astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2024-3-74-85ast-170Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONЧисленная оценка устойчивости и деформативности конструкции земляного полотна методом замены слабого грунта на слабых основанияхNumerical evaluation of stability and deformability of earth embankment structure by replacing weak soil on weak foundationshttps://orcid.org/0000-0002-6346-8829ЛеЧунг ХиеуLеTrung Hieu

Чунг Хиеу Ле, аспирант кафедры автомобильных дорог, аэродромов, оснований и фундаментов

Москва

Trung Hieu Lе, Postgraduate in the Department of Automobile Roads, Airfields, Bases and Foundations

Moscow

letrunghieu531996@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2868-6342НгоСуан ХунгNgoXuan Hung

Суан Хунг Нго, канд. техн. наук, преподаватель факультета гражданского строительства

Ханой

Xuan Hung Ngo, Cand. Sci. (Engineering), Lecturer in the Faculty of Civil Engineering

Hanoi 

ngoxuanhung@humg.edu.vnРоссийский университет транспорта (МИИТ)РоссияRussian University of Transport (MIIT)Russian FederationХанойский горно-геологический университетВьетнамHanoi University of Mining and GeologyViet Nam202428092024037485Copyright © Ле Ч., Нго С., 20242024Ле Ч., Нго С.Lе T., Ngo X.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/170

Актуальным вопросом отрасли железнодорожного транспорта является повышение устойчивости и снижение деформативности конструкций земляного полотна в условиях строительства на слабых основаниях методом замены слабого грунта. В ходе исследования определялась ширина слабого грунта понизу, подлежащего замене, с учетом требований к показателям деформативности, обеспечивающим заданные геометрические параметры при устройстве земляного полотна в различных условиях грунтового основания. Численное моделирование осуществлялось на основе известных теоретических принципов и в соответствии с последовательностью этапов строительства высокоскоростной железнодорожной магистрали на слабых основаниях с помощью геотехнического программного обеспечения Plaxis 2D. При рассмотрении и оценке различной толщины слоя слабого грунта, подлежащего замене, построен график зависимости деформации от главного напряжения в точке развития пластической деформации, определено значение стабильного запаса прочности. Проведенное исследование позволило предложить численный метод определения коэффициента устойчивости откосов. Анализ актуальных нормативных документов и методов расчета земляных конструкций на слабых грунтах подтвердил необходимость доработки существующих методов расчета.

A pressing issue for the railway industry is to enhance the stability and reduce the deformability of earth embankment structures constructed on weak foundations using the method of replacing weak soil. The authors determined the width of the weak soil at the base, requiring replacement, taking into account the requirements for deformability indicators that ensure the specified geometric parameters of the earth embankment under various soil foundation conditions. The numerical modeling was based on established theoretical principles in accordance with the sequence of construction stages for a high-speed railway line on weak foundations using the geotechnical software Plaxis 2D. By considering and evaluating different thicknesses of the weak soil layer to be replaced, the authors constructed a graph of the dependence of deformation on the principal stress at the point of plastic deformation development, and determined the value of the stable safety factor. The research made it possible to propose a numerical method for determining the slope stability coefficient. Analysis of current regulatory documents and calculation methods for earth structures on weak soils has confirmed the need to refine existing calculation methods

численная оценкапрочностьдеформативностькоэффициент устойчивостиустойчивость откосаземляное полотнослабые глинистые грунтыдорожное строительствоВСМPlaxis 2Dnumerical assessmentstrengthdeformabilitystability coefficientslope stabilityearth embankmentweak clay soilsroad constructionhigh-speed railwayPlaxis 2DАвторы выражают благодарность АО «Мосгипротранс» (Москва, Российская Федерация) за предоставление исходных данных и помощь в проведении исследования.The authors express their gratitude to JSC "Mosgiprotrans" (Moscow, Russian Federation) for providing the initial data and assistance in conducting the research.ReferencesКарасева А. А., Васильева М. А. Анализ мирового опыта развития высокоскоростного железнодорожного транспорта. Молодой ученый. 2016;6:114–117. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/110/26636/.Karaseva, A. A., Vasil'eva, M. A. (2016). Analysis of global experience in the development of high-speed railway transport. Molodoy uchenyy. 2016;6:114–117. (In Russ.) Available at: https://moluch.ru/archive/110/26636/.Федоров В. П., Комаров Т. А. Анализ целесообразности строительства и эксплуатации высокоскоростных магистралей в России. В сб.: Актуальные вопросы экономики транспорта высоких скоростей: сборник научных статей национальной научно-практической конференции. Т. 2. Санкт-Петербург: Институт независимых социально-экономических исследований – оценка; 2020. С. 274–280. Режим доступа: https:// elibrary.ru/item.asp?id=44513403.Fedorov V. P., Komarov T. A. Analysis of the feasibility of construction and operation of high-speed highways in Russia. In: Actual questions of economy of high-speed transport: collection of scientific articles of the national scientific-practical conference. Vol. 2. St. Petersburg: Institut nezavisimykh sotsial'no-ekonomicheskikh issledovaniy – otsenka; 2020. P. 274–280. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=44513403.Колос А. Ф., Петряев А. В., Колос И. В., Говоров В. В., Шехтман Е. И. Основополагающие требования к конструкции земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий. Бюллетень результатов научных исследований. 2018;1:36–48. Режим доступа: https://elibrary.ru/ywedxq.Kolos A. F., Petryayev A. V., Kolos I. V., Govorov V. V., Shekhtman E. I. Essential requirements for roadbed design of highspeed rail lines. Bulletin of Scientific Research Result. 2018;1:36-48. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/ywedxq.Горлов А. В. Инновационный подход к реконструкции земляного полотна. Мир транспорта. 2016;14(3):106–122. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2016-14-3-10Gorlov A. V. An innovative approach to the reconstruction of the subgrade. World of Transport. 2016;14(3):106- 122. (In Russ.) https://doi.org/10.30932/1992-3252-2016-14-3-10Цытович Н. А., Тер-Мартиросян З. Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. Москва: Высшая школа; 1981. 320 с.Tsytovich N. A., Ter-Martirosyan Z. G. Fundamentals of applied geomechanics in construction. Moscow: Vysshaya shkola; 1981. (In Russ.)Desai C. S., Lightner J. G. Mixed finite element procedure for soil-structure interaction and construction sequences. International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1985;21(5):801–824. https://doi.org/10.1002/nme.1620210504Desai C. S., Lightner J. G. Mixed finite element procedure for soil-structure interaction and construction sequences. International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1985:21(5):801–824. https://doi.org/10.1002/nme.1620210504Shahraki M., Sadaghiani M. R. S., Witt K. J., Meier T. 3D Modelling of Train Induced Moving Loads on an Embankment. Plaxis Bulletin. 2014:Autumn issue. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/279484965_3D_Modelling_of_Train_Induced_Moving_Loads_on_an_Embankment.Shahraki M., Sadaghiani M. R. S., Witt K. J., Meier T. 3D Modelling of Train Induced Moving Loads on an Embankment. Plaxis Bulletin. 2014:Autumn issue. Available at: https://www.researchgate.net/publication/279484965_3D_Modelling_of_Train_Induced_Moving_Loads_on_an_Embankment.Колос А. Ф., Крюковский Д. В. Особенности колебательного процесса грунтов насыпей, опирающихся на торфяное основание, при движении поездов. Известия Петербургского университета путей сообщения. 2013;2:120–126. Режим доступа: http://izvestiapgups.org/assets/files/10.20295-1815-588X-2013-2/10.20295-1815-588X-2013-2-120-126.pdf.Kolos A. F., Kryukovskiy D. V. Specific features of oscillating process of subgrade soils based on the peat foundation under train traffic. Proceedings of Petersburg Transport University. 2013;2:120–126. (In Russ.) Available at: http://izvestiapgups.org/assets/files/10.20295-1815-588X-2013-2/10.20295-1815-588X-2013-2-120-126.pdf.Бондаренко И. А. Предложения по оценке деформативности железнодорожного пути. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. 2008;23:117–122. Режим доступа: https://elibrary.ru/download/elibrary_23497715_60994088.pdf.Bondarenko I. O. Suggestions for the evaluating of railway deformation. Science and Transport Progress. 2008;23:117–122. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/download/elibrary_23497715_60994088.pdf.Лебедев А. В. Анализ состояния земляного полотна. Путь и путевое хозяйство. 2017;8:8–10.Lebedev А. V. Analysis of the earth bed condition. Put and track facilities. 2017;8:8–10. (In Russ.)Шапетько К. В. Влияние неровностей продольного профиля на деформативность пути, безопасность движения и расход энергии на тягу поездов: дисс. канд. техн. наук. Москва: Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта; 2020. 185 с. Режим доступа: https://www.dissercat.com/content/vliyanie-nerovnostei-prodolnogo-profilya-na-deformativnost-puti-bezopasnost-dvizheniya-i-ras.Shapetko K.V. Influence of longitudinal profile irregularities on track deformability, traffic safety and energy consumption for traction of trains. Moscow: Research Institute of Railway Transport; 2020. (In Russ.) Available at: https://www.dissercat.com/content/vliyanie-nerovnostei-prodolnogo-profilya-na-deformativnost-putibezopasnost-dvizheniya-i-ras.Коссов В. С., Краснов О. Г., Никонова Н. М. О деформативности деятельной зоны земляного полотна при воздействии состава с повышенными осевыми нагрузками. Мир транспорта. 2018;16(4):32–50. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2018-16-4-3Kossov V. S., Krasnov O. G., Nikonova N. M. On deformability of a roadbed active zone under the influence of a train with increased axial loads. World of Transport and Transportation. 2018;16(4):32–50. (In Russ.) https://doi.org/10.30932/1992-3252-2018-16-4-3Уланов И. С., Горлов А. В. Оценка деформаций конструкции участка переходной жесткости земляного полотна и ИССО высокоскоростной магистрали. Евразийский Союз Ученых. 2019;3(60):46–55. Режим доступа: https://euroasia-science.ru/wp-content/uploads/2019/04/46-55-Teplukhin-V.G.-Shabalin-D.N.pdf.Ulanov I. S., Gorlov A.V. Evaluation deformations of the transitional zone between embankment and bridge for highspeed railway. Eurasian Union of Scientists. 2019;3(60):46–55. (In Russ.) Available at: https://euroasiascience.ru/wp-content/uploads/2019/04/46-55-Teplukhin-V.G.-Shabalin-D.N.pdf.Уланов И. С. Отечественные и зарубежные подходы при постановке задачи обеспечения стабильности земляного полотна на слабом основании. В сб.: Транспортное строительство. Москва: Перо; 2022. С. 328–340. Режим доступа: https://elibrary.ru/download/elibrary_54473708_15685098.pdf.Ulanov I. Domestic and foreign approaches in setting the task of ensuring the stability of the roadbed on a weak foundation. In: Transportnoe stroitel''stvo. 2022. P. 328–340. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/download/elibrary_54473708_15685098.pdf.Ухов С. Б., Семенов В. В., Знаменский В. В., Тер-Мартиросян 3. Г., Чернышев С. Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. Москва: АСВ; 1994. 566 с. Режим доступа: https://vk.com/doc284718893_560626623?hash=zAreSXjsf15pZhX4hHiGv6szPx8ELyXzg9mXS3u9wec.Ukhov S. B., Semenov V. V., Znamenskiy V. V., Ter-Martirosyan Z. G., Chernyshev S. N. Mechanics of soils, bases and foundations. Moscow: ASV; 1994. (In Russ.) Available at: https://vk.com/doc284718893_560626623?hash=zAreSXjsf15pZhX4hHiGv6szPx8ELyXzg9mXS3u9wec.Шапиро Д. М., Ким М. С., Ким В. Х., Агарков А. В. Решение задач механики грунтов аналитическими и численным методами. Воронеж: Воронежский государственный технический университет; 2019. 85 с. Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/epd-reader?publicationId=93288.Shapiro D. M., Kim M. S., Kim V. Kh., Agarkov A. V. Solving problems of soil mechanics by analytical and numerical methods. Voronezh: Voronezh State Technical University; 2019. (In Russ.) Available at: https://www.iprbookshop.ru/epd-reader?publicationId=93288.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.