Транспортное строительство
В данной работе вертикальные деформации были определены осадкой штампа, но не было проанализировано влияние геосинтетических материалов на изменение горизонтальных напряжений и деформаций в слое щебня, поэтому полученные данные недостаточны для утверждения об эффективности применения геосинтетических материалов для армирования.
Не менее важной характеристикой армирующего материала является его осевая жесткость, т. е. усилие, вызывающее удлинение на 2 %. На рынке появляются новые геосинтетические материалы с различными ориентацией и размером ячеек, необходимые расчетные характеристики которых содержатся в ограниченном количестве на интернет-ресурсах компаний-производителей [ 6 ]. На рис. 1( слева) представлена круговая диаграмма жесткости материала с треугольными ячейками, по которому ввиду отсутствия цифр трудно сделать однозначный вывод о преимуществе мультиориентированной георешетки.
Для того чтобы разобраться в этом вопросе можно обратиться к исследовательской работе [ 7 ], результатом которой стала иная круговая диаграмма, представленная на рисунке 1 справа. Оказалось, прочность даже при диагональном растяжении у двуосно-ориентированных георешеток может быть выше, чем у мульти-ориентированных.
В 2010 г. специалистами инженерного факультета Университета Вуллонгонг( Австралия) была выполнена серия экспериментальных исследований деформационных характеристик балластной призмы, усиленной геосинтетическими материалами [ 8 ].
Испытания проводились с циклическим приложением нагрузки к смоделированному железнодорожному пути в приборе истинного трехосного сжатия. Измерялись вертикальные и горизонтальные деформации балласта, армированного различными типами геосинтетических материалов, которые сравнивались с результатами испытаний неармированного балласта.
Измеренные относительные боковые деформации( ε 2, ε 3
) наблюдались в меньшей степени у балластного слоя, армированного геокомпозитом, представленным нетканым иглопробивным геотекстилем, упроченным высокомодульными полиэфирными нитями с низким удлинением. В этом эксперименте была проделана большая работа по моделированию условий испытания, приближенных к реальным. Были получены данные, относительно точно описывающие поведение армированного и неармированного балласта при приложении циклической нагрузки.
Сегодня появляются все большие возможности для проведения различных исследовательских работ при помощи компьютерного моделирования, в том числе с дискретными средами.
Специалистами Университета штата Иллинойс( Эрбана, США) был выполнен ряд экспериментов на сдвигоустойчивость зернистого грунта армированного георешетками с квадратной( двуосноориентированной) и треугольной( мультиориентированной) ячейкой [ 9 ]. Экспериментальные работы были выполнены в сдвиговом приборе, смоделированном на компьютере( рис. 2) и в полевых условиях.
Оказалось, что частицы зернистой среды имеют большую устойчивость на сдвиг при армировании мультиориентированными георешетками. В отчете о проделанной работе присутствуют графики о высокой сходимости результатов компьютерного моделирования и реального эксперимента, но не приводится информация о способах формирования структуры армированного слоя в каждом из вариантов. Также отсутствует информация о количестве выполненных экспериментов для проведения статистического анализа.
Согласно стратегии развития железнодорожного транспорта РФ до 2030 года ОАО « РЖД » предусматривает повышение грузооборота за счет увеличения осевых нагрузок. В этом случае применение типовых решений для балластной призмы будет не достаточно. В свою очередь, выполнение индивидуальных расчетов балластного слоя для отдельных участков пути под увеличенные осевые нагрузки потребует усовершенствования имеющихся или со-
Рис. 1. Круговые диаграммы жесткости мульти- и двуосноориентированных георешеток. Слева – компания производитель; справа – повторный эксперимент
Территория геотехники № 1 / 2016 17