Порядок проведения и организация диагностических работ

Порядок проведения работ по диагностированию земляного полотна следующий:

– на запланированном участке земляного полотна выполняется проход нагрузочного поезда, который оценивает качество грунтов земляного полотна на всем протяжении участка работ;

– в Центре диагностики (геобаза или путеобследовательская станция) производится обработка лент вагона-путеизмерителя и сбор необходимых фондовых материалов по диагностируемому участку;

– на основе совместного анализа результатов проходов измерительных поездов, георадиолокационной съемки и архивных материалов проводится общая (предварительная) оценка состояния диагностируемого земляного полотна и определяются локальные места для проведения дальнейших детальных работ;

– на выделенных локальных участках работниками Центра диагностики (геобаза или путеобследовательская станция) проводится их натурный осмотр и детальное диагностирование для получения основных параметров, определяющих характер и причины возникновения деформаций на каждом конкретном участке;

– в результате выполненных работ выдаются исходные данные для проектирования противодеформационных конструкций.

В случаях, когда выявленные в процессе работ деформации не требуют срочного устранения, для контроля их состояния производятся режимные наблюдения или установка глубинных реперов [9].

Обработка данных измерительных поездов

Появление неисправностей железнодорожного пути происходит чаще всего из-за наличия разуплотненных зон грунта в теле земляного полотна или его основания, которые приводят к возникновению деформаций и, как следствие, к расстройству верхнего строения пути. Причина появления таких зон в различных элементах земляного полотна (основная площадка, откосные части, основание) связана с воздействием на грунты сооружения геологических процессов, протекающих в окружающей среде. Влияние подвижного состава усиливает воздействие этих процессов, повышает интенсивность накопления остаточных деформаций.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Для выявления причин, вызывающих изменение упругой осадки вдоль пути, проводится геологическая интерпретация данных нагрузочного поезда. Она проводится на основе имеющейся инженерно-геологической информации об исследуемом участке. Ее достоверность зависит от детальности ранее проведенных обследований.

Окончание прил. 1

Например, инженерно-геологическое бурение, проведенное по разведочной сети через 100 метров, пропускает объекты размером меньше 100 метров. В этих случаях необходимо дополнительное экспресс-обследование на аномальных участках (например георадиолокацией). На основе имеющихся данных проводится сопоставление геологического строения участка с характером записи загрузочного поезда.

Выявленные участки наносятся на подробный продольный профиль пути и дополняются данными вагонов-путеизмерителей. Анализ расшифровки лент, полученных при разных по времени подходах, показывает, что по характеру записи можно выявить конкретное местоположение просадок пути и очертание загрузочной рельсовой нити. Эти данные позволяют предполагать, что такое состояние пути является результатом неудовлетворительной работы как балластного слоя, так и грунтов земляного полотна.

Методика обработки лент вагонов-путеизмерителей, разработанная в МГУПС, позволяет выделять деформирующиеся места земляного полотна по значению показателя скользящего среднего квадратического отклонения (ССКО). В этой методике значение ССКО определяется по данным нескольких сезонных проходов вагона-путеизмерителя по одному и тому же участку пути. В том случае, когда вычисленные значения ССКО превышают 0,3 мм, исследованный участок пути считается деформирующимся.

Совместный анализ данных измерительных поездов и других дополнительных материалов (результаты натурного осмотра, паспорта ПУ-9, данные геологического анализа и др.) позволяет выделить деформирующиеся участки для проведения дальнейшего детального диагностирования.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Расчет свайной конструкции
поддерживающего сооружения

При проектировании на оползневом массиве поддерживающего сооружения, состоящего из свай или столбов, расстояние b между ними может определяться по теории арочного эффекта при достаточной прочности грунта, или по теории пластичности при грунтах с низкими прочностными характеристиками (пластичные грунты).

При правильно определенном b грунт между элементами продавливаться не должен, так как образуется несущее тело, которое включает в себя удерживающие элементы и грунт, находящийся между ними. Таким образом, сваи или столбы с заключенным между ними грунтом работают совместно как единая свайно-грунтовая стена.

Если поддерживающее сооружение состоит из двух или более рядов свай или столбов, то они также вместе с грунтом между ними работают как единая конструкция, и оползневое давление равномерно распределяется на элементы каждого ряда.

На рис. 1 показана расчетная схема противооползневой свайной удерживающей конструкции. Оползневое давление Еоп, кН/м, определяется по формуле (1) с учетом пассивного давления устойчивых отсеков, находящихся ниже передней грани удерживающей конструкции. Если отсеки, находящиеся ниже передней грани удерживающей конструкции, сами не устойчивы, то при определении Еоп они не учитываются.

Рис. 1. Расчетная схема удерживающей конструкции из двух рядов свай: hср – мощность сползающего слоя грунта перед конструкцией; lо = (1/3) hср – расстояние приложения давления Еоп от поверхности сдвига; а = Ммах/Е/оп – расстояние от условной заделки свай до уровня приложения силы Е/оп; h – длина свай в неустойчивом грунте; h1 – глубина погружения свай в устойчивый грунт; b – расстояние между сваями в ряду; Е/оп – оползневое давление, приходящееся на один удерживающий элемент (сваю)

Продолжение прил. 2

Оползневое давление определяется по формуле

Еоп =(KзадTi, сд – Fi – cili – Ti, уд), (1)

где Kзад – заданный коэффициент устойчивости, Kзад=1,2; Ti, сд, Ti, уд – тангенциальные составляющие веса отсеков, направленные соответственно в сторону сдвига и в противоположную сторону, кН; Fi – сила трения в
i-м отсеке, кН; cili – сила сцепления в i-м отсеке, кН.

Максимальный изгибающий момент в условной заделке сваи Ммакс определяется ниже.

Определение расстояния b
между удерживающими элементами (сваями)

По теории арочного эффекта критическое расстояние между сваями можно определить (рис. 2) по формуле (2) [21]

, (2)

где z – величина, от которой зависит стрела подъема предполагаемой арки f = z b, определяется по формуле (3); сср и jср – средневзвешенные для всех слоев грунта, слагающих толщу hср, соответственно удельное сцепление и угол внутреннего трения; hср – толщина слоя сползающего грунта перед свайным рядом, м; a – угол наклона поверхности сдвига грунта к горизонтали в расчетном сечении; Еоп – оползневое давление в расчетном сечении, кН/пог. м;

. (3)

На рис. 2, а давление на арку qn = Еоп, кН/пог. м, а реакция на опорах Rv и распор Rh определяются по формулам:

. (4)

Продолжение прил. 2

Рис. 2. Схема расчета свайного удерживающего сооружения по теории арочного эффекта: а – принципиальная схема несущего грунтового тела; б – разрез в направлении сдвига грунта; в – план; 1 – поверхность сдвига грунта; 2 – сваи; Е = Еоп b – суммарное давление на участке b

Стрела подъема арки f может быть определена по формуле

. (5)

В формуле (5) выражение, представленное дробью, – величина z, определяемая по формуле (3), следовательно, f = z b.

Буквой S на рис. 2, б; 2, в обозначено сопротивление сдвигу грунта по вертикальной поверхности среза k1knn1 (заштрихована), которая определяется по формуле [21]

, (6)

где Еоп, н – составляющая оползневого давления, направленная перпендикулярно к одной из поверхностей среза k1knn1 и действующая по всей этой поверхности

. (7)

Продолжение прил. 2

Если сползающие грунты перед удерживающей свайной стеной обладают высокой прочностью (например, jср равно 20° или больше), то значение b по формуле (2) получается сравнительно большим. В таком случае расстояние между сваями в ряду назначается исходя из потребного их количества, определяемого несущей способностью сваи, действующим оползневым давлением и шириной сползающего массива грунта.

При расположении свай в несколько рядов расстояние между рядами должно быть не менее стрелы арки f, определяемой по формуле (5). В этом случае сваи вышерасположенного ряда оказываются в пределах области передачи давления на него, то есть свайные ряды совместно с грунтом работают как единая свайно-грунтовая стена.

При преобладании в оползневой толще пластичных глинистых грунтов с показателем консистенции JL > 0,4 величина b определяется по законам пластичности, расстояние между рядами может быть меньше f, так как в этих условиях арка может не образовываться.

В случае пластического состояния сползающего грунта расстояние между сваями в ряду b будет определяться условиями пластического продавливания грунта между сваями по формуле [21]

, (8)

где bp – поперечный размер сваи, м.

В формуле (8) не учитывается угол внутреннего трения jср, т. е. считается, что при пластическом течении грунта (продавливании между сваями) jср = 0. Если внутреннее трение грунта существует и реально образование несущего грунтового тела, то следует пользоваться формулой (2).