Транспортное строительство
ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТА ЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ВЛИЯНИЯ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИА ЛОВ
НА АРМИРОВАНИЕ БА ЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ
В статье представлен обзор отечественных и зарубежных экспериментальных работ
по изучению влияния геосинтетических материалов на армирование балластной призмы
железнодорожного пути. Даны общие рекомендации по перспективным направлениям
в изучении эффективности армирования балласта.
редакция журнала «ТГ»
Введение
В конструкции железнодорожного пути балластная призма является наиболее важным элементом.
Балласт воспринимает через рельсошпальную решетку вертикальные поездные нагрузки и распределяет их на нижнее строение пути – земляное полотно.
В результате циклического приложения динамических нагрузок, природно-климатических факторов,
влияющих на температурно-влажностный режим, в
балластном слое возникают и накапливаются деформации, вызванные не только вертикальными, но и
горизонтальными напряжениями. При этом балласт
представляет собой сыпучий материал, не обладающий способностью сопротивляться растяжению и
имеющий ограниченные величины сопротивления
сдвигу твердых частиц относительно друг друга [1].
Поскольку частицы щебня не обладают правильной
геометрической формой и не имеют бесконечной
прочности, их трение друг о друга в местах контакта
приводит к частичному разрушению, т.е. происходит
процесс истирания частиц и загрязнения балластного слоя. Очевидно, что чем больше происходит
локальных разрушений частиц, тем быстрее происходит процесс осадки и уменьшается сопротивляемость сдвигу, что приводит к нарушению ровности
пути.
По результатам исследований, выполненных Техническим университетом Граца (Австрия), с загрязненным, очищенным, новым щебнем и окатанным
гравием [2], можно сделать вывод – характеристика
сопротивления сдвигу загрязненного щебня такая
же, как у окатанного гравия. Очищенный щебень
обладает значительно большей сопротивляемостью
сдвигу, однако в результате округления граней частиц
этот показатель несколько ниже, чем у нового щебня. Из полученных данных следует, что чем больше
количество загрязнителей в балласте, тем ниже сопротивляемость сдвигу. Еще одной причиной загрязнения является проникновение грунта земляного
полотна в балластный слой, что также ведет к снижению сопротивляемости сдвигу.
Наиболее эффективным и распространенным
способом решения данных проблем является армирование балластной призмы геосинтетическими
16
Те р р и т о р и я г е о т е х н и к и № 1 / 2 0 1 6
материалами, положительно зарекомендовавшими
себя в области транспортного строительства.
Основная часть
На сегодняшний день представлено большое
количество эффективных инженерных решений по
армированию балластной призмы различными геосинтетическими материалами [3, 4].
Большой вклад в теорию армирования зернистых
сред внесли специалисты автодорожной отрасли.
В своей работе В.Ю. Гладков [5] исследовал влияние геосинтетических материалов на напряженнодеформированное состояние зернистых сред. Им
были испытаны конструкции с капитальным типом
покрытия циклическим приложением нагрузки через штамп диаметром 20 см в режиме 35 нагружений в минуту при максимальной нагрузке на штамп
0,5 МПа.
По результатам проделанной работы установлено:
- армирование геосинтетическими материалами
сыпучих сред, повышая прочность конструкции по
сдвигу в грунте, при многократном приложении нагрузки увеличивает ее долговечность;
- армирующий эффект сетки проявляется в ее
способности воспринимать касательные напряжения в плоскости контакта зернистого материала с
подстилающим грунтом, изменяя тем самым напряженное состояние в грунте.
В 2002 году Санкт-Петербургским университетом
путей сообщения были выполнены исследования по
определению эффективности применения различных видов геосинтетических материалов при усилении балластного слоя путем проведения штамповых
испытаний на полевом стенде. Сравниваемые варианты представлены балластным слоем без армирования и с армированием. В качестве материалов для
армирования применялись экструзионные и объемные георешетки, а также силовые ткани. По результатам выполненных испытаний был сделан вывод, что
применение геосинтетических материалов приводит
к снижению величины вертикальных деформаций.
Наиболее технологичными и эффективными для армирования балластного слоя оказались двухосные
георешетки, уложенные в два слоя через 10 см.