Введение к работе
Актуальность темы. Во время эксплуатации железнодорожное земляное полотно подвергается влиянию климатических факторов и вибродинамическому воздействию поездов, от которых зависит его деформативность и прочность. Возникновение и дальнейшее развитие деформаций земляного полотна во многом связано с сезонным промерзанием-оттаиванием грунтов и дождевыми осадками, что может создавать угрозу безопасности и бесперебойности движения поездов.
Прогноз работы земляного полотна позволит максимально использовать его эксплуатационный потенциал, целенаправленно вносить изменения в его конструкцию как при строительстве нового, так и при назначении мероприятий по усилению длительно эксплуатируемого земляного полотна.
Анализ опытных данных, лабораторных и теоретических работ показывает необходимость учета при расчете напряженно-деформированного состояния земляного полотна сезонного влияния на его грунты вибродинамического воздействия поездов.
Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью обеспечения длительной прочности земляного полотна с учетом установленной интенсивности накопления остаточных деформаций и прогноза его работы на длительный период при изменении условий эксплуатации, представляют научную и практическую ценность.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключается в разработке методики прогноза напряженно-деформированного состояния земляного полотна в течение периода его эксплуатации.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
Исследованы основные закономерности колебательного процесса насыпи при воздействии подвижного состава;
Выявлены особенности колебательного процесса грунтов земляного полотна в течение годового цикла;
Разработана расчетная математическая модель железнодорожного земляного полотна, учитывающая сезонное изменение колебательного процесса грунта при вибродинамическом воздействии поездов;
Разработана методика прогноза накопления остаточных деформаций в течение периода годового цикла в условиях глубокого промерзания-оттаивания.
Методика исследований. Для решения поставленных задач проведены теоретические и полевые экспериментальные исследования.
В работе использованы методы математической статистики, выполнялся анализ колебаний на основе быстрого преобразования Фурье.
Натурные исследования колебательного процесса в течение года выполнены на 8520 км участка ст. Амур – ст. Хабаровск.
Научная новизна. На основе обработки результатов экспериментальных исследований впервые получена закономерность распределения амплитуд колебаний грунта по откосу насыпи при вибродинамическом воздействии поездов с момента начала оттаивания грунтов земляного полотна весной до начала их промерзания осенью.
Сформирована новая расчетная схема земляного полотна, позволяющая учитывать сезонное изменение колебательного процесса грунта при вибродинамическом воздействии поездов.
Произведена оценка влияния вибродинамического воздействия в различные временные периоды на напряженно-деформированное состояние насыпи и устойчивость ее откосов.
Установлена зависимость изменения коэффициента устойчивости откосов земляного полотна в течение годового цикла с момента начала оттаивания весной до начала промерзания осенью.
Предложена методика прогнозирования работы земляного полотна в течение периода годового цикла промерзания-оттаивания.
Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования; в проведении экспериментов с последующей обработкой данных; в разработке расчетной схемы, методики прогноза напряженно-деформированного состояния земляного полотна в течение периода его эксплуатации.
Практическое значение работы заключается в том, что разработанная математическая модель земляного полотна, учитывающая воздействие подвижной нагрузки позволяет:
прогнозировать работу эксплуатируемого земляного полотна на любой временной период;
выполнять оценку проектных решений по реконструкции земляного полотна;
на основе оценки характера накопления остаточных деформаций планировать очередность работ по стабилизации отдельных объектов земляного полотна.
Реализация исследований:
Предложенный метод применен при выполнении НИР «Исследовательское сопровождение строительства железнодорожного участка Томмот–Кердем» на участках эксплуатируемого земляного полотна.
На защиту выносятся следующие вопросы:
-
Закономерность сезонного изменения колебательного процесса грунтов земляного полотна при воздействии подвижного состава.
-
Характер изменения напряженно-деформированного состояния насыпи и устойчивости откосов в течение годового цикла.
-
Методика прогноза работы земляного полотна на длительный период с учетом изменения условий его эксплуатации.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на 62-й межвуз. научн.-техн. конференции творческой молодежи «Вопросы надежности пути и транспортных сооружений в суровых климатических условиях» (г. Хабаровск, 2004); на 4-й международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (г. Хабаровск, 2005); на 44-ой Всероссийской науч.-практич. конференции ученых транспортных ВУЗов инженерных работников и преподавателей академической науки «Современные технологии – железнодорожному транспорту и промышленности» (г. Хабаровск, 2006); на девятом краевом конкурсе – конференции молодых ученых и аспирантов (ТОГУ, г. Хабаровск, 2007), на 5-й международной научной конференции творческой молодежи (г. Хабаровск, 2007), на международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути» (Москва, МИИТ, 2008).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе две статьи представлены в источниках, рекомендованных ВАК.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы (99 наименований). Общий объем составляет 149 страниц машинописного текста, 85 рисунков, 3 таблицы.
