Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса исследования 8
1.1. Особенности физико-механических свойств иольдиевых глин 8
1.2. Обеспечение несущей способности земляного полотна, опирающегося на иольдиевые глины 16
1.3. Основные принципы оценки устойчивости основания насыпей, опирающихся на слабые грунты 23
1.4. Вибродинамическое воздействие поездов на земляное полотно железнодорожного пути 29
1.5. Влияние вибродинамического воздействия на прочностные характеристики грунтов 37
1.6. Выводы по главе 1 41
1.7. Задачи исследования 43
2. Натурные исследования колебательного процесса насыпей, опирающихся на основания из иольдиевых глин 44
2.1. Характеристика экспериментального участка 45
2.2. Методика проведения экспериментов
2.2.1. Аппаратура и приборы для полевых исследований 47
2.2.2. Технология проведения эксперимента. 48
2.2.3. Обработка результатов исследований. 52
2.3. Исследование колебательного процесса грунтов земляного полотна, опирающегося на основание, сложенное иольдиевыми глинами 53
2.3.1. Характер колебательного процесса грунтов земляного полотна. 53
2.3.2. Зависимость колебаний грунтов земляного полотна на основании из иольдиевых глин от скорости движения поездов 61
2.3.3. Изучение распространения колебаний в теле полотна и за его пределами..
2.3.3.1. Распространение колебаний по глубине земляного полотна 65
2.3.3.2. Характер распространение колебаний в направлении вдоль оси пути 76
2.3.3.3; Распространение колебаний в поперечном оси пути направлении 77
2.4. Выводы ПО ГЛАВЕ 2 82
3. Изменение прочностных характеристик иольдиевых глин от вибродинамической нагрузки . 85
3.1. Характеристика опытных участков, порядок отбора и транспортировки монолитов грунта 85
3.2. Характеристика физических свойств иольдиевых глин 86
3.3. Лабораторная установка для исследования грунтов при вибродинамических нагрузках
3.3.1. Моделирование работы грунта. 88
3.3.2. Конструкция прибора
3.4. Методика подготовки и испытания грунтов 95
3.5. Влияние вибродинамического воздействия на прочностные свойства иольдиевых глин 103
3.6. Выводы по ГЛАВЕ 3 105
4 Методика расчета несущей способности основания из иольдиевых глин под земляное полотно с учетом вибродинамического воздействия 107
4.1 Общие положения 107
4.2 Вывод основных уравнений теории предельного равновесия с учетом слоистости и вибродинамического воздействия 108
4.3 Последовательность действий при определении несущей способности основания из иольдиевых глин с учетом слоистости и вибродинамического воздействия
4.4 Определение действующих напряжений на основание земляного полотна -. 124
4.5 Пример расчета несущей способности основания насыпи, сложенного иольдиевыми глинами 133
4.6 Исследование влияния различных факторов на несущую способность основания насыпей, сложенного иольдиевыми глинами 134
4.6.1 Влияние прочностных характеристик корки и подкорковой иолъдиевой глины на несущую способность основания 136
4.6.2 Влияние толщины корки на несущую способность основания земляного полотна 141
4.6.3 Влияние боковой пригрузки и ширины площадки загружения на несущую способность основания из иольдиевых глин
4.7 Практическое применение методики расчета при выборе конструкции земляного полотна, опирающегося на иольдиевые глины 144
4.8 Основные выводы по главе 4 148
Основные выводы по работе 152
Список литературы
- Основные принципы оценки устойчивости основания насыпей, опирающихся на слабые грунты
- Аппаратура и приборы для полевых исследований
- Характеристика физических свойств иольдиевых глин
- Вывод основных уравнений теории предельного равновесия с учетом слоистости и вибродинамического воздействия
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Россия является одной из северных стран мира. Более 70% ее территории расположено в районах с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями для строительства и эксплуатации железных дорог. В частности, это зоны с залеганием слабых грунтов. Иольдиевые глины - особая их разновидность. Они широко распространенны на северо-западе европейской части России, а так же в Финляндии, Норвегии, Швеции и Канаде.
При строительстве железных и автомобильных дорог на иольдиевых глинах приходится сталкиваться с проблемой обеспечения несущей способности земляного полотна. В частности, при сооружении насыпей под железнодорожные пути от ст. Верхне-Черкасово к нефтетерминалу компании «Лукойл» в г. Высоцке, при удлинении приемоотправочных путей на станциях Сухое и Мягрека Октябрьской железной дороги и др.
Известно, что в условиях природного залегания иольдиевые глины отличаются крайне неблагоприятными физико-механическими свойствами: низкое удельное сцепление и угол внутреннего трения, низкий модуль деформации, высокая пористость и повышенная естественная влажность, иногда превышающая предел текучести и т.д. При нарушении природной структуры глины переходят в текучее состояние, поэтому при проектировании конструкции земляного полотна необходимо уметь рассчитывать несущую способность основания, сложенного иольдиевыми глинами с учетом особенностей их физико-механических свойств.
Однако, для насыпей, отсыпанных на иольдиевые глины, в литературных источниках отсутствуют количественные данные о величине вибродинамического воздействия, передающегося основной площадке земляного полотна и его основанию, о способности этих грунтов к распределению энергии колебаний, о чувствительности к вибродинамическим нагрузкам. Кроме того, особого рассмотрения требует вопро сти основания из иольдиевых глин с
Цель работы: разработка методики расчета несущей способности основания насыпей, сложенного иольдиевыми глинами, с учетом действия инерционных сил и снижения прочностных свойств грунтов под влиянием вибродинамической нагрузки, возникающей при движении поездов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выявить зависимости и характер распространения колебаний в земляном полотне и его основании, сложенного иольдиевыми глинами.
-
Определить влияние вибродинамического воздействия на прочностные характеристики иольдиевых глин.
-
Разработать методику расчета несущей способности основания насыпи, сложенного иольдиевыми глинами с учетом вибродинамического воздействия и снижения прочностных свойств грунтов.
Методика исследований. Для решения поставленных задач выполнялись полевые, лабораторные и теоретические исследования. Полевые исследования выполнялись на линии Санкт-Петербург - Выборг Октябрьской железной дороги. При разработке предлагаемой методики использовались результаты, в основном, российских ученых в области механики грунтов и земляного полотна железных и автомобильных дорог, построенных на слабых водонасыщенных глинистых грунтах, опыт их эксплуатации. В работе выполнены многовариантные расчеты на ЭВМ по оценке влияния отдельных свойств иольдиевых глин на несущую способность основания земляного полотна, воспринимающего вибродинамическую нагрузку.
Научная новизна.
-
На основе полевых экспериментальных исследований впервые получена величина вибродинамического воздействия, передающегося грунтам земляного полотна, опирающегося на основание из иольдиевых глин.
-
По результатам полевых экспериментов впервые получена аналитическая зависимость распространения колебаний в земляном полотне и его основании, сложённого иольдиевыми глинами.
-
На базе лабораторных исследований в количественном выражении определена чувствительность иольдиевых глин к вибродинамическому воздействию.
-
Впервые решена задача о несущей способности основания земляного полотна, опирающегося на иольдиевые глины при аппроксимации грунтовой неоднородности непрерывной функцией, с учетом действия вибродинамической нагрузки и снижения прочностных характеристик грунтов под ее влиянием.
Достоверность результатов. Достоверность выводов, полученных на основе теоретических исследований, подтверждается результатами натурных наблюдений за опытным участком строительства земляного полотна на линии Верхне-Черкасово — Высоцк, отсыпанного на основание из иольдиевых глин. Теоретические и фактические результаты имеют хорошую сходимость
Практическая ценность работы. Практическую ценность представляют результаты по определению уровня вибродинамического воздействия, передающегося грунтам земляного полотна, опирающегося на иольдиевые глины, их чувствительности к вибродинамическим нагрузкам, влиянию толщины и прочностных характеристик корки, а также подкорковой глины, на несущую способность основания насыпей. Разработанная методика расчета позволяет проектным организациям при проектировании конструкции земляного полотна, опирающегося на иольдиевые глины, определять несущую способность основания. На основе предложенной методики, возможно, обоснованно принимать решения по восстановлению земляного полотна при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Реализация исследований. Результаты исследований нашли практическое применение в проектных институтах «Ленгипротранс» и «Гипротранс-путь» при обосновании выбора конструкции насыпей при сооружении железнодорожной ветки к нефтетерминалу компании «Лукойл» в г. Высоцке Ленинградской области и при удлинении приемоотправочных путей на станциях Сухое и Мягрека Октябрьской железной дороги.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на научно-технической конференции «Военная наука и образование - городу» (Санкт-Петербург, Академия тыла и транспорта, 1997 г.), на научно-технической конференции, посвященной 50 - летаю Томского государственного архитектурно-строительного университета (Томск, ТГАСУ, 2002), на научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (Екатеринбург, УрГУПС, 2003 г.), на международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Шахунянца Г.М. (Москва, МИИТ, 2004).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 статей.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 173 страницы машинописного текста, в том числе 153 страницы основного текста, 50 рисунков, 12 таблиц. Список литературы включает 118 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
Основные принципы оценки устойчивости основания насыпей, опирающихся на слабые грунты
Вместо деревянных свай можно использовать и железобетонные, но стоимость строительства при этом существенно возрастает.
Следует отметить, что насыпи на свайно-ростверковом основании сооружаются и в настоящее время. Так, такое решение было принято при строительстве земляного полотна на одном из участков кольцевой автодороги в г. Санкт-Петербурге.
Особенностью консолидации иольдиевых глин является тот факт, что осадка земляного полотна может длиться в течение длительного срока. Для ускорения стабилизации некоторые исследователи рекомендуют применять на иольдиевых глинах вертикальные песчаные сваи-дрены [5,18,38]. Однако, в литературных источниках приводится несколько фактов, свидетельствующих о недостаточной эффективности такого решения [5]. Так, на одной из опытных насыпей, при ее строительстве с устройством вертикальных песчаных свай-дрен, уже на следующий год стали появляться деформации [5,18], хотя в других случаях насыпь с дренами позволила ускорить процесс консолидации и обеспечить прочность основания земляного полотна.
Еще одним примером может служить опыт строительства второго пути железнодорожной линии Кемь - Мягрека на основании, сложенного иоль-диевыми глинами с использованием вертикальных свай — дрен. Через год, а затем и через два после введения- в эксплуатацию участка, когда расчетный срок стабилизации грунта истек, в насыпи были пробурены скважины для отбора образцов и выполнены-полевые определения (лопастные исследования) прочности иольдиевых глин. Проводимые исследования показали, что в основании железнодорожной насыпи до глубины 3 -4 м прочность глин увеличилась примерно на 15 - 20 %, в то время, как плотность и влажность практически остались без изменения . Поэтому, если нагрузка на основание насыпи превысит некоторую пороговую величину, хрупкие структурные свя Ф)Эти результаты взяты по данным В.М.Бевзюка. зи этих глин лавинообразно начнут разрушаться, грунт приобретет текучую консистенцию и в основании насыпи может возникнуть провал с одновременным образованием валов выпирания.
Наиболее экономичное решение при строительстве земляного полотна на иольдиевых глинах заключается в возведении насыпей на поверхности слабого слоя без проведения каких-либо мероприятий по улучшению его свойств. С целью усиления насыпей в прошлом применяли деревянные елани, настилы из жердей, фашины и т.д. В соответствии с данными [38] целесообразность применения еланей в основании массивной насыпи определяется следующими соображениями: осадка насыпи со еланями составляет 2/3 от расчетной осадки обычных грунтовых насыпей; ввиду высокой жесткости по сравнению с грунтовым слоем елани снижают величину упругих деформаций дорожной конструкции под транспортной нагрузкой; применение еланей облегчает, а в ряде случае обеспечивает единственную возможность, проведения работ по возведению насыпи. Такое решение было принято при строительстве первого пути на линии Санкт-Петербург — Мурманск на участке от Кеми до Мягреки.
За последние десять лет на российском строительном рынке появилось большое количество различных видов геосинтетических материалов для? усиления слабых оснований. Это достаточно известные в мире- фирмы TENSAR, FORTRAC, POLYFELT, HUESKER и т.д. В частности, по. данным [12,45,70,84] укладка геосинтетики на поверхность слабого грунта (в.нашем случае иольдиевые глины) позволяет повысить несущую способность основания насыпи [3]. Такие решения сейчас проходят опытную проверку на ряде строек, расположенных в Карелии и Ленинградской области, поэтому выводы делать пока рано.
Применение георешеток в комбинации со свайно-ростверковом основании, по мнению [68,89], позволяет сократить объем забивки свай и уменьшить объемы работ по устройству наголовников (рис. 1.6). В частности, в Германии, на линии Бранденбург - Магдебург при ее реконструкции под скорости 160-200 км/ч была использована конструкция, приведенная на рис. 1.6.
Проведенные в процессе эксплуатации исследования по определению деформаций земляного полотна свидетельствуют о высокой степени эффективности такого проектного решения [ 68].
Поданным[38] в практике строительства на слабых грунтах известны примеры, когда сооружения, опирались на висячие сваи в довольно слабых грунтах. В ряде зарубежных и отечественных изданий [38] предложена конструкция профессора P.M. Седиятмо (Джакарта) в виде жесткой конструкции (плиты) на висячих оболочках. Из этих источников известно, что такая конструкция была использована для устройства капитальных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов на слабых просадочных глинистых грунтах (рис. 1.7). Конечно же, применение такой конструкции для основания, представленного иольдиевыми глинами, должно быть обосновано расчетом. Дорожная конструкция на слабом грунте в виде железобетонной плиты на висячих оболочках: 1 — железобетонная плита; 2 — подстилающий слой из песка; 3 - оболочки; 4 - заполнение из песка. Из всех известных на сегодняшний день способов повышенияшрочно-сти глинистых грунтов в особую группу можно выделить физико-химическое закрепление. Эти методы известны и используются в строительстве достаточно давно. К ним относятся электроосмотическое и электрохимическое закрепление, электросиликатизация и т.д..
На, участках с переувлажненными грунтами применяли электроосмотическое осушение [42]. В этом- случае постоянный ток напряжением 60 В подается к катодам и анодам. Катодами служат иглофильтры, через которые откачивается поступающая при электроосмосе вода, анодами — стальные стержни, забитые в грунт. Осушение происходит неравномерно и оказывается особенно значительным у анода. Одновременно с электроосушением происходит электроуплотнение грунта. Данный способ, как правило, применяется в комплексе работ по отводу воды в пределах земляного полотна.
Аппаратура и приборы для полевых исследований
Верхнее строение пути представлено рельсами Р65, сваренными в плети длиной 800 м. Уравнительные пролеты, как правило, из трех рельсов, длиной 25 м со стыковыми шестидырными накладками. Скрепления типаКБ65, ширина колеи 1520 мм. Балластная призма однослойная. Слой? щебня под шпалой толщиной 55-60 см.
Линия электрифицирована на постоянном токе, по участку проведения экспериментов осуществляется движение грузовых и пассажирских поездов, а также пригородных электропоездов. Скорости движения грузовых поездов колеблются от 20 до 70 км/ч, но чаще всего они следуют со скоростью 60 км/ч. Скорость движения пассажирских поездов составляет в среднем 80 км/ч.
Исследование колебательного процесса земляного полотна принципиально-возможно с использованием довольно разнообразного оборудования, что подтверждается [52,69,78,79].
Опыт предыдущих исследований колебательного процесса в земляном полотне показал, что наиболее пригодны для этой цели сейсмоприемники типа СМ-3. Их применение позволяет фиксировать амплитуды до 1000 мкм, с частотой от 2 до 200 Гц при погрешности не более 10 %. Датчики практические не регистрируют наводки внешнего поля, имеют устройство для температурной компенсации и характеризуются минимальным взаимным влиянием (до 5 %) ортогональных колебаний.
Собственная частота датчиков составляет 0,5 Гц. Присовпаденииэтой частоты с частотой колебаний грунтов будет возникать эффект резонанса. В экспериментальных исследованиях колебания с такой частотой не имели места, поэтому резонансный эффект не сказывался на полученных результатах.
В комплект были включены три датчика, позволяющие измерять три составляющие амплитуды колебаний: вертикальную (Z), горизонтальную вдоль оси пути (X) и горизонтальную поперек пути (У). В зависимости от величины параметров колебательного процесса выходные сигналы датчиков корректировались регулятором увеличений и записывались на фотобумагу осциллографом Н-700. Регулятор увеличений имеет пять положений «1», «2», «3», «4» и «5». Осциллограф включался в сеть переменного тока через блок питания П-001. Для. получения на фотобумаге амплитуд колебаний и соответствующих им частот применялись интегрирующие гальванометры типа М-002. В экспериментальных исследованиях использовались 2 комплекта датчиков. Принципиальная схема регистрации колебаний в грунтах земляного полотна представлена на рис. 2.2.
До начала работ комплект измерительной аппаратуры тарировался на специальном образцовом стенде в НИИ метрологии им. Менделеева Д.И.. В результате были получены тарировочные коэффициенты, которые определяются как отношение истинной величины задаваемой амплитуды в микронах ю амплитуде записи в миллиметрах, полученной на осциллограмме, для коэффициентов усиления «2», «3», «4», «5». Диапазон частот при тарировке составлял от 1 до 60 Гц.
Для решения задачи о несущей способности основания земляного полотна, опирающегося на иольдиевые глины с учетом вибродинамического воздействия поездов, необходимо иметь следующие количественные характеристики колебательного процесса: величину амплитуды колебаний, передающихся от подвижного состава грунтам основания, интенсивность затуха 49
Принципиальная схема регистрации колебаний в грунтах земляного полотна. ния колебаний по глубине земляного полотна и его основания, а также в поперечном оси пути направлении.
Установлено [78], что амплитуды колебаний грунтов основной площадки в пределах длины шпалы при толщине балластного слоя более 40-50 см постоянны по величине. Следовательно, достаточно выполнять измерения у торца шпал для оценки величин смещения в подрельсовом сечении, что резко облегчает проведение экспериментов.
Характеристика физических свойств иольдиевых глин
Однако, важнейшей особенностью полученных результатов является резкое увеличение амплитуд колебаний (результирующих, вертикальных и горизонтальных поперек оси пути) грунтов земляного полотна на основании из иольдиевых глин. Так, при скорости-движения-грузовых поездов 60 км/ч и при ширине колеи 1520 мм результирующие амплитуды колебаний грунтов железнодорожного земляного полотна на твердом минеральном основании составляют 132 мкм, а при слабом основании (иольдиевые глины) они равны 199 мкм, т.е. возрастают на 50 % или в 1,5 раза. Это существенное увеличение вибродинамического воздействия на грунты земляного полотна и его основания. Совершенно очевидно, что такое увеличение динамики является следствием работы основания в виде текучепластичных иольдиевых глин, которые можно представить системой пружин с невысокой жесткостью и, следовательно, с большой деформативностью. Сопоставляя работу жесткого, с малой деформативностью и слабого, обладающего высокой деформативностью оснований при одинаковых силовых воздействиях на них в виде пуль-сации-напряжений, легко сделать вывод о возникновениибОльших амплитуд колебаний грунтов на слабом основании.
Сравнение результатов экспериментов, полученных при исследовании вертикальных колебаний при скорости грузового поезда 60 км/ч с локомотивом ВЛ-10, показывает, что при основании из иольдиевых глин грунты основной площадки земляного полотна колеблются с амплитудами 162 мкм, в то время как при твердых минеральных основаниях они составляют 110 мкм. Таким образом, и здесь наблюдается увеличение на.47 % или в 1,47 раза, т.е. получилось практически совпадение результатов.
Следует отметить такое обстоятельство: во всем диапазоне изменения скоростей амплитуда вертикальных колебаний грунтов на слабом основании оказалась выше, чем результирующие амплитуды при твердом основании. Это еще раз подчеркивает, что воздействие динамических нагрузок вызывает существенное увеличение уровня амплитуд колебаний грунтов земляного полотна, на основании из иольдиёвых глин по» сравнению с насыпями на твердом основании;
Важнейшей частью исследований? любого колебательного процесса является выявление зависимостифаспространения.колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определяющей глубину и расстояния, на которых происходит интенсивное затухание колебаний!до величин практически не оказывающих влияниена технические и эксплуатационные параметры работы объекта. Для земляного полотна железных дорог необходимо выявить закономерность затухания колебаний; по глубине земляного полотна и определить высоту от основной площадки, на которой амплитуды колебаний не будут оказывать существенное значение на прочностные характеристики грунтов. В горизонтальном направлении поперек пути:необходимо;знать закономерность» изменения І амплитуд колебаний в пределах внешнего контура земляного полотна, включая конструктивные илш технологические бермы. Эти закономерности в конечном итоге необходимы дляопределенияінесущей способности земляного полотна.Ht его основания: Основной целью исследований являлось получение аналитической зависимости, описывающей распространение:колебаний в; теле земляного полотна и его основания с возможностью последующего использования в расчетах прочности насыпи, опирающейся на основание из иольдиёвых глин.
Выявление загасання амплитуд колебаний по-глубине земляного полотна осуществлялось в экспериментах по осциллографированию колебаний, зарегистрированных датчиками; установленными на различной глубине от верха основной площадки, согласно схеме рис. 2.3. Полученные результаты. представлены на рис 2.6.
Для? оценки интенсивности затухания по «глубине используем- показатель Щ, который определим отношением амплитуд; смещений; зарегистрированных на некоторой; глубине-z: от уровняшсновношплощадки насыпи (ІАІ)ЇК амплитудам; зарегистрированным , на?ее поверхности. Поэтому зависимость, представленная? нарис 2:6j перестроена.в;относительных координатах и представляет собой функциюшидаі КА = f(z) (рис. 2.7); На рис 2.7 представлены данные экспериментов, проведенных под грузовымш поездами? с локомотивами ВЛтЮ и»ВЛ-11, следовавшими со скоростямш20 - 70 км/ч; и под пассажир-СКИМИІ поездами; с локомотивами 4G-6«при скорости; их движения 70 км/ч. Полученные: кривые близки? к;экспонентам;, а имеющееся отклонение точек от некоторого среднегогзначениялежат в пределах допустимого для динамических процессов-Вследствие этого, по осредненным «данным построенажри-вая вид которой также близок к экспоненте. Для; количественногож качественного сравнения на рис. 2.8 представлено сопоставление данных затухания коэффициента К і для? насыпейна» иольдиевых глинах с данными в грунтах земляного полотна- на твердом минеральном? основании:
Вывод основных уравнений теории предельного равновесия с учетом слоистости и вибродинамического воздействия
Анализ данных таблицы 3.2 показывает, что в общем случае иольдие-вые глины, находящиеся в текучепластичном и текучем состоянии обладают низкими значениями удельного сцепления и угла внутреннего трения даже при отсутствии вибродинамического воздействия. Так на участке № 1 показатель консистенции грунта составил 0;85, при этом сцепление и угол внутреннего трения равны соответственно 0,62 т/м2 и 5,2 град. На объекте № 2 в подкорковой зоне Д=1,64, а те же показатели определены на уровне 0,20 т/м2 и 3,2 град.
Немаловажным является факт повышения прочностных характеристик иольдиевых глин в корке. Так на объекте № 2 удельное сцепление в корке со-ставило 0,55 т/м , а в зоне залегания текучей иольдиевой глины 0,20 т/м , т.е. в корке величина сцепления в 2,75 раза больше по сравнению с подкорковой частью. На этом же участке угол внутреннего трения составил соответственно 5,1 град в корке и 3,2 град под ней, т.е. в верхнем слое иольдиевой глины он в 1,6 раза больше. Аналогичная ситуация наблюдается и на объекте № 4, где эта разница составила 1,7 раза для сцепления и 1,2 раза для угла внутреннего трения. Анализ литературных источников [ 7,38,65] показывает, что такая разница может составить и большие значения, а именно в 3-3,5 раза. Таким образом, при проектировании необходимо учитывать, что наличие корки повышает несущую способность основания земляного полотна. Однако, прочность в данном случае будет определяться не только прочностными свойствами, но и толщиной корки. При этом следует учитывать, что нарушение корки под сооружением может привести к его полному разрушению и погружению в толщу текучей иольдиевой глины. Такие факты имели место на железных дорогах России, в частности на линии Санкт-Петербург - Мурманск на перегоне Кемь - Мягрека.
Полученные значения прочностных свойств существенно отличаются от общепринятых, в частности по величине статических характеристик. По данным Бевзюка В.М. [7] удельное сцепление должно быть почти в 2 раза больше, а угол внутреннего трения выше на 30-40 %. Но, следует учитывать, что такие результаты были получены в сдвиговых приборах, где напряженное состояние испытываемых образцов сильно отличается от натурного. Эксперименты, выполненные в стабилометрах, позволяют более правдоподобно смоделировать напряженное состояние, что предопределяет выявленные расхождения.
Для оценки влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики иольдиевых глин былш использованы показатели относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения, определяемые по формулам: mm С, -С. .mm кс = д" К=9ст 9д» (3.3) cm Сст Рс где Сст фст - удельное сцепление и угол внутреннего трения грунта при статических испытаниях; QT и $С" " минимальные удельное сцепление и угол внутреннего трения, определенные при действии максимальной вибродинамической нагрузки. В отдельных случаях использовался показатель соотношения характеристик: f mm mm к=- - и ;=— (з.б) cm Ccm Pc Взаимосвязь показателей определится формулами: KC=J-K и к;=і-к; (3.7) Лабораторные эксперименты по изучению влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики иольдиевых глин осуществлялось на всех четырех объектах. 104 Результаты таких исследований представлены в таблице 3.3. Таблица 3.3 Влияние вибродинамического воздействия на прочностные характеристики иольдиевых глин. Показатель Участок № 1 Участок № 2 Участок № 3 Участок № Выборг Сухое Мягрека Высоцк В корке Под коркой В корке Подкоркой В корке Под коркой В корке Под коркой Статическое удельное сцепление, Сет, ш/м2 В во&онО 0,62 0,55 0,20 и а «ВоиО 0,33 1,20 0,70 Статический угол внутр. трения, рст, град. 5,2 5Д 3,2 3,0 7,3 6,2 Показатель относит. снижения сцепления, Кс 0,27 0,35 0,25 0,30 0,17 0,14 Показатель относит. снижения угла внутреннего трения, Кф 0,23 0,33 0,34 0,17 0,11 0,27
Многие исследователи и практики [13,19,31,33,46] отмечают большую чувствительность иольдиевых глин к вибродинамическим нагрузкам. В действительности их снижение составляет до 35 % у сцепления и до 34 % у угла внутреннего трения. Это в среднем в 1,5 раза меньше, чем у глинистых грунтов полутвердой и тугопластичной консистенции, где уменьшение характеристик под воздействием вибродинамической нагрузки может достигать 50-60 % [78]. Указанное различие определяется следующей причиной. Почти все исследователи приводили качественную оценку степени тиксотропности иольдиевых глин [13,19,31,33,46], называя их «очень тиксотропными». Этот результат чаще всего получается на вибростоликах или подобных установках, когда образец грунта под влиянием вибрации терял свою форму, расплываясь по поверхности прибора. Естественно, что визуальная оценка такого эксперимента приводилась в виде способности иольдиевых глин к большим тиксотропным превращениям. Переход в наших экспериментах, с помощью испытаний в вибростабилометре конструкций ЛИИЖТа, к количественной оценке снижения; характеристик под влиянием динамики дает несколько иной результат, вполне достоверный для грунтов такой большой влажности. Объясняя деформируемость (расплывание) образцов под влиянием колебаний, не трудно видеть, что в переувлажненных глинистых грунтах при их низкой прочности может оказаться достаточно небольшого снижения, например сцепления для потери формы;образца; . Для оценки несущей, способностиоснования из иольдиевых глин земляного полотна железных дорог необходимо1 знать изменение прочностных характеристик грунтов» с изменением амплитуды колебаний: В данной диссертационной- работе такие исследования не проводились вследствие неоднократного экспериментального подтверждения зависимостей профессора Про-кудина И.В. (1.16 и 1.17) для глинистых грунтов, в том числе и водонасы-щенных [78].:
