатчан Г.Г. Режим работы уплотненных грунтов железнодорожной насыпи. // Труды ЦНИИС МПС, вып. 7, Трансжелдориздат, 1952. С. 106-126.

84. Саваренский Е.Ф., Кирнос Д.П. Элементы сейсмологии и сейсмометрии. М.: Гостехиздат, 1955. 544 с.

85. Савинов O.A. Об экспериментальном исследовании свойств насыпных грунтов как оснований фундаментов машин. // Труды Л О НИИ Минмашстроя. Сб. №1, 1949. С. 7-38.

86. Савинов O.A. Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. Стройиздат, 1979. 200 с.

87. Савинов O.A. Фундаменты под машины. Стройиздат, 1955. 292 с.

88. Савченко И.А. Влияние вибрации на внутреннее трение в песках // Динамика грунтов, вып. 332. М., 1958.

89. Сидоров H.H., Сипидин В.П. Современные методы определения характеристик механических свойств грунтов. Ленинград, 1972. 136 с.

90. Синицин А.П. Практические методы расчета сооружений на сейсмические нагрузки. Стройиздат, 1967. 145 с.

91. Сипидин В.П., Сидоров H.H. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. Ленинград, 1963. 90 с.

92. Смолин Ю.П., Дербенцев A.C. Полевые исследования динамической устойчивости водонасыщенных песчаных насыпей от поездной нагрузки. // Доклады зональной научно-технической конференции. Владивосток, 1983.

93. Соколов В.А. К вопросу учета динамических нагрузок от подвижного состава при расчете устойчивости откосов земляного полотна. // Труды НИИЖТа, вып. XII, 1956. С. 30-39

94. Соколов В.А. Устойчивость и прочность оснований в оползневых районах Горной Шории и Салаира при динамических воздействиях на сооружения. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук, Новосибирск, 1951.

95. Соколовский В.В. Плоское предельное равновесие Горных пород. Известия АН СССР, ОТН, №9. 1948. С. 1361-1370.

96. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. Гостезтеориздат, 1954. 243 с.

97. Стецевич И.Р. Об устойчивости железнодорожного пути. // Журнал МПС, январь, 1892.

98. Стороженко В.И. Вопросы прочности и деформативности связных грунтов при действии циклических нагрузок. // Вопросы геотехники, сб. №9, Москва, издательство «Транспорт», 1965. С. 68-77.

99. Сторчеус A.B. Заметки к методике расчета сейсмической энергии взрывов и землетрясений. // Материалы ежегодной конференции,посвященной Дню вулканолога. Петропавловс-Камчатский, 2008. С. 274-281.

100. Стоянович Г.М. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна при повышенной вибродинамической нагрузке в упруго-пластической стадии работы грунтов. Диссертация на соискание ученой степени док. техн. наук. Хабаровск, 2002. 360 с.

101. Терцаги К. Определение напряжений в сухом или насыщенном водою песке, рассположенном над подвижным щитом. // Материалы международной конференции по механике грунтов. Л.: Главгидроэнергострой, 1937. С. 1-11.

102. Тубольцев В.М., Шанина A.M. Влияние вибраций, возникающих от действия подвижной нагрузки, на изменение прочностных характеристик связных грунтов. // Вопросы геотехники. Сб. №15, Днепропетровск, ДИИТ, 1969. С. 40-47.

103. Филиппов Р.Д. К вопросу об устойчивости водонасыщенных песков оснований при динамическом воздействии. // Основания, фундаменты и механика грунтов, №2, 1959. С. 14-16.

104. Флорин В.А. Основы механики грунтов, т. 1, 2. Л.: 1961. 357 с. и 543 с.

105. Хействер Б.Д. О допускаемых напряжениях на земляное полотно. // Труды ЦНИИ МПС, вып. 97, 1955. С. 386-410.

106. ПЗ.Цитович А.Н. Механика грунтов (Краткий курс): Учебник для строительных специальностей вузов. 4-е издание, перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1983. 288 с.

107. Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. Недра, 1975. 304 с.

108. Шахунянц Г.М. Исследование колебаний земляного полотна. // Отчет по научно-исследовательской работе. МИИТ, 1955. 120 с.

109. Щукин Е.Д., Юсупов Р.К., Амелина Е.А., Ребиндер П.А. Экспериментальное исследование сил сцепления в индивидуальныхмикроскопических контактах между кристалликами при поджиме и спекании. // Коллоидный журнал, т. 31. №6, 1969. С. 913-918

110. Hojo Т. Railway track structure for high-speed train operation. Monthly bulletin of the International Railway. // Congress Association, vol. XLII, №3, 1965. C. 309-316.

111. Hojo T. Track structure for high-speed traffic. // Quarterly report of the railway Technical Research Institute, October 1963, Special issue, Tokio, Japan.

112. Ikeda K. Vibration of ground aroused by trains and other dynamic loads. // Quarterly report of the railway Technical Research Institute, vol.6, №4, Tokio, Japan. 1940. C. 36-54.

113. Seed H.B., Idriss J.M. Analysis of soil liguenfaction: Niigata earhguake of the Soil Mech fhd Found Div. // Proc. ASCE. 1967. vol.93

114. Мощность первого слоя, м 0,51. Номер слоя 1 2

115. Объемный вес грунта, G, т/мЗ 1,68 1,85

116. Сцепление, С, т/м2 0,67 0,5

117. Угол внутреннего трения, F, град. 31 38

118. Коэффициент относительногоснижения сцепления, Кс 0,134 0,20

119. Коэффициент относительногоснижения угла внутр. трения, Kf 0,226 0,10

120. Коэффициент виброразрушения, К 0,010 0,0101. Высота насыпи, м 61. Ширина обочины, м 2,25

121. Заложение откоса насыпи, m (1:m) 21. Амплитуда колебаний на основной площадке, АО, мкм 4421. Коэффициент затухания колебаний по глубине, D1 0,201

122. Коэффициенты затухания колебаний в поперечном направлениив первой зоне, D21 0,207 Коэффициенты затухания колебаний в поперечном направленииво второй зоне, D22 0,008

123. Ширина площадки загружения, м 3,10

124. Пригрузка на основании, т/м2 0,00

125. Погрешность расчетов 0,005

126. Предельные напряжения на основной площадке, т/м2

127. Y= 0.00 Z= 0.00 D= 1.57 S=4.225 Sz=6.479 Sy=1.970

128. Y= -0.18 Z= 0.00 D= 1.57 S=4.456 Sz=6.803 Sy=2.108

129. Y= -0.43 z= 0.00 D= 1.57 S=5.020 Sz=7.597 Sy=2.442

130. Y= -0.76 z= 0.00 D= 1.57 S=5.888 Sz=8.820 Sy=2.956

131. Y= -1.18 z= 0.00 D= 1.57 S=7.044 Sz=10.447 Sy=3.641

132. Y= -1.63 z= 0.00 D= 1.57 S=8.337 Sz=12.267 Sy=4.406

133. Y= -1.97 z= 0.00 D= 1.57 S=9.456 Sz=13.843 Sy=5.069

134. Y= -2.26 z= 0.00 D= 1.57 S=10.430 Sz=15.215 Sy=5.646

135. Y= -2.54 z= 0.00 D= 1.57 S=11.362 Sz= 16.526 Sy=6.198

136. Y= -2.82 z= 0.00 D= 1.57 S=12.273 Sz=17.808 Sy=6.7373010 Y= -3.10 z= 0.00 D= 1.57 S=13.182 Sz=19.092 Sy=7.272

137. На расстоянии 0.79 м величины составляют Sz=8.940 Sy=3.007

138. СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ОБ УЗЛАХ СЕТКИ ЛИНИЙ СКОЛЬЖЕНИЯ

139. Алгоритм расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанного барханными песками

140. Определение удельного сцепления и угла внутреннего трения барханных песков при влажности 6%т, кгс/см21 08 -0.6 -<ы -0.2 ся =0,046 кгс/см-ф. =30,65°

141. О 25 0.5 0.75 1 1 25 ! 5 1.75g, кгс/см2при статике1. А т, кгс/см2108 0.6 0.402 Нсд„=0,037 кгс/см2 Ф =27,29°1. ПИИ J025 0.5 0.755 15 I 751. G, КГС/СМ2при динамике