Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение высокого качества земляного полотна (ЗП) является ключевой задачей при строительстве и реконструкции автомобильных и железных дорог, аэродромов и оснований сооружений Сооружение дорожного земляного полотна относится к ресурсоемким видам работ На его долю приходится около 80% объемов земляных работ в строительстве железных дорог Проблема заключается в необходимости разрешения диалектического противоречия между возрастающей потребностью в высококачественных материалах для сооружения земляного полотна и нарастающим дефицитом кондиционных дренирующих фунтов и качественного щебня Поэтому поиск новых и совершенствование известных конструктивно-технологических решений по земляному полотну, позволяющих расширить область применения местных некондиционных грунтов, является одной из актуальных научно-технических задач в области строительства железных дорог Диссертация посвящена исследованию одного из эффективных решений проблемы повышения качества и долговечности земляного полотна — применению защитных слоев из гранулированных щебеночно-песчаных (песчано-гравийных) смесей, в том числе, с устройством объемных геосинтетических решеток
Цель работы заключается в разработке методики проектирования и технологии формирования защитных слоев в рабочей зоне земляного полотна и комплексной технологии усиления основной площадки и рабочей зоны земляного полотна на основе применения песчаных и щебеночно-песчаных смесей заданного механического состава, в том числе, в композитных конструкциях с объемными геосинтетическими решетками
Для достижения поставленной цели в диссертации сформулированы и решены следующие задачи
1 На основе экспериментальных и расчетно-теоретических исследований
обосновать критерии оценки гранулометрических характеристик щебеноч
но-песчаных и песчано-гравийных смесей для устройства защитных слоев,
-
Разработать методику подбора гранулометрического состава щебеночно-песчаных смесей, а также оптимального состава песка для достижения заданных физико-механических свойств,
-
Выполнить натурные экспериментальные исследования эффективности усиления железнодорожных насыпей с селективным размещением грунтов в земляном полотне,
-
Разработать метод и технологию изменения составов зернистых грунтов для использования их в защитных слоях земляного полотна, в том числе и для заполнения ячеек объемных георешеток,
Объект исследования. Конструктивные элементы земляного полотна из щебеночно-песчаных и песчано-гравийных смесей, размещаемые в качестве защитных слоев в рабочей зоне грунтового массива земляного полотна, в том числе с применением объемных георешеток
Предмет исследования. Влияние зернового состава на деформируемость' зернистых грунтов и технологии создания таких смесей, то есть состав, после-
довательность и режимы выполнения технологических операций при устройстве защитных слоев с применением зерновых смесей в железнодорожном земляном полотне
Методические предпосылки Решение поставленных задач базируется на системном анализе объекта исследования, анализе известных методов оценки качества зернового состава грунтовых смесей и деформативных свойств усиленного защитными слоями грунтового массива земляного полотна, статистической обработке результатов лабораторных и натурных экспериментов, проведении опытного строительства на экспериментальном полигоне и внедрении результатов исследования при проектировании и строительстве реального объекта на эксплуатируемой железнодорожной линии, системном обобщении результатов исследования с разработкой рекомендаций и оценкой экономической эффективности результатов исследования
Научная новизна.
-
Экспериментально выявлены закономерности изменения максимальной плотности при стандартном уплотнении в зависимости от гранулометрических характеристик песков и песчано-щебеночных смесей,
-
Установлены критерии оценки и границы области варьирования размерами частиц грунта при поиске оптимального гранулометрического состава заполнителя в зависимости от геометрических размеров защитных слоев и ячеек объемных георешеток,
-
Обоснованы области применения известных методик оценки качества неоднородных зерновых смесей и определения общего модуля деформации усиленного защитными слоями грунтового массива земляного полотна,
-
Разработана в соавторстве и внедрена при строительстве железнодорожной линии 1-й категории новая конструкция (патент РФ на полезную модель RU № 59637 U1) и технология сооружения композитной армогрунтовой конструкции насыпи на подходе к мосту,
-
Разработана и применена новая ресурсосберегающая технология приготовления оптимальных щебеночно-песчаных смесей при устройстве защитных слоев непосредственно на строительной площадке
Практическое значение и внедрение результатов исследования: Разработанные методика подбора оптимального зернового состава песча-но-гравийных и песчано-щебеночных смесей при устройстве защитных слоев в железнодорожном земляном полотне и технология изготовления этих смесей непосредственно на строительной площадке позволяют получить заданный модуль деформации земляного полотна при новом строительстве и реконструкции эксплуатируемого железнодорожного пути, уменьшить затраты ресурсов на повышение качества земляного полотна, повысить безопасность движения за счет повышения прочности, устойчивости и стабильности земляного полотна
Реализация работы Результаты исследований внедрены при строительстве III пути экспериментального кольца ВНИИЖТа на ст Щербинка Московской ж д и при сооружении земляного полотна на подходе к мосту через р Тысья на 237 км участка Рязань-Кустаревка Московской ж д
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и были обсуждены на
1-ой научно-методической конференции аспирантов и соискателей ОАО ЦНИИС «Совершенствование конструкций транспортных сооружений для экстремальных условий», ЦНИИС, 2003г ,
Научно-практической конференции «Неделя науки - 2005 «Наука транспорту», МИЙТ, апрель 2005г,
2-ой научно-методической конференции "Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна и искусственных сооружений", МИИТ, 22-23 ноября 2005г
4-ой Научно-технической конференции "Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути", МИИТ, 7-8 ноября 2007г Публикации. Результаты исследований опубликованы в 12 научных статьях и докладах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 172 наименований, из них 14 на иностранных языках Общий объем диссертации 215 страниц машинописного текста, 126 рисунков, 87 таблиц
