автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Прогнозирование и обеспечение надежной работы железнодорожных насыпей

м • 191;

£ Мшшстврстпо путез ссобпоши СССР

ЫосковсквЗ ордопа Левша и ордэня Трудового Красного ВпакзЕя институт ангепэрсз еэлэзнодорсиаого транспорта т. О.Э.Дгзрпанского

На правах рушимся ВИНОГРАДОВ Валзнтян Васильевич

УДК 025.122.001.10:62-192 (043.3)

ШЮПЮВИРОЗЛНИВ И ОБЕСПЕЧИВ® ЮДШМ РАБОТУ ЯЕгеКЮДОРОйШХ НАСЫПЕЙ

Сггацаальпсють: оз.22.об - ЕэлэзЕолорошип путь

Автореферат дассортацаи па сокскенкэ учэкоЭ стяпэш доктора тэхгЕПэсюи: паук

Носпва - 1991

/

(

Работа шшсшнева ея кафедра н Путь н путсвоэ ю>эяйс5ЬОи Иосковского ордене Лошша и ордэна Трудового Крассого ййешнн ннсгетута ншюиеров Е8Л03нодоро2шого транспорта ш. S.S. »Дзврашского.

1шучшЗ консультант: тошюр тазнкчекшж наук, проф)осор

Яковлева Т.Г.

С^ацшшыше огшонйеты; дс гор ^технических наук, профессор Карцущэнко H.H. доктор аэзшичоских наук * Парэсаявшюя Г.С.

Заслухешшй доятель науки и таша FOSCP, довтор т0хкич8СКЭХ ш/к, профессор ОЩ110В U.U.

Вадуг;эо предпряятаэ Главное упрадяеша иут

¡йнаотврства путей соосйуппя СССР

Бащзта дйссзртецнн соегодгся и ® 199^ у.

в «tö* часов ва васидашш иьцшхпезерсшенеого соези Д 114.05.03 ври liOCKOIäCKCU Енсштуто швэноров Еалэзяодороетого транспорта ао адрзоу : 102055, ibcscsa, ул.Образцова, д.1Б.,

О дассортащгеЕ шшо ознакомиться в Слблаотею Ыоскорского института шшопэров тэшэдоро«иого трансь рта. Автореферат разосл а

« » ноября ■ 1991 г.

Отсизн иа автореферат о двух ©кзеишшрах, воьэрашшэ хгачать» просьба направлять по адресу * 103055, ул. Образцова, д.16, Учений Совзт института

Учений секретарь спацньлцзировашого совете Д 114.05-ОЭ» K.ff.H WS&fE^ S.B

--/

/

ОЩАЯ ХАРАКТЕРКСТИКА РАБОТЫ

альность проблемы. Одвш из основных условна интенсивного

научно-технзческого прогресса и, в частности, модернизация и перевоорузония транспорта.

Модернизация и шревооругаппо Евлезподорояного транспорта необходимы для дашгайпего увеличения пропускной л провозной способности етлезшх дорог, повышения скоростей двппзшш и обеспечения его надчкноЗ и стабильной работы.

. Ранение этих задач нэвозйоеяо без надетой п безопасной работа ЕэлэзводороЕНого путл, в тон чнслэ земляного полотна.

Землянсо полотно, как несущая конструкция пути, рпботозт в слоеных условиях, обусловленных неоднородностью и изменчивость!! во времени н пространстве, воздействующих на него техногенных и природных факторов.

Ошт аксплуатацвл железных дорог показывает, чтс одной па наиболее остриг проблем в области земляного полотна является обеспечение падэхвой работа длительно вксалуатируекшс. шлезнодоро£нах насшэй. Именно деформации насыпай приводят к наиболее тяаэлкн последствиям, имеются случаи массовых отказов пасшей, вследствие воздействия длительных затягных доздей. Более 703 отказов земляного полотна относятся к насыпям.

В связи о изложенным проблем прогноза н обеспечения падокаой' работы зэлезнодорояых наснпей в условиях изменяющихся техногенных я природных факторов становится одной та актуальных в области ЕйлэзЕОДоровяого тршспорта. Эта проблема п является предметом поолэдовапиа в даооортвцяи.

народного хозяйства является приоритетное ускорена

Цель работы. Цельи работы является разработка системы прогноза и обеспечения надешой работы 8ксплуатзруе?аа иелезнодорокных насыпей с учетом вероятностного характера кзызнешя природных и техногенных факторов. Обпая методика исследования. Касшш эксплуатируем Еелезных дорог работаю1!: при непрерывном.воздействии постоянных п перемонных внесших нагрузок, случайном воздействия природных факторов, кроыа того ■ танврно-геологЕческое строение каадой отдельной насшш строго индивидуально, индивидуальны напряганно-дефорьированго© состояние, свойства 1*рунтов и т.п.

В связи с этим прогностическая оценка состояния каздой насшш долзшэ Сыть индивидуальной, в то хэ время деиста угятщшть стохастичность воздействля различных факторов. Сгрогоо аналитическое репекдо такой задачи на соврешшом отапэ представляется слозныи, поэтому работа базируется на щтазаэяип:

а) расчатно-теоретических кодэлей - благодаря чвгду создан натод вероятностной оценки надежности реботн експлуатируешх г.-алэзнодорозшшх ЕасшвЁ, разработана теороткчбсюе штода оцеша глубина ивфильтршда доздэвой вода в грунт ливней различной

интенсивности , а ъ^шо разработаны тооротЕчаокио иододи расчета ариогруятовых подеэрзявакгцнх сооружений експлуетгру^яцх насыпей; • •

б) центробежного моделирования - позволившего апробировать предложенные расчегно-тзоретачэские модели ароогрунтовгл: поддерогаввщих сооружений;

в) лабораторных исследований - подтвердшгах и уточниЕзах раочегнаа додала инф&льтряции дождевой воды а грунт»

г) натурного моделирования - показавшего примэшзшсть системы прогноза и обеспечения надезяоста эк«глуатируэ1йхх насштея.

Научная новизна. Научная новизна результатов ксследсва Я заключается в решэнич проблема повышения надежности Ексилуегаруекых Еэлезнодорокных насыпей путем теоретического обоснования и практического применения системы прогноза п обэспэчення надежной работы эксплуатируема! насдаоЗ при нэменешш параметров тейгагешшх и природах факторов. ГГря атом в работа впервые, применительно для насшэЯ гэлозшх дорог:

- разработан метод вероятностной оценка надежности работа зкеплуатаруемих яэлезнодороЕНш: насыпей, как объектов, подоргаяцахся случайному воздействии техногенных в природных факторов;

- разработаны критерии к даны практические иетодакя оценка состояния насыпеЗ после воздействия доадей различной интенсивности И продолжительности;

- разработана автоматизированная система прогнозирования наденЕОСти Еелэзнодорокннх пасшей в рамках путевого подразделения;

- предложено теоретическое обоснование определения расчетных размеров арюгрунтевмх поддэрэзващих сооруЕЭНвй, как конструкция, альтернативных контрбанкотач.

Практическая ценность. Практическая ценность работа заклвчаатся а создании вЕТоматизировазной системы прогноза и обеспечения надояноЗ работы акешуагкруеных насыпа а вэле зых дорог.учатшзакцей вероятностный характер воздействия техногенных и природшх факторов. Продижоппая оиотвкз прогноза, базпрупдаяоя па

Г

теоретически! разработках автора в их практической шробацси как методами фазнческого моделирования, так я в эксплуатационных условиях на ряде дорог сага, позволяет систематизировать всэ информацию о состоянии земляного полотна в пределах путевого подразделения, осуществлять п^отояннна контроль ва состоянием потенциально-опасных и дефоргяфуюдосся насыпей, осуществлять навначешэ предупреждений об ограничении скороста на тоы пли ш уча сет только в шобходагих случаях после шдтаэрздэнля расчетные обосновавши, научно обосновывать необходимость использования тег или иных способов капитального уешютгя к реконструкции потенциально-опасных и двформирущихся пасипой.

Предложенная система прогноза позволяет

оценивать состояние насыпи кок на опредзлзнаый джггельЕий аэраод, так и в отдельные периода, характеризухидаеск краткосрочна изменением техногенных факторов ( скоростей дзашшзш, нагрузок па оси.введение нового таза шдвавного состава в т.п.) или природах факторов ( затяжанэ или ливневые довда).

Разработаны и осуществлены на Иго-Западной, Юго-Бссточзой, Львовской и Донецкой кзлезша дорогах рэконеададаа ш устройству армогрувтовых поддерживавших сооружений.

Результаты иеоледовдаий гоолукила основой для создашь ряда нормативных документов ШО.

Реализация работы. Работа выполнялась в соответствии о отраслевой научно-технической програшай " Разработка и внедрение комплекса методов в способов по обесточена» аксплуатацяонной надеаности 8эшшкого полотна железных дорог". Указание ШЮ И А-251-у от 22.09.88. В точение десяти лет исследования

выполнялись по гонам, предусмотренным планага йшистерства путей сообщений то научно-исследовательским работай в соответствия с заданиями Главного управления пути Ш1С и в содружества > слугбаш пути Юго-Западной и Юго-Восточной яелезшх дорог п их гообаземи.

Выполпетше исслодования п разработанные рекомендации позволили осуществить мероприятия по стабилизация дефорлирущихся пасшей на ряде дорог, в результате чего отменены ограничения скорости, что дает существенный экопошгческЕй вффэкт.

Разработаны:" Мэтсдачоскзо рекомендация по прогнозировании надегной работы гилезнодорокнкх насыпай в условиях интенсивной ексолуатации нута" ( Главное упр. пути ШС: Утв. 10.06.87 г.);

" Методические 'указания по усзлэшш однопутных насыпей з попах расположения водопропускных труб стягтзавдшя! элементами" ( Главное упр. путл МПС: Утв. 14.04.89 г.);

" Технические указания по усиления и стабилизации пасшей на прочном основании арлогрунтовюш поддергнващтга сооругоншшил ( Главное упр. пути МПС: Утв. 11.91 г.);

и Автоматизированная ' система прогнозирования надежности Езлезнодорошых насыпей.Теззшко-оконогягчепсоо обоснование (АИСП)" ( Главное упр. пути ШС: Утв. 14.03.90 г.);

" Автоматизированная система прогнозирования. надежности ЕЭЛЭзнодороЕяшс насшгей.Гехшпоское задание (ШЛ)". ( Главное упр.-пути ШС: Утв. 12.12.90 г.);

" Автоматизированная систем прогнозирования надэзнс. ти кэлезаодорозных иасшюй.Гехшчесггай проект (АИСЩ". С Главное упр. путиШЗ: Утв. 26.06.91 г.);

Апробация работы. Отдедьннэ вопросы а основные подозэнил работы докладывались и были одобрены па:

- Научно-технической конференции " Данакзческая устойчивость гэлезнодорохЕых насыпей", Косква,ШИТ. 1582 г.;

- ХХ2У и 2ХШ научко-^ехнячо сеть козфэрэнцзях кефэдр. Хабаровского дпститута иазганоров жолэзнодоронного транспорта о участием представителей железных дорог и предприятий транспортного строЕтг чьства Дальнего Востока, Хабаровск, 1937, 1989 г.г.;

- Всесоюзно:* научю-техничоскоы совещании " СоБЭршенствоваагэ штодов исследования грунтовых сооружений для повысвння качества проектирования и строительства" в г.Москбэ, 30 мая- 3 шия 1983 г.;

- I научно-практической конференции кафодр факультета " Строительство Еолазннг дорог", зюлэзных дорог, прэдпрнятай транспортного строительства и трснспортных вузов, г.1<осква, 1988 г

- Всесошшх ноучно-техппчесхих конференциях "Обоспечеши эхсадуатационлой: надежности зеылююго полотна азлаганх дорог", Г.Уосква, карт 1589 г;, г.Ленинград, апрель 1990 г.;

- Всосоханых семинарах я ЕрзкзнбЕиэ автоматизированных снстеа н шчи&ктгельеоё тохеэсе в путевое хозяйства",гЛ^осмсез, 16-18 вая 1989 г., г.Лешнград, ^...гябрь 1930 г.;

- Сетевой шкш по изучэшш схдаа эксплуатации а "¡шнта эемполотна в условиях сложного плане и профзля в зовах сложного климата, Чита, сентябрь 1930 г.

Публикации. Основные пологаезл дасеортациг опубликовали в 26 печатных работах, список которых прилагается в конце автореферата.

Объем работы 220 страниц иавшнопасзогс текста, шыпхзтраровааного 76 раоувкшш в 26 табллда^:.

Список ксшльзозашшх источниноз включав? 255 надаенозанкй.

СОДЕРЗМШ ДКССЕРТАЦЙИ

Кадешость зонляяого полотна в наибольшей степевч сшха&чЯ из-за текчх деформаций как сшшш и обрушения откосов насшэя п ш рая'шоз - ез-зэ с:z чаде всего Еоэндка^г перерывы в дв&еенгл поездов. Лофорафугс^еся hbchjih составляй бохлэ 25 £ по протялошюстн от всех дефэрпфухгцггся объектов земляного полотна. Подягэ откази пз-за дефор1ацпа насыпай, г:оторымч э соответствии с тораЯЕОдогЕо2 гэорзз вадеягосга являэтея деформации, вследствие которых воэнзкаот пэрорлш 'в двжгешш поездов, составляет в среднем 70 S о? всех сохннх отказов по зеиляному полотну. Поязленш таких отказоо связано о пвмонаннэм ( чеце всего рэггаз-О тэхеогошла шш прпродвнх факторов. Свазэше падемпостп работа пасыпей естественно приводят я к значительным окопо»гическЕм потерям.

Разработка коюх катодов прогноза состояния п обеспечения веденной ( безопасной ) работа эксплуатируема насыпей базируется за ряде методологических п штодачоекпх разработок учвша Советского Согсза, а такгз yiàmix ряда зарубезнах стран.

Знататольшй вклад а разззтпэ науки с земляном полотно внесли профессора Изхувянц Г.Н., Яковлева "Г .Г., Еерлго И.О., ГольдатеЗн U.K., Заворздкпа В.И., Ейлкпн Г.Н., Конппя Г.Г., KssapEoncicîS В.Д., Ордуящ К.С., Пэрэтружш H.A., Пономарев H.A., Прокудпа" И.В., Смирнов Ы.П., Титов В.П.. Тудаев Д.Я.. Харзута H.H., Черкасов H.H. и др., a saass научпко сотрудкшет ШОЗГа, ЫШ траягортного строительства ^йнтрапсстроя, вузов МПС, Гшротрапспути МПС п его фзляалов, Щ ШС, Слухб путп дорог.

Современные тенденции в вопросах оценка состояния аэлезнодорожного пути чаде всего сводятся к использовании теории радехшости и учету вероятностного характера изменения техногенных и природных факторов, воздействупдо на путь. Больоой вклад в вопросы применения теории надежности в области гелезнодорожного пути внесли проф. Карпущзнко Н.И. в с.н.с. Лысы: B.C..

Серьезное внимание вопросам учета воздействия природных фактора на грунтовав сооругашия уделяется аа рубегои, в частности, следует отметзть существенный вклад таких учэгшх ЯаоЕиа, США, Великобритании в др. стран, как Philip J.R., Parlando J.Y., Salt h К.E., liatn H.G.. Larson G.L., Brooks H.H., Cory Л. T., Rôlmti I., Ysiüaguohi В. В др.

Все Солыгуи роль г процесса апробирования тех пли ешх теоретических цэлогашВ в облаете поведения грунтовых сооружений играет метод цептробаааого ыоделгрования. 2 СССР и sa рубежи накоплен болгшзой опыт нргзюнения цзнтробакюго моделирования в области исследования грунтовых оооруз&шгй ( Покровский Г.И., Каседкш H.â., Федоров К.С., Яковлева Ï.F., Кречшр В.В., Ксф£о Л.Я., Гольдатейв U.K., Чешюв П.Г., Ошш Д.Е., РудкицкеЗ Н.Я., Вуцэль З.И., Щербина В.И., Ыглжищай D.K., Иванов Д.И., KiBura Т., ïiitosa H., Eaolq? Я., Soiiofielü Â.„ Book, Raoborç В., Basset R., gerraahi H.

В нестоящее время работоспособность васяшй сцезнвазтсл, как правило, с повдьв ко&И£шдаэнтов устойчихюсти, стабильности и т.п., которые зависят главным образоа от прочностных характеристик грунта, размеров насшш, ее напряженного сосгояшя, внапззх нагрувок в ряда других (¡¡акторов.

Однако, существующие способы нз позволяют учесть реальное стохастическое воздействие доздей, не учитываются возможные случайные изменения прочностных характеристик вследствие измене: я влвйяостного ретга пасыго при ивфигьтраи^и довдэбсй води в грунт. Гакоо полокениэ не позволяет обоснованно назначать скорости догоняя поездов ( особенно на деформирухщихся и потенциально-опасных насыпях), дазать количестЕЭКну» оценку сто пени воздействия на пасыш подвижного состава с повышенными дкившческЕНи характеристиками, практически не позволяет использовать какие-либо 'количественные. гфятерлл оценки работоспособности насыпей при экстремальных природных .воздействиях ( например, при затялных догдязс,- сильных линях и т.п.).

В связи с этим, а такие р результате анализа работы оксплуагкруемкх зяэлэзнодорозаых насыпей в современных условиях проблема исследования сформулирована следупзем образом:

- создание . метода прогноза п обеспечения надештости

эксплуатируешь гзэлезнодорогшых насыпей. Для реаешш этой проблекы а диссертации была поставлены п реаены следуодга задэчз:

Г. Предлогить и исследовать теоретические принципы прогноза надежности насшш при изменении прзродных и техногенных факторов.

2. Разработать и обосновать алгоритм прогноза надежности зкспдуатируеьшх насыпей с учетом вероятностного характера-изменения природных и техногенных факторов.

3. Разработать автоматизированную подсистему прог.эза нсдегности насыпей в рамках путевого ¿гадрсзделояпя.

•4. Разработвть подсистему Ьбэспечения эксплуатационной •

надежности касыпбй.

В соответствии с посгавланнкж в первом разделе Ездачазга, содержание которого излоеэео вшзе, структура и содергаяиэ остальных разделов приняты сладукзнмз:

-Раздел второй - Разработка теоротачоских основ прогноза надонюсти насыпей.

-Раздел третий - Разработка автоматизированной подсистемы прогноза надекности вкспдуатируешх

езсыпбй.

-Раздол ■ четвортиЗ - Разработка подсястеш обегаэчения акигдувтациошюй ньдэгвосги насыпей.

-Раздел пятый - Техзшо-аконаетеегая оценка приыэ-еэеия системы прогноза и обеспечения зксолуатациошой надэгшостп насыпей.

Во второй разделе представлены тзорэткчосказ основа оценка и прогноза надобности насыпей с учэтш Езроятиостиого воздай« зия на шх техногенных и природных факторов.

Под надежность» кбсщш поншается безотказная работа пасшш в кзкоторои врвмэ!шш ЕЕтврвалв { t }, в течбпна которого

обеспечивается пропуск поездов заданного веса, с задашшш скоростями ( т.е. обеспвчавзатся нэобходашЗ твгногевный ур^чвнь ) без образования каких-либо дефектоз или де<2орыацёй. В накотореЗ заданный ыоыэзт врэмэни надежность насыпа ноге? быть вфзхова как

и « Ч-р^-Ь) « вер ( I € е >

- Вер I ХцЧ Х1<Х12(Х21 <12<Х£2....<^<^2 I *<* I <1>

где Б - показатель парачзтрзчэской надежности насыпа; - вероя.шеть отказа ваекпя;

;Х21допустимые продала, квляхсяося координатами поверхности продельных состояний.

Под 'вероятностью! отказа насыпи понимается вероятность еых ;а зэ предали допусхаеггых значений трзх основных параметров, в результате чого ког»? произойти деформация насыпа. К основным пэрвмэтрач, учятсгсЕОяо! вря оцэнкз яадззлостп наияш предлагается отнести * слодугоо, характорззуткгеся вероятность® отказа р^):

- оСпт) устойчивость насыпи - р.-(t);

- песущуп способность р^);

- упругие осада Ро^^'- •

Отказ в работ» насыпи ( полный шта частичный ) наступит, %

когда хотя бы один га' парБ?:зтроз вихолгг за пределы допускаемых сначеюй! ( другия словами отказ наступает в случеэ если сектор х о какой- либо мэтвпт вромода 1 пэрзсэкват одау из

шворхвостой Пр-ЭДЭЛЬПОГО СОСТОЯНИЯ Ху - по устойчивости ^ - по пасущей способности, ™0 - по упруги,? осадкам).

Такал система когзт б:;:ь отнасопа с точка зраппя теория пздегзостп к системе с последовательным соединением. В отом сдучсо вероятность отказа иасьти может бить выратана как

р <<;> - п (2)

1=1 1

где р^СЬ) - вероятность выгодп за предела допуска п>

1-му паргматру.

Для некоторого упрощения задачи ц возкегноста арсктпчес ого использования предлагаемой спстеш оценки падоансста насыпей

введена следувдие допущения:

I. Оценка надехаости насыпей осуществляется в результате непрерывной априорной оценки состояния насыпей по трем параметрам: оСш.ей устойчивости, несущей способности е упруга* осадкам.

2. Для каздого техногенного уровня учитывается, что отказ шкет растушгь в случае образования водонасыщенного слоя грунта

{ расстояние от уровня поверхности грунта до нтояеа градздв слоя

) вследствие воздействия некоторого довдя иатенсивностьа г^ н продолготелъностью

3. Исходное состояние насыпи оценивается ез условия, что прочнсстше а деформационные, хврвктерзотаки 1-рунта определены для влажности, равной средней шоголэкшЗ - У^.

величина глубкки Ефлыграцзн по кеящо-ш? шраьзтру 2у, 2ц, %0 га в общэн вадэ 2 определяется для каждого уровня техногвшас фшяороз н моеот изменяться пря ш. иа^заэниа.

В дассертидаи разработана иетодшл оцевж возшееой глубшда 2Е1ш1ьтра1дш в зависвкости от ютенсизаости в продрлзщтелыюети доздя , су®ь которой оаклтезва в сягдутяцзы.

. ¿ёгмнотвность а продзязитедыгосгь доздя - шгеорологаческаэ факторы, изменчивость которых ыож>т быть описша стаци^гсргша ергодачесвим процессом. В связя о ояш оцааху надэгносга работы ей сыпи предлагается осуществлять через проае^уточшИ оареаэтр -глубину ЖЕфеыгьтрацЕЗ по ивкавэнз» парка тров догдя о олредолэнам уровней вероятности. В втои случае условьэ надежности шгет быть выражено неравенством

24 < г ( 3 )

гдэ 2Л - фактическая ( действущвя ) величина глубины инфильтрация при действии довдя интенсивностьи г^ и продолжительность» 2 - допускаемая величина глубины инфильтрации при данном уровне.техногенных факторов.

Прогноз отклонений от нормальных условий возможен путем установления среднего числа превышений ( выбросов ) над допускаемым уровнем.

Учитывая уравнение закона изменения среднего числа выбросов, впервые полученное Райсом и успешно попользованное при прогнозе поведения ирригационных и мелиоративных систем Ц.Е.Ынрцхулавой и приняв, что два основных параметра, участвующих в оценко нздеаноста ( а г ) подчиняются нормально:^ закону распределения, а такгэ тот факт, что превышение допускаемой глубины пнфяльтрациа явление очень. редкое а тон самым позволяет- для установления вероятности отказа использовать закон Пуассона, в работе предложено осуществлять оценку вероятности превышения глубины ш&зльтроциз 2й допускаемого уровня г за вроыя ъ в виде:

охро-п^)

р в -г-^-т-— . , ( 4 )

где Пд-среднее число выбросов на уровне 2 кривой процесса

га - число превышений уровня 2 за вре?^я ^ Совместное репешэ уравнения Райса, (4) н введение понятия показателя надевностя насыпей как отношение ," позволяет получить выралеппо для показателя

надеснссти tj в ввдэ:

т} - С 1 +

ЛЦ /

г

- lxi (р) -1

2 1п(-) ] , (5)

Sjte d

гд9 о

2<L

/о? + cf

При определенном техногенном уровне ( неизменных значениях техногенных факторов ) изменением z ногао пренебречь, тогда показатель надежности насыпей шхот быть определен из выражения:

( б )

J-~=ШСрГ

4 V 2 - >

d t n,

z&

Изложенная шае модель оценка надежности насгшвй базируется па косвенной параметре - глубине ш^льтрации дождевое' вода в грунт, в сеязи с втим з диссэртацки разработаны теоретические основы методики определения глубиш шфельтрац. в чаетично-насвдэяннЗ грунт тгч различной интенсивности довдя в его продолжительности.

Вопрос ивХшштращж вода в частично насыщенный грунт исследовался как в СССР так и за рубежом { Кулик В.Я., Попов В.?.. Коршановокий Р.П., Рода A.A., Биндвмаи H.H., Костюков И.В., Пуэаков H.A., 8олотарев М.А., Овдавко В.Н., Рувинохий В.И., Pbixip

J.R., Eaith K.E., Brooks R.K., Cory A.C., Rshati I. И др.), сдяако в связи с пэсбходямостыо учета влияния на надвпость каждой конкретной наснни реальЕш: дождей, потребовалось исслздов .ъ изменение zd при довдях различной интенсивности и продолжительности.

3 диссертации продлокэны два модели кпЗяльтрации докдовсй воды с грунт: при «алой и большой интенсивности довдя . Эти расчетное модели базируется на анализе обширного материала ( как теоретического, так и экспериментального ), представленного в отечественной и заруСекноЗ литературе. В качестве критерия, оценки интенсивности докдя для какого грунта принят . коэффициент фильтрации грунта в бодонясвдэнном состояния Нд. Под малой шггенснвЕсстьа дозд* ' понимается иятэнсивность г,, ыэньпая коэффициента ^альтрацин Ка, больная интенсивность дохгдя при

При малой интенсивности долдя преобладаниями процессами

при инфильтрации вода являются:

- инфильтрация в частично заполненный водой грунт ( имещяй начальную обмьпуя влажность öi );

- перемещение насыщенного слоя вглубь пасыпи;

- поверхностное течение доддевой воды. -

В начальный период, когда часть пор грунта или отдельные поры свободны от. вода, происходят их заполнение и последовательное-горекецэние влазностного фронта вглубь насыпи. Этот процесс происходит до комента достншшя влагностшм фронтом водонос-лк> горизонта, водонепроницаемого слоя шга мсяэвта прекращения доздя. Скорость ЕВХольтрацса вода в венасзденаых слоях грунта зависят от

характеристик грунта насшш ( пористости п, объемной остаточной ■ вдвкносзи ар, коэффициента фильтрации грунта в Еодонасыщенном состоянии К0 , начальной объемной влакности грунта и

параметров доздя. Насвдение грунта происходит до момента полного водоняснцблия пор грунта, однако, аксперикеЕтальш© исследования, проведенные в Венгрии ( Rehati L.), показывают, что наиболее частым случаен при инфильтрация является заполнение пор на 804 .КоафЕициев? фильтрации грунта с частично ваполненшош горами непостоянен в зависит от объемной влажности грунта 6 и величины капиллярного потенциала ф. В

диссертационной работе »та зависимость принята да результата» корректно поставленных п достаточно обширных акспоришнтов Brooks г Cory, к смеет слздусфй вид: е « п

Е » К е в

ь » hd г

2 + УК

9 - в -К-

Кв - Кя (--— )

п — в_

ö - ( а - )(-

-а,

> *егг

При h < h

ld .

( 7 )

где ко коэффициент пористости грунта в

частично-насывдкпой гоне; hd . - критическое хюровое давление вода; К - коэффициент, учитывающий распределение пор; При оценке глубг-ч взриьтрацщ рассматривается случай

квазнодаородного грунта, что существенно сОлэгчээт задачу.

ГСктеисЕвкость доздя . ках правило, изменяется от минимума до некоторой максимальной величины в точение одного доздя и за м шоеь уменыаеотся. Это в меньшей г-.эре к&зается ззтяаых доддей о малой пнтенояЕКоегьа. Учет изменения интенсивности доадя во временя значительно услозняе? задачу. В связи с этим, учитывая, что изменение интенсивности доадя г от кпгагиука до постоянной величины нев&лгко, а влияние довдевой вода на те.чэнение состояния таких конструкций как насшш сказывается только носле продолжительного воздействия, для практических целей рассматривался каздай до~дь как событие продолжительность!) 51 с постоянной расчетной штенспвностьз .

Виразения для определения глубины шзфшлряда доэдовой вода в частично насьщэвний грунт базируются на приконакин закона сохранения масс в нэдеформируеаш объема пористого материала я сил, осувдстзлязспях инфильтрацию в однородных а изотропных материалах. Известное уравнение Рпчардса, ошеиващие указанные процессы при извэстаых зависимостях ^ » К(Ь) и = в(Ь) ногат быть записано в ввдэ

( 8 )

где 8 - объемная влажность ( ъ° ь ); % - время С * >• г - глубина инфильтрации ( Ь ); К(9) - интенсивность ен®ш>трацин ( 1. -ь-1);

3 т-3

-1

все) - диффузия ( Ь2 г"1 ). равная К(6) ШОд.

Решение уравнения (8) с учетом зависимости (7), в также решение Рах-йап^в для определения врешш, необходимого дгя изменения влажности грунта от какой-то начальной величины в^ до величину 9г, близкой к -тажности полного водонасыщеная, поэвожло получить аналитическое выражение ддя определения глубины Езфлльтрацяи дождевой води в грунт при малой гштенсивности дождя в виде:

т г

г -—--. (9)

г А/(2+ЗМ ( и - )(■— ) ( - е1 )

Приняв ю шаманю, что в практике, механики грунтов ваибояэе часта используется понятие весовой влзашста грунта, еэсложно записать варагешэ ( 9 ) в слэдуедэм аде;

0.9 (1+о) 7„т1

2 - ---—---- , (10)

к/(гт)

7В «. - н±)1

гд&5 е - козф&щивнг пористое те грунта;

махсЕйальаая шлекулярвая влагоэакость грунта; начальная вляякосгь грунта; • т - интенсивном7 дождя ( иг/ч); Т - расчетная продолжительность доадя (ч); Кд - коэффициент фильтрации в н&шцешсм состоянии ( мм/ч); - удельный вес вода' ( кн/ м3); уд - удельны" вео частиц грунта С кн/ ы3);

"вая" ггзксгнага,ная елейность грунта ( доли единиц ). При отсутствии более точных дшнкз величины X и рекскйэдувтса прг>1.гкать дал:

тасчипа грунтов X. = 3.5 й.^ = 250 то ГЛИЕКСТЫХ грунтов . Л. = 2.0 = 450 мм

Анализируя харат^хэр процессов, проЕСМдяют: при ип^альтрзции доггдэзоЗ воды пря сальной дначэ ( г > Ка ), следует вделать следующие основные процессы:

ее¡фосьтрация вода в частично пор;, грунта:

йыетроэ наснп^нпэ поверхностного олояг

пэрекосэпае агэстостпого фронта вглубь нясыш по перо насвденяя пор иодой; пошрхзостзоэ тёчош:э вода; При больгоЗ интенсивности до гдая механизм инфильтрации отгагаавтся та.!, что поверхностный слой грунта достаточно быстро яаснцаэтся бодоЗ. за какоа-со протзуток арвют . После

насыценш? поверхностного слоя пятенсяЕЕОсть гш£гхъ?рацжт я перемещение влагностзого фронта в грунт будет зависать от интенсивности инфилътрацк: ' п насиненном поверхностном огсе и интенсивности инЕяльграцгм в частатго-яастаенес« грунта. В связи с тисни механизмом фильтрации, в начальный пэриод выпадения доздя интенсивность инфильтрации очень висока н моге? увеличиваться до «эыента ябсыцевпя некоторого поверхностного слоя грунта. После-этого, вследствие уважчепая зоны полностью водокаскзднпого грунта п ушнывевия капиллярных сил в аскэ влэаносгаого фр.ятэ интенсивность из1члътрации умэпызгэтся п ярг&шзаэтся к некоторому предельному уровню. Учитывая нзлоаенныа механизм ш$аш>трации, а

таксе исследования, проведенные Philip J.R., Parlange J.Y., Saith. к.е., Ив in s.o., и larson c.ii., в работе были получены зависимости, списыватеие этот процесс. Так глубина инфильтрации Z и время насыцешя поверхностного слоя tp могут Сыть определена кз следулцдх выракенийг

' " ' " V i-om-F-Д -gr

—- { Efl [ )< 5-))]+

е <W W1> ö

+ [ 2(I-Kjrt_j0-5 Ii-tn( 1- Г m (-—-)( —7-))]0-5} . (11)

p r-(r-K3) d Я-1 (1+o)

шах ta K3X 1

В бгсн случае интенсивность иЕфазыргздш вода в грунт «огэт быть опредэяэна из выражения:

/ 0.5 (г - Ев) г ^

V + —----• <«>

А■ " . .. ■ ■ | ■ ' "■ .....

1-К 1-Е

Как правило, при сиг ней довдэ ( г > Кв) возникает интенсивное поверхностное течение вода, которое »кисет привести к размыву откосов насыпей. В связи с отим в работе получено аналитическое выражение для величины интенсивности

поверхностного стока ц*, определенной как разница юлду шггвноаиваосяью доздя и -чнтвнеизвоогью изфальтрации вода в грунт: .

Г - +

На базе полученных аналитических зависимостей для определения глубины ИЕ|£ш>тра1ШЛ в 1 азиоднородный грунт, в диссертации разработаны метода, позволяэсщяо оценить глубину ян£яльтрация в иногослойшэ эксплуатируем»«) гелезнодорожные насыпи.

Экспериментальная проверка указанных выражений, проведенная о поьтощьо моделирования процессов инфильтрации на опэцяальпой установке, разработанной автором, позволила подтвердить достоверность принятой нэтодакн определения глубины инфильтрация.

Так, сравнение расчетных а экспериментальных значений глубзз инфильтрации, проведенных для дзадцотя сечений пасши, показывает, что дяя зсей серая акспзримептов относительное отличие составляет V » Э.75 % при среднехвадратическом отклогзниа . Оу - 43.2 % .

В работе предлагается допускаемые величины глубин ш5ильтра1щз { 2 } определять аз условия обеспечения сбаэй устойчивости 2у, несущей способности ^ в * непрезштния уровни упругих осадок г0 .

Величина допускаемой глубины ЕпЗяльтрвцзи но общей устойчивости .насыпи определяется путем оценки коэффициента устойчивости, полученного по одноЯ кз методах оценки устоЗчивосга, при условия, что коэффициент устоЗ'-згвости на менее К» 1.0-1.1 д-я

/ 0.5

5 (г-Кв> г *р

(13)

/ "-V

Г-Х_ • Р-К . Р ^(--З-Х «-)

Аа

частичка отказов и К < 1.0 для полного отказа. Учитывая ыноюлзтшо прахтчку расчетов устойчивости, исследования по оцзггсэ достоверности разллпннх методов расчэта устойчивости (Г^'з'ург Л.К.) автор припал :: ваводу, что наиболее целесообразно испольаовать для указанных, целей ыэюд проф. Шахунянца Г.М., который homsko всего прочего позволяет легко автоматизировать процесс расчета, в том число и для многослойных насндзй.

Допускаемая величина глубины ен£ндьтр9цк2 по несущей

способности позволяет оценивать состояние верхней часта насыпи, что особенно вгншо для насштвй, сложенных в вархяай части слабккг грунта-.« mas :кээдзй деформации и дафокты.

Вопроса« оценки восуцей способности посвяцэнн исслодозанпя учеши, среда которих особый гклад -.'внесли Соколовский 3.D., Лапвдус Л.С., Титов В.П., Конлшн Г.Г., Прокуда К.В., ЛжЬи Н., Heyerhof 0.0., Druokor D.O., Uoliida H., Hirata Т., Yaaa^uohi H., Itteura Т., Kueukabe G., Coto Т., Kagaua К., Dc^bioki Е. И др.

Применительно к оценке несущей способности селезнодороЕвах наешэй следует выделить работа Л.С.Яаппдуса и И.В. Проку дана. Однако использование угевзашах котодик требует прикэнвная мощной вычислительной техники, что нэ всегда ьезмогно в условиях ош. этиш..,го прогноза насыпей подразделениями службы пути дороги. В СЗЛЗЯ с поставленвой целью - разработке опотоьш прогкооо поведения несший ( как долговременного, так и оперативного ) с испояьзовашеи доступной подразделениям службу пути дороги персоналышх ЭВМ, в работе используется кетодака оценки нэсувэй способности нагруженных откосог, раграбо-дзнная в' Тогсайскок технологическом кнотитутб ( .Klaura (Г., Yemaguolii Н., Kueakabe О.)

я проваренная автором путан моделирования на цэатробеклой установке Токийского Технологического института (ТГИ) и доработана с целы) оценки эксплуатируемых насыпей. Так как методика ТГИ применима для однородных массивов грунта, в работе разработаны возмохтае щвот применения указанной методики для кпогослойннх нвсшей. Используя предложенный мотод оценки насуцой способности, допустимая величина инфильтрации веда в грунт насыпи определяется ка: глубина, тзи которой наступает: полный отказ при о > 120 кПа частичная отказ при о - 80 - 120 iJIa

Оценка' глубина ивфяльтрации zQ по непрвЕшению уровня упругих осадок насыпи базируется на кетодикэ определения упругих перемещений насыпя, предложенной в диссертационной работе п базируются на реаевии Штейнбренера со следующим! допущениями:

- осадка определяется под расчетной шалой, влияние соседних шпал учитывается при определили дэйегэуючнх даллопна на ооповяоЛ шададке от подажяого состава;

- осадка определяется как суммарная на уровне основной площадки и основания в подрельсовсм сечении;

- нагрузка на основну плоадагу припишется равномерн распределенной прямоугольного очертания;

- нзгенснБЛосгь прямоугольной пюлосоаоЛ нагруаси на основной шшадаэ р0<1 пришгаэтся рягноа максимальным напряжениям в сочэези под впалой, спрэдолеглоЗ по Правилам производства расчетов верхпзго сгроеюся пути на прочность г

- интенсивность прямоугольной полосовой нагрузка на

основании пасши определяется как давление от подвижного состава в сочэкил на оси пучк на уровне основания из выражения:

РО0 Ьо Ьо

Роон"--12 arotg(--) + cin(2 arotgC-) )], (14)

W 2 Нц 2 Н^

где bo' - размер полосовой нагрузки в направлении вдоль дутя ьв ». ъа 1.155 hgt h0 - толщина бышаста под шалой? Ьи - ширина южней постели шпалы; Нд - высота насыш; О учетом пршмтых допущений величины упругих осадок определяются из вырезания:

Ьо W 1 " »"> « Ç -- < Ед_г Кд.2) . (15)

где

к

1 / I '.+ /tû H

——• [ ln( / nj + 1 +ta1)+ Eiln(- 1-41

1

при ¡^ и __—( 120 1.155 btf)

1

Og - -»( 420 + 1.155 Ьд)

О

в - модуль деформации грунта на ст.та; (1 - ковфВщаент Пуассона; Поправочной эмпирический когф!ащиет' £ учитывает погрошостп от введения в расчетную схему Птейвбрзнера принятых доцуцэшй.

Зэктичэскяя . величина 8того попровотюго коэОДициента определена путем обработки экспериментальных данных, золученшк в МИИТе под руководством проф. Яковлевой Т.Г. на 616 хм СвЕерпой я.д., п рекомендуется принимать в расчетах равной 0.036 ( о^-О.ОП) В результата анализа упругих деформаций насыпей было выявлено, что на формирование их оказывает влияние только некоторая толца грунта, которую можно определять как :

200 - 29.34 Ь°'5Б4

^ОСН- 29.34 ( V V С'Бб4

(16)

При определении допускаемой величины инфильтрации г0 следует учитывать, что модуль деформации грунта ивмоняется от некоторого начального значения Е^^ до предельно-минимального в збйе

полного водозасыщешя. В связи с этим, расчетное значение модуля деформации следует определять, как средневзвешенное:

2й + ^аах(20СН " V

Е -- , (17)

2ос

где: - глубина инфильтрация дождевой во*. ;

2ос^2осн^~ ТОЛ!!5ьна грунта, оказнващая влияние на формирование упругих осадок;

Е^ - иодуль деформации грунта при влажности полного водокасщвння;

В^ду - коду ль дэфоркецги пра естественной влазнооти грунта;

Массовые расчета упругих деформаций насыпей по предлагаемой' методике хорошо корреспондируются с результатами, полученныш екснерментыльно в других исследованиях ( Титов В.П., Коншин Г.Г., Хрокюв В.К.).

Ьри оценка допускаемой величины щфьльтрации по упругим осадкам 10 следует учитывать, что полный отказ моетг наступить при К0 > 3.0 мм, частичной отказ при \ » 2-3 мм.

Третий раздел диссертации посвящен разработка автоматизированной сг.стекы прогноза надегшости експлуатируошх насыпей.

Под прогнозом кадеиюсти работы насыпей понимается анализ возмокных состояний насыпей как открытых ( свободно обращающихся со средой ) дантпоских ( свойства которых меняется во врошни )' систем для перспективных условий эксплуатации (долговременные прогноз) и для любого текущего ыс.моата эксплуатации ( ошратиьный прогноз).

д о л г о в р о « о в а и а прогноз надобности насыпей осуществляется по показателю нздоеяостп , определяемого за обоснованный период времена по ретроспективным данным. Определяющими параметрами при оценка показателя надегносга приняты ус. йчиво-ть насыпи в целом, несущая способность ц упругие осадки насыпи. В процессе анализа принимаются во внимание такие факторы, как ЕзмешшдЕеся нагрузки от поездов п веса верхнего стро ения пути, скорости двгзшшя, новый или модернизированный подвижной состав, воздействие кавдого доздя как случайное событие.

Долговременный прогноз надежности нас&эй позволяет оценить уровень их надежности, рангяровать по степени падешости в

пределах путевого подразделения, разрабатывать и ро&изовывать шрспбктЕзшэ научно-обоснованные планы оздорозления насыпей. Кроме того долговременный прогноз позволяет о большей эффективность» определять очередность анализа состояния насипой з пределах путевого подразделения при оперативном прогнозе.

Предложенная в диссертации структурная схема долговременного прогноза состояния насыпей приведена на рис.1.

Для возмозяости практического использования нотодик долговременного прогноза надежности насыпей в диссертации проведено обоснование возможности использования ыетода статистического моделирования интенсивности, продолгателыюоти доздя ( р^и т^ ) и интервала мэаду доздями АТ1. При втом пскоаые величины рекомендуется определять из выражений:

Г1 " 5 +

Ч± - Ш + С^т • (19)

АТ1 - ЛР + сэОдт

гдэ:

Cj.Cp.C3 - случайные нормальные числа;

Ошибка вычислений г. Г, Я? пропорциональна / С/ N , гда С - постоянная, Н число -спытений. Прз норлальном закон" распродэления случайной величины о кзтематзчг чким ожиданием 3 н дисперсией Оу справедливо соотношение:

• I н Э о*

р { |— 2 ( Т.-Г )| < —* } = 0.997 , (19) К 1-1 1 /ТГ

где: р - вероятность ешолеония норавеаотва а скобках.

означающего, что ошибка приближения среднего арифметического значения Т^, полученного методом Монте-Карло, среднему значения не лревшает 3 от/ /ТГ .

и учетом установленного диапазона изменения величин °г °с»адтдля каадого метеорологического района устанавливается ' количество событий, учет которых доляен быть проведен при долговременном ирогнозо.

Долговременный прогноз надежности насшш должен базироваться как кннимум на анализе данных по 20-25 летним сезонод.

Рио. 1 Струщ/ркал схем Оалговре&ениаго прогноза соаюхшя пастве.

Показатель нпдегшости г] для каздой пасши позволяет провоста сэ'рта4ш«вцщи насыпей. Под сертафпсяцнбй насыпай понижается оценка каддоЗ насши по показателя надежности и ранжирование их по уровпо надобности. Рекомендуется относить насыга в разряд надезмых ( Н ) прл т| п 1.о, потенциально-опасных ( П.О ) при т) ■ 0.1 - 1.0 п дефорягрупцкея ( Д ) при 0 < т) < 0.1.

Сертификация насыпей облегчает контроль за состоянием но склей, существенно упрощр^т работу и уменьшает объемы вычислений при использовании автоматизированной системы прогноза. Кроне того выявление потенциально-опасных наенпей позволит квбекэть их непредсказуемого выхода из строя.

В диссертации такзге разработан алгеряга оперативного прогноза ссстопеия наслпэЗ при заданном (детерминированном ) тэхпогенпси уровне а случайном воздействия дездя расчетной продолгятельвоста л ютгенсквноста. Оперативный прогноз вадэшостп ипенпвй осуществляется постоянно по керо лообходамости пря ехйопззяз .техногенных лла природах факторов, вприорз могупрк прзвеста к дефэктем ш де<3)ормацгам вясшгей. Основными ц_лшл ссэратзгаого прогноза являются:

- прогноз надбжпоста насыпи по гстойчивссти, песуцей • сяосоСзоста в упрупям осадки пря ътепчпш техногенного уровн: ала резком езшнзяия природах факторов (к генсквноста и продрлязтельпоста воздействия доздя)?

- уотаповлошо допусяаешх скоростей дзажеикя во наши;

- оцзиса тзхшпеетгоЗ вф5гктквшота ¡гэропрляткй ш уоилэвея и стабилизации засши.

При оперативном прогноза насыпи начальное состояние оцдшшается ара учете прочностшх п деформационных характеристик, по луче ндшс при средней естественной шидаюстя грунта. Изменение шюшости грунта в соне инфильтрации оценивается со могодако, излоквиной во втором разделе. Прочностные и деформационные характеристики с зоне шфыьтрацни определяется при платности полного водонасыщэния.

Предлагаемая схема анализа состояния насыпи по устойчивости привадэнз ва рис.2. Пример оперативного прогноза состояния дефор-кирущеПсл насыш приводен применительно к участку наспи 25 ¡ал . линии Оштьеао -Дэрбыикн ГорьксвскоЯ а д. Прогаоэировапооь

состс яние насыпи, ишщей тровдшы на откосе и поверхностный сшшз п юш16й чсоти 26 м КаСНПИ, о учетом еозмо^юго воздействия доздя различной интенсивности и продол£йтольноо|га. Результаты прогаоаа использовались при назначении скоростей дшшзнея поездов по участку в 1990 году 22 дистанцией пути Горьковекой к.д.

Методики проведения долговременного и оперативного прогноза использованы при разработке авгокатизкроЕапноа аберрационной система прогноза падешоста насыпей < ЛИОН ). Разработаны слгорапш информационной подсистемы и подсистема прогноза поведения насыгюй в пределах путевого подразделения, их организационное к программное обеспечение.

В разделе четвергом продставленн вопросы разработки подсистема обеспечения эксплуатационной вадегаости насшзй. Она включает методику выбора необходашх кэропраятий, направленных на обеспечение веданного техногенного урезая и обеспечевпэ безопасности двагензя поездов. Разработана модель обаспэчвгшл

надеэюй работа насыпан путем:

- Езмеьония техпогенных факторов, в частности, устаповлэтш предэльпо допустимой скорости двпяешм поездов в зввлстоотя от петеп-зппя природных факторов;

- усиления насыпай.

V .•

zy е (К-1.0)

"7

З^в (К-1.0)

3 о а и

а з д о з а » о т я

II

III

I - бззезгслгя; II ъотсзки часгпшпэ отезгы; III - Еокягэп полный отк.з

71 - скорость ДВЯЮНЯЯ ПОЭЗДОВ

Лю. 2 Диазра&ю состшааг насыпи по уяяо0хи5ояпи

Структурная схема прэднозгввнсй систем прогноза з обеспэ-чэния надежности &хопяуатаруэшх Еасгагой приведена па рио.З

Иадагашп

Прогноз вадеюостп насгшеА

Долгопрашзнный

1

Потвндааяьно-шаспая ДОфОрааруЕЦМСЯ

X

ОпоратавЕыа

'по устоЗча-' 1 По насуцэй 1 гПо упрупш 1 востн способности осадкаа

и

•J L.

J

Да

nopauarju ьгзнлка дспускасшцх

Уотопоалонная

скорость

Обосшчанаа илдегвосга гисгыой

№

Достаточно

Нэт

СГрвШЧ0НИ9 скорости дагоная в соотЬотст-вая с расчетом

Проаптнровшш иацаоишх иор

Нзт

ксфор-

Püo. 3. Спруюурная' (аелз прогноза и с^еспечаюя HaOexHGom анатицсшфувшЕ насыпей

В ряде случаев, когда при изменения природных воздействий ( например, затяжных доздей ) наснпь неяоднтся во п-й зопе надегноста ( рис.2.) и возможно наступление частичного отказа, необходимая надеглость насьши и безопасность движения" шгэт быть обеспечена путем кратковременного снагенпя скорооти движения поездов. При этом, путем шоговар-лактшх расчетов по системе и АЮ1 и определяется такая скорссть, прл которой обеспечивается переход сиг-чин в I возу надезности (бозопасная эксплуатация пути).

В случае, если наешь находится в иг зоаэ надежности, аесбходама разработка а осуществление мероприятий по усилению пасши. В диссертации разработана структурная схона условий оксплуатецяи, контролируемых параметров и способоз обеспечения эксплуатацаоЕвой падевностп, а текга годограф se обеспечения, полученные на базе кодирования структурной схема йспользовбниэ такой структурной схот к годографов обеспечения пксплуатнонпоЗ надегноста сугэственно облегчает вадзчу выбора способа усиления пасшей .

Прл усилении эксплуатируеггых пасшей в настояцзо время наиболее часто используется коэтрбанкэты, а в стэснешых условиях подгоразэ Еэлезобетонкив стег . Эта способы-хорозо апробировак. пракгнкоЗ, наде'явн, но в то зэ время требуют бс ьпого расхода дргвнругцэго грунта, отведения больсях словдадэй культурных оемель а требуют Оольпих хашггалыаа затрат, особенно за счет удяаанэшя водоггропуекпнх труб. В значительной степени указанна недостатков лзаепи конструздет из арногрукта - арюгрунтояые отопи, ярыирооаязые кошубанкета, отягиэащие эдякзпты, анкерные

конструкция к v.u. D настоящее время одни.! из актуальных Еопросов становятся назначила рациональных разшров таких ериогрунтоаах конструкций. в диссертации приводятся теорэтическшз обоснования методик опрадэледая рациональных размеров таких конструкции, иополь^уеких для усиленна эксплуатируемых пасшюй. Особое Бзлмаше уделяется ермгрунтошм поддерзиващзм стопам, в которых в "качестве арларущих элементов используется геотвксталь. В такшс конструкциях армирование осуществляется послойно, сплошной укладкой геотекстпля на всю длину аредироватого участка.

Гасотояшю иезду слоями геотекстилл по вертикали н кирша ьрированил определяется га выракеЕиЗ, полученных авторов, исходя кз расчетной оши, которая ушгшвбэт перораспроделэнго шшряЕашй d толще грунто, ограниченного двумя слоена геотоксталя:

т

D а —------ , (20)

0.65 ka( 1.5 <1 + 7 Н ) - В 7 tg <f>a

где:

D - расстояние ызнду слоями геотекстиля;

« <1 - ein <pa)/(1 + ein <pa>; н - высота поддергивающей армогрунтовой стоны; ч - вертикальное дополнительное давление на стену; 7 - удельный вес грунта стены; В - старина бетонного уголкового блока; та - допускаемая величина разрывного усилия гоотекстиля; сра - угол внутреннего трения грунта засыпки.

Ширину армирования стены гоотекстаяом рекомендуется опроделять : из выракения;

в +

■ ( 21 ) где:

Ejj - оползневое давление е отсеке но гралщо ивсшп п подпорной арглогрултовой стопы; !г0 - 1/ < 1 + tg2 <¡> ); ■ oy_t - вертикальное п^зрллокко в середине 1-го олоя грунтэ, ограниченного сложз гс-отексхаяя.

Получение вналитачес.спо выражения для спределенгш размеров нодцэразвагдих арзогрунтовых сооружения &Ш1 апробированы методом цзнтрсбЭЕЕОго моделирования для дефорзгрупзяхея насыпей, олокогашх суглннначз. Всого испытало 16 цоделеЗ высотой 7, 9 и II м. Кроме того, по продлэгпгмой иетодико были запроектированы объекта усндзкзя эксплуатируэ1.2д насыпай на Юго-ВападноЭ , Донецкой и Пго-ВосточкоЗ гелззЕш: дорогах.

В пятом резделэ проза дэна •гэхпнко-вкононическая оценка пргз.'.зкэшя сзсгеия прогноза н обеспечения эксплуатационной пэдозтосгз nscansa.

Гэ2ииЕо-окопо;£г,'Эс:ея оценка првдюаэнноЗ авзокатазироватюа систем прогноза в рамках слукбк пути одной дороги msai деть еюгодшД вконоютэскеЗ эффект до 200 тно. руб.

Прэддагво!гав а работе «пособи уоаиэпля посиней о прямонег там врюгрузтогнх конструкций приносят экономический е®ект от 60 до

ч-

D ^ 2 % %

1Х1( 1 + - ) -

2 tS ?п

HDk§

v—i

0.б51св( 1.5 q + 7 П )

7 <Ра

230 тыс. рублей ш какдоы объекте.

основные вывода

1. Постоянно растущие нагрузка на оси шдвгвиого состава, повышали» скоростей движения, возрастающая длительность вксплуатации гшезнодороат насыпей, работающих при непрерывном воздействии природных фокторов требуют повышенного внимания п иадэююго прогноза их состояния для обеспечения бесперебойных и боеоиасанх коровозок. Именно дофорлацкп насыпей наиболее часто приводят к перерывам в движении поездов вследсишо действия длительных доадэа различной шггэнсквяости.

В связи о втек, проблема прогнозирования и обеспечения надехаюй работы пасшей в условиях шаешния топюгеквых шй природных факторов яаляэтея актуальной в области Евлэзно-дороаюго транспорта.

2. в результате вакшенного комплекса яеоротичэскнг в окспораконтельшх исследований, а тша-э вйсллузтацконных паблидэзшй нв объектах йэлээшх дорог, ' разработана система прогноза и обеспечения падевности екеялуагируэшх аолэзнодороасгг насыпей, учитывающая вероятностный характер воздействия природных Ф& оров.

3. В рамках создания спотеш прогноза надезЕностн насыпей:

- разработаны теоретические прпндапы прогноза падешюстн ньешш. Под надэнзостьв нааши пошшйэгся безотказная работа насыпи в некотором вроионном ннтерзшш * > в течэшэ

которого обеспечивается пропуск поездов заданного веса, с аадвншаш скоростями без образования каких-либо деформаций ала

дефэктов.

Оценку надешостн насшей предлагается 'осуществлять по гэроятностл недопущения плода за предали допускьсмих значений трех основных параметров: общей устоЯ-гавости паснпэй, несущей способности и упругий осадкам. При этом основным контролируемым параметром является глубина инфильтрации доздевоЯ води ( ), В результате теоретического анализа получено иырагопие ( 6 ) для оцешга показателя падегтюсти нйснпи, используемого для долговременного прогноза состояшя насыпи;

- прадлохевц две модели исфильтрацяи доадэсой вода в частично насидвЕный водой групт при малой н большой ШТОНСШШОСТН дояля. В качзство критерия интенсивноота доздя принят ко&Иицйэнт фзльграиии вода в грунт при полном ого водоласшдении. В результата теоретического анализа с использованием результатов окспэрлмэптольння исследований получены варатанья для определения глубины инфильтрация в грунт» шащяй иекоторуо начал туп влазяюсть, для доздя «алой иптоаспхшссто ( Ка) и большой иггспсшшоста ( > )» соответственно, выразашя ( ю ) к

( Н );

- проведан еаализ суцэстзувднх штодак оцоыса состояшя пасшей по обаей устойчивости я вооущой спобобпости я предложен (лэхашам 1Я использования в системе прогноза а оць.от иадеетгооти тяиуатаруогах насшей;

- равработана методика одапкл надехшсти насыпей по упругим осадкам а соответствия о првдлошншой расчетной схекоЗ определения осадогс основной плозддкя и основания при воздействии ыногоост'чх вкшааэй»

- предложат! и пспользоешш при создании автоматизированной системы прогноза иадекюотп насшей критерии оценки возможности потоп отказа или частичного отказа по всей Еспользуекшм в анализе параметрам.

Разработанная система прогнозирования и обеспечения иадеыюй работы сксплуатнруеыих несшей " ДЙСЕ " позволяет повысить безопасность даиаэ.шш поездов sa счет обоснованного прогноза и предотвращения внезапных деформаций, а таксе получить вконошческий ефЕект от скикенвя порорцьов в дакании поездов и уменьшения длительности предупревдениа об ограниченна скоростей дщжо1шя поездов по состоянию насыпей. Утверэдеа технический проект "ÁKCH".

6. На основе продпокашнх критериев оценки надекноста оксплуаткруекых ыасшюй создана структурная схема возмоеных способов обеспечения безопасной работы, а тш числе с применением нових способов ускловня вастпей араогрунтовыш конструкциями.

6. В рамках создания подсистемы обеспечения надежной работы насыпей продлокенц в доведены 'до расчетного обоснования теоретические полоееиия по оценке состояния ер«огрунтоБых сооружений. Полученше в результат© исследования шалитические bit каш., для определения размеров ериогрунтових сооружений подтверздеки вксперименташ на цвптробэшой установке КИИТа, а также эксплуатационники Еаблвдошшка аа оштншз обьектеьа па Ого-Западной и.д.

7. Основные результата исследований получали внедрение'на ряде «елезных дорог и позволила разработать слэдукщэ нормативные и технические документы:

н Методическая рекомендации по прогл'озиропшнао поденной работы железнодорожных татей в условиях интенсивной эксплуатация пути" ( Главное упр. пути МПС: Утв. 10,06.87 г.)}

" Методические' указания по усилению однопутных насыпей 3 аоиах расположения водопропускных труб стягхтащгади. олвмеитвми" ( Главное упр. пути ШС: Угз. 14.04.e9 г.);

" Технические указания по усилению и стабилизации насупей ия прочном основании ар.югрупт'-чыми поддерниващммя сооруавкият" ( Главное упр. пути ШС: Утв. 11.91 г.)|

" Автоматизированная система прогнозирования надежности аолезнодорслнцх насьшей. Техяико-еконошческое обоснование (ЛИСП)" ( Главное упр. пути ШС: Утв. 14.06.90 г. )г

.и Автоматаз;фоваш:ая система прогнозирования надежности Г2элежодсротша. пасшей.Техпичоскоа задание (АйСП)".( Глагшое упр. пути МПО: Утв. 12.12.80 г.)»

" Автсыатазировэнная система прогнозирования надеетости талэзнодорошлс насжэП.ТегшпзскиЯ проект (ШЗП)И.( Главное упр. путл ШО: Утв. 26.03.?! г.);

Все это дает право автору надеяться, что предлоке{шой системой прогноза и обэспочвяня надеетссти вксплуатаруешх насыпей резенз тфупнчя научная проблема, • емэщяя больвог пародпо-хозя£стпэлноо аяачонке, направленная повшмниэ

безопасности двагэния поездов н ушличаша провозной и пропускной способности еэяэееых дорог.

Основные полоаюнза диссертации опубликована в сведущих

работах:

I. Виноградов В.В., Шахунянц Г.Ы. Динамическая устойчивость откосов // Иеизуз. со. науч. тр./ 1ШТ.-1980.-Вып.667: Вопросы пути и путевого хозяйства.- 0. 3-12.

... Виноградов В.В. Прочностные характеристики грунта ера динамическом воздействии // Тр. ДШа.-1333.-Вил.227/31 :Еопросы еемллного полотна и геотехники на а.д. транспорте.-0.28-32. .

3. Виноградов В.В., Га санов А. И. Еэсткость пути и параметр! колебаний основной плоцадан насыпи // Тр. ДШГа.-1983.-Вш1.288/2Б:Исследоаашя взаимодействия пути п подакшого состава.-0.72-76.

4. Иотодаческке аспекты разработки научно-технической прогршмн по обеспечению експлуатацаошой надэкаости земляного полотна еэлозных дорог/ Виноградов В.В., Яковлева Т.Г., Алшз Е.О., Пейч Б.Л., Пасврэв Ю.В,// Мохшуе. сб. Поуч. Тр. ШИП,-1983.-Вып.801: Проблемы надегносте шшнерннх сооруйепий при строительстве галэзвых дорог.-0.10-17.

Б. Влияние эксплуатационной падешости земляного полотна ка безопасность дшшлшя / Виноградов В.В., Яковлева Т.Г., Соколов В.В., Ашша Е.О., Водьнов М.В., Саван А.Н.//. Ыоявуа. «б. туч. тр ' ши: .-1983.-Выл.804: Проблем повышения безопасности двпеэшш на Еелезнодорокгоа транспорте.-0.13-19.

6. Виноградов В.В. Определение параштрог ее^шгьтращи воды в частично наенданный грунт при большой интонсквпостн дойдя/ Ыоск. ин-т шш. а,-д. трансп.-И.,1989.-1Б е.- Дэп. в ЦКИИЙИ КШ 30.11.89, Н4819.

7. Виноградов В.В. Оценка надевной работ насыпей о учетом

азшпотя црзродшй п техяогешшх факторе* / «оск. нл-т шя. я.-д. Трвнсп.-М..-I9S9.-8 о.-ДвП. в ЩШГЭИ Ш1С 30.11.69. M 48БС.

8. Виноградов В.В. Оспоенно теоретические полоуеняя по оценке щфиьтрацпи вода в 'грунт при «злой интенсивности доадя/ fiocit. ПЯ-2 ина. л.-д. грспсп,-!!. ,1989.-12 о.-Доп. в .ЦНШТЭИ ШЮ 00.11.09,!! 4816.

9. Виноградов B.D. Определение глубшш инфпльтрации доадовой сода в грунт при различной интеяспшгосгя ливня // Мвквуо. сб. туч. тр./ ЮПИ.-1969,- Еш.318: Поииэюл вадезиостк работе гэлооводорогяого пута.-СЛ2-18.

10. Виноградов В.В., ©ро.ювскгЛ Ю.К. Ыо7од'.тка определения расчетных прочиоопых характеристик грунтов // Путь и путевое хсэ-во.-1ев9.-)а.-0.44-45.

11. Вшогрэдов В.В. 0ЦЭШ!П ИООуЩЭЙ СЛОСОбЯООТМ ИЯГрукеШЮ* откосов // Иоавуа. сб. науч. тр./ КШТ.-1€ЗЭ.- Рия.828: Актуальнее пэучаие рвпення траспорггшя задач.-0.24-31.

12. Взюградов В.В. Оцэвка гатепспшоотя psrrma откосов ПРСНПОа Прт В03Д; .aOÏSMH СИЛЬНОГО ЛСТ1Я // УОТСЯ'П ОСТЬ

геотехнически сооружений на йэлезнодоройпом транспорте: ''чгтуз. сб. науч. тр./ дай.- Днепропетровск, ЗШ9.-С.Б2-Б6.

13. Еавоградот? B.D. У годолопгаэскнв • осаектн разработка евтс;датязироапнноЗ инфоретцзсппой спстока nponi -за надеаности работа експдуатируемях гялэзкодорозЕгас пастей // Обеспечение оксэдуатгдамшоа надешоотп зеглллного полотна гелаапнх дорог: ?'зтеряалн Всесоюзной пэуч. тотл. :сон$.-Ы.,1089.~ 0.66-67.

14. Виноградов D.B.. Яковлева Т.Г. Прогноанробанне работы ьксалувтирувмых юлавводороша насыпей // Гоз. докл. xjqcfi науч. твхн. пояф. кафодр ХебМОТ п 2-х т. -. Хабаровск. - 1899.-Т.г.-€.168-163.

Ib. Виноградов В.В.. Лшшэ E.G., Савка А.И. Усолопаз вксплуатируешх наснпеЕ стягивавдшй елекшггами // Обеспечение вксолуатеционпой нвдеяюста • зешшого полотна еэлозпзя дорог: . Материалы Всесоюзной науч. техн. кокф.-Ы.,1989.- G.68-69.

16. Виноградов В.В. Размера иркогрунтовой стены // Путь п ну-товое хоз-во,- 1980.-КЗ.- 0.37-S3.

17. Виноградов В.В. Мзтодака оценка уиругсх гореиецзний веняиюго полотна // Кзиауз. сб. науч. тр./ ЫИИТ.- I9S0.- Вш.837: Проблемы развития и експлуатащш еэлззши дорог.- 0.БС-6э.

18. Конструкция возведена / Виноградов В.В.. Лудан Д.Т., Оородош А.И., Стенммук Н.В.// Путь п путевое хоа-во. - 1030.-И7. -0.14-1Б.

19. A.C. 1Б07771 ССОР, ШШ О Ш L 33/00// Б21РБ/08. Связукдоа п полимерная кошоагаия / В.В.Виноградов (СССР). -Н4Г99816} Заяв. 19ДГ.С«м еиублЛб.09.89, Oat. Н34.- 4с.

20. Vinogradov Y.V., Yakovleva Г.О. Oentrifugo ßotivitiüo at Hot o« Railway Engineer» Institute ff Gooteohnloal Oentrlfugs. -1939.- loeue W7.~ July.- F,1.

21. Vinogradov Y.Y. Geotoohnical oontrifugo model toste at tho Ыосоон Railway Engineer» Institute // Teohnioal Report, Department of Civil Engineering Tokyo Institute of Teohaology, 1986.,- НЭ6.-June.- P. 127-134.

22. Application of Qrrnaid Reinforowsnfc to Strengthen EabanJnaento of Operating РлПттаув / Ylnogratior V.7., Onvin A.M., Yakovlovn Т.О., MiKulioh V.A., Berolln A.I.// Proo. of International Reinforced Boil Conference! University of Btratoholyde.- Quango*.- United Kingdca.-1990.- Sept.- P.11-19.

23. Виноградов В.В. а др. АриогрунтоЕно стопы для усиления вксшцгатпруегщпс насыпей ( теория , практика, внсперзянт) / Виноградов В.В., Яковлева Т.Г., Влфсгоэ Л. А., Нпавов Д. И. г Мое п. вн-т жн. а.-д. трансп.- М.,1991.- 31 о.- Дэп. в ЦШШТЭИ №0 17.08.91,К555в. ,

24. Виноградов В.В. а др. Стягнвыздвэ элэмвнты / В.В. Виноградов, В.О. Атаэ, А.Н. Сзвзн // Путь а путевое жоз-во,-ISSO.- Н9.- 0.II-I2.

25. Ыэтодячэскиэ рко5гепдоцгп по прогнозированию надетой работы Еэловподорозвнх пасышй а условиях штедегавжзй эксплуатация путл / lf-по путай сообз. СССР, Носи, гш-т зпп. а.-д. транса. -У,: КЗОПЭИ МПО, 1990.- 04 О.

25. ш*одегсэски9 указагнл по уежзппо одпспутпих 1шсшзз 2 ксяах распологоЕзя шдсоропуекшх труб стягззащкл эл9!гэнт&»а / U-eo путей сссбя. СССР, Носи, ш-т гшл. я.-д. трансп., Всоо. пауч.-псолэд. еп-т а.д. трапез., Латшград. гп-т пет. п.-д. трансп., ХсбарсвскпЗ пн-т па. a.-д. трвнеп.- Н. :ЩССЛсИ Ш0, 1990.- 73 о.