Введение к работе
Актуальностьпроблемы. Оптимальное репс-ние стоящей перед лелвзнодорошшм транспортом задачи по удовлетворению потребностей народного хозяйства и населения в перевозках возможно за счет ускорения научно-тесшческого прогресса в данной отрасли, в том числа в путевом хозяйстве.'Стабильность пути в значительной мере зависит от земляного полотна, которое более чем на десятой части эксплуатационной длины лелезннх дорог ШС Россия порахено деформациями и дефэктамя. На пропускную способность линий и безопасность движения поездов непосредственно влляит неисправности л зоне грунтового подрзльсозого основания - пучины, просадка путе,, сплнвы а осадки насыпей и др. Они составляет примерно треть общей протяженности деформярувщи-хся каст я носят преимущественно криогенный, овяэанннй с промерзанием п оттаяванпеи, харапгер.
Грунтовое основание - ззмляноз полотно совместно о баллзст- годз слоем, находится под совокупни: воздействием ашишческях пезздщ^ нагрузок и клзматнческях факторов. Колебания влажности sa счет инфяльтрацза атггосферных осадков а периодическое про-мэрзавяе-оттаяааниз ззьгашшт прочностные з дефорлзтязякз характеристика глйяггстых грунтов, наиболее распространенных з земляном полотна. Образувсаеся з результате пластических дефоркааяй баляастнне углубления з основной плоаэдкз- (граница раздела дре-нзруетзх грунтов балластного слоя и глинистых ззиляяого полотна) приводят к прогрессируй!.?? ухудшении рзлгмэ влатгтосга, 'зто 2 своп очередь способствует дзлькойшецу росту зтпх углублений. Пул интенсивно рзестрзйззаэтея з профпло я плане. Это увеличивает зксплуаташокішз раоходн и неблагоприятно влияет на срок слукбн злзїзетов вэрхпэго стревгпя луги з подвзгетого состава.
. 4 Шар яое распространение деформаций о гало возмогянзі з значительной маре из-за недосгаїкоа норм проектирования железнодорожного земляного полотна. Осуществляемые постепенно ыеропрнятвд по стабилизации, а также многократные подъемка цуга привели к уменьшении протяженности деформярукадусся мест. Однако -нрл изменении условяй эксплуатации допустимые ранее неровности в связи с ужесточением норм содержания нуждаются в исправления.
Таким образо?,!, на эксплуатируемых тадезных дорогам необходимо планомерно и целенаправленно устранять проявляшиеся неисправности грунтового основания, а на новых линиях -предупреждать их возникновение,
"Вместе с тем, вследствие многообразия видов рассматриваете деформаций, а ганка слокеоё взаимосвязи происходяцлх при этом различила: явлений з процессов, иг изученность, особенно в количественном отношонаа, остается пока недостаточная. Это сказнва-ется на стоииостк, трудоеглэтстг вшюлкекая ж надзаязстп протк-Еодефориаадопнлх конструкта, традяслонно вкпоеняєїїнх пз ирпрз-днкх материалов. Пра устройстве отих конструкций корозсопаьнаі глинистые грунты кеоохадзко Еамзкять'до глубины 1,5 ... 3,5 и. Ввиду этого обгекы и талг* устранения дефор^аазй на сети дорог незначительны.
В оаязя с зашазлэЕОЕнаи проблема обеспочзкпя стабзльностЕ Езлезйодорззаого зеиляксго полотка вмоея бееноє врззіячеокоо значение в является актуальной а научно-георэггчесхои плане.
Стабильность основаная додана быть достигнута с кгнгкальншш трудоиип с катергоаьятйс затратам пря достаточно еесоком уровне надежности соорулаеіадс іфсгаводєфоржцпонкісс устройств. В диссертации решается часть этой олоаасй, поставленной практикой научной проблема, связанная прегодЕесгвенно с крлсгеняыз дз-фсрьгасяяаа (пучина и просадки пути, бадвзсвняо корыта в лога,
.-.5: оползания и сшшвн откосов, осадки и расползания насыпей на оттаивавших шоголегиешрздых грунтах основания и др.).
Цельв работы является создание новых и совершенствование существующие способов устранения и предупреждения деформаций земляного полотна на основе управления тепломассопе-реяоеом в грунтах.
В протяводеформадаонных конструкциях земляного полотна для управления тепломассопарэносом использованы полимерные материалы, обладавщпв качественно вовшга свойствами по сравнении с обачно применяемыми дренирушциии грунтами, - пенопласта, гидро-изоляцзеннкэ плекки, ивйсаныз материалы и др. Покрытия (прослойка) из них размещают в пределах балластной призми и поверхностных слоев земляного полотна, что обеопечивает существенное повышение те;,гаов устранения деформаций за счет уменьшения объемов зешззннх работ.- ' .
Для достглэязя поставленной цела в работе решается следующий комплекс задач:
. аксперяиеягаяьво и теоретически исследовать процессы гзпло-массоперэпоса з грунтах подрэльсового основания я прзчпняо-слэдетвешшэ взаимосвязи ыазду этикя процессам;
на основе системного анализа полученных результатов экоперл-иентельных з теоретических исследований разработать новы? и усовершенствовать сувдстзуютэ виды протняодефорыаплонных конструкции, а такгэ гатода их расчета з изучать эффективность этих 7сояструкшй;
обосновать я разработать рекекзпдзциа и нора по устранении и прздупрелдзшш ::рзогенкых деформаций згішшого полотна.
Для рзшэнпя этах задач использовались «згода гс-слздозаняа, связаннее о проведением экспергуенгальных з теоретичоекзх работ. Исследования гнполпяля путем натурних
инструме"тальннх наблздакий за происходящими процєссаїш в земляном полотне, физического моделирования эти процессов в лабораторных условиях н на стендах, аналягкчэских расчетов ш расчетов с номощьв методов гидравлических аналогий, а тагжа математического моделзрования. Разработанные на осново отих исследований п созданных катодов расчета ковыэ е усовершенствованина способы (конструкции) испытывали на опытных участках гэлезнкх дорог.
Научная новизна работы заключается в комплексном, основанном на управлений таплтшссоперзносом, решении проблеми обеспечения стабильности железнодорожного земляного полотна, подазг^екного криогвннігл деформациям, в соврсуап-кнх условиях ексалуахавка, внэдрзкзе результатов которого вкоси г значительный вклад в ускоренно научко-техявчзского прогресса на транспорте.
Оскознеэ научные результата заклгчавтся в следухздеы:
эксперстзатадьяб установлена заїшсимооїи и взеішосвязе ііенду параметрам процессов тедломассосорзясоа з грунтах земляного полотна к прзчияе ряда дефорладай;
теоретически с вкопсрпгзнгалзно устазовлоно неизвестное ранее їермоалактрокиветвчвское явление, которое вызывает нлагопэ-рсЕос в миягсяд грунтах;
"Кньгог об^й характер пластического течения грунтов под-ральсосого ссновзкдя а талом соотоянлг пря раздлчкнд нзда;: дс-форьашй;
установлена недостаточная в^фоктязность прсЕЕязплхся на гл« лэеекх дорогах способов лзквидапЕЯ криогэнннх дэфермаши; предложен основное прпявлп разработка нових способов, опираючися на вкладе, кзг реальних прзчза зозгакнозенкя зтпх дофорлаигй;
дано расчетко-творставдеког а экспериментальное сЗссыозапге созданные для услоізй отечественных келазянх дорог еоід: спзсо-
бам устранения в лредупрегденяя криогэнкнх деформаций, предус-уатрявангдга комплэковоа использование ползкерншс и природных иаиряалов для управления процессами тешгомассопэреяоса з грунтах;
созданы новые штодн расчога геплсфнзачаского состояния грунтов а врогиводефорглацаонкых конструкций;
разработаны яаучнда основы нормирования параметров сооружаемого земляного полотна исходя яз закономерностей формирования . тсиперзтурно-влазшосгного рентна а напряженно-деформированного состояния грунтов;
разработана нормативно-технические требования по устранении деформаций п основннз положения оиотеын капитального реотята земляного полотна;
усовершенствована й разработаны аетодшш ингеиеряо-геологз-ческого обследования дефорьяруггонсся участков земляного полотна я пЕЗйиврннх зансканпй для шзыг линза п дополнительных главных путей.
ЗнедренЕо результатов в о_ следов а-я л Я з практическая s s з ч і и о о г ї рабо т и . По результатам вшолнеяякх паучяшс исследований с учасгяем автора разработано более двадрага мзтодзчгеокпх, норма-тпзяо-технпчаских я нормативных документов, которые рэко»таядо-ванн я утЕорздонн для прлкзвонкя ШС, Траноотроам п Минстроем Россия. їїиз руководствуагся прз тггевзряо-гзологзческом обследовании дефор:арукстхся мест, проектирования нрЬтпводеформапя-онгосс конструкций и гипитальном ремонте земляного полотна эксплуатируешь линяй, усвлэнни земляного полотна прз планово-пре-дупрздпгельннх рзмоята:: пути, янга норных пзнсвангях, проектировании а строительстве позы:: ланий з'дополнительных главные путей, а тазеге пра зроекгяревзнзз я сооружали переходов гзяаэада
8 дорог якЕзверннмїї коммуникациями.
Способа лзквпдашЕ деформаций о Есаолъзованзеы полшврныг маівриалоа нашлп применение на всех железных дорогах ШС России. Суммарная протяженность устроенных конструкций в соответствии с планами внедрения составляет болов двухсот километров. Это позволило повысить безопасность и скорость движения поездов на деформировавшееся участках.
При проектировании конструкций и сооружений используют созданные автором при выполнении настоящих псслэдовакий методы прогнозирования и расчета.
Вклад автора в исследование проблемы. Настоящая диссертационная работа является результатом обобщений исследований, которнэ автор проводил в течение двадцати пяти лет в лаборатория земляного полотна ВШИЕГ. Эти исследования выполнялась в соответствии о отрасловгшл и государственный! орограмиаии, указанняш и планам ШС Россза, Трансстроя, ВНИИЕТ, Щ31Й0 и других'организаций. Автор руководил текада шш.бдаї ивпооредсїваннніж иополяателзи. В работах участвовала сотрудника' лаборатории, ряда отдалений института, железных дорог, других производственных, проектных и научных организацзй. Ряд ногах способов устранения в преду продления де-форцадай разработан в соавторстве со опвпаалисташ ВНИИНГ, ЦНИШ я ХабШЕГ, а норпатнвкс-технлтеских и нормативных доку-вог«в - совместно со спедаалпсгамЗ'ЫИИТ, НИИКГ, ХобИИЕТ, Главного управления пугя ШС России, ЦНИИЗ к Шоспшротранса.
Апробааия работы. Осяовннв положения дзссер-ташоняой работа излоазпы в докладах z сообщениях, обсузщзны и одобрены: на НІС ШС (1983 г.), КГС Тргисстроя (1987 г.); на II Международной коверекдаи со мерзлотоведению (Якутск, 1973 г.), ЗсесоЕзноЗ а.чно-?вхкпчзской конфоракдая "Применение махиввнх
методов для решзкЕя краевых задач" НТО радиотехники, электроники и связи км. А.С.Попова (Харьков, 1976 г.), IX Всесоюзном нау-чво-твхничэсхом.совещании по закреплении и уплотнении грунтов (Ташкент, 1978 г.), Всасовзных научно-технических совещаниях по вечноиэрэлш грунтам (1975, 1981, 1984, 1985 гг.), Нзучно-тех-нпчесхих конференциях по применению нетканых материалов (1980, 1988 гг.), оовещании ГХ комиссии ОСІД (Варшава, 1978 г.), заседаниях Научного совэга по криология Земли РАН (1987, 1988, 1991, 1992 гг.), II Минском международном форум, по тепломассообмену (1992 г.), УІ Международной конференции по мерзлотоведении (Китай, 1993 г.) и других конференциях и совещаниях.
Вззрабоганныё автором новые споообы стабилизации железнодоро
жного земляного полотна экспонировались на ДИНХ (1985 г.) и на
трзтьзй международной отраслевой вногавка "Івлезнодорояннй тран-
спорт-85". .
Публикации. По теме диссертации опубликовано 65 работ; авторских свидетельств - 5.
Структура иобъем рабо.іа . Ддссарташон-нпя работа состоит иа введеная, шести глав, заключения и списка исаользованшсс источников. Она изложена на 461 сграницэ, включает 43 таблицы я 142 рисунка. Сснлки даны на 545 источников.