Кравець І. Б. Методи оцінювання та підвищення несучої здатності неоднорідного земляного полотна залізничної колії

Дисертація присвячена вирішенню актуальної задачі розробки методів оцінювання та підвищення несучої здатності неоднорідного земляного полотна, армованого трубчастими дренажними конструкціями, при дії статичних і динамічних навантажень від транспортних засобів. Теоретичну сторону задачі вирішено шляхом удосконалення аналітичних методів оцінки несучої здатності неоднорідного земляного полотна із урахуванням комплексу факторів: фізико-механічних характеристик ґрунтів земляного полотна і трубчастих дренажних конструкцій та навантажень від транспортних засобів. Експериментальна та практична сторона – вирішується шляхом розробки інерційного пристрою для визначення несучої здатності неоднорідного земляного полотна та способу підвищення його несучої здатності. Проаналізовано технічний стан земляного полотна залізничної колії та проблеми забезпечення його міцності при дії паводкових вод та перезволоження на ділянках колії у процесі експлуатації. Проведено георадіолокаційні дослідження проблемних ділянок земляного полотна залізничної колії, на основі яких знайдено розподіл характерних ознак неоднорідності земляного полотна у вертикальній площині та межі їх розташування. Розроблено математичну модель для оцінки несучої здатності неоднорідного земляного полотна, армованого трубчастими дренажними конструкціями. Проведено оцінку напружено-деформованого стану неоднорідного земляного полотна із врахуванням фізико-механічних параметрів ґрунтів, трубчастих дренажних конструкцій і динамічних навантажень від рухомого складу залізничного транспорту. Розроблено методику розрахунку динамічних навантажень від транспортних засобів при неоднорідному земляному полотні, яка дозволяє враховувати вплив геометричних нерівностей на рейковій колії на несучу здатність земляного полотна. Розроблено методику для лабораторного визначення ступеня ущільнення земляного полотна на основі інерційних вимірювань прискорень в ґрунтах земляного полотна. Яка дозволяє проводити оцінку ступеня ущільнення земляного полотна у залежності від швидкості поширення пружних хвиль удару. Проведено експериментальні дослідження визначення швидкості поширення пружних хвиль в однорідному земляному полотні із крупнозернистого піску та неоднорідного земляного полотна із крупнозернистого піску із прошарками глини по висоті поперечного перерізу земляного полотна. При динамічній інтерпретації, із використанням статистичного аналізу, встановлено характерні особливості розподілу прискорень у тілі насипу однорідного та неоднорідного земляного полотна в залежності від ступеня їх ущільнення, що дозволить проводити моніторинг стану земляного полотна у процесі експлуатації. Оскільки, встановлено, що від ступеня ущільнення ґрунту безпосередньо залежать деформаційні характеристики земляного полотна та технічний стан доріг вцілому. Запропоновано спосіб підвищення несучої здатності хворого земляного полотна залізничної колії шляхом застосування комбінованого розташування дренажних труб у вертикальному та горизонтальному напрямах у конструкції земляного полотна, що є засобом усунення фактору, який спричиняє його деформації та дефекти, а саме відведення води. Проведено оцінку і дослідження напружено-деформованого стану земляного полотна підсиленого конструкцією трубчастих дренажів методом скінченних елементів. Розроблено рекомендації з підвищення несучої здатності неоднорідного земляного полотна комбінованим способом укладання конструкції з трубчастих дренажів у тіло насипу перезволоженого земляного полотна та спосіб завчасного попередження розвитку деформацій доріг шляхом моніторингу розробленим інерційним пристроєм. Проведено техніко-економічний розрахунок впровадження запропонованого методу вимірювання ступеня щільності грунтів земляного полотна.