Численная оценка устойчивости и деформативности конструкции земляного полотна методом замены слабого грунта на слабых основаниях

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.

1. Карасева 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/.

2. 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.

3. 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.

4. Горлов А. В. Инновационный подход к реконструкции земляного полотна. Мир транспорта. 2016;14(3):106–122. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2016-14-3-10

5. Цытович Н. А., Тер-Мартиросян З. Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. Москва: Высшая школа; 1981. 320 с.

6. 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.1620210504

7. 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. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/279484965_3D_Modelling_of_Train_Induced_Moving_Loads_on_an_Embankment.

8. 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.

9. 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.

10. Лебедев А. В. Анализ состояния земляного полотна. Путь и путевое хозяйство. 2017;8:8–10.

11. 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.

12. 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/10.30932/1992-3252-2018-16-4-3

13. Уланов 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.