ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И СООРУЖЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА С ИЗУЧЕНИЕМ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТА
Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №2(353)
Рубрика: Технические науки
Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №2(353)
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И СООРУЖЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА С ИЗУЧЕНИЕМ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТА
При проектировании железнодорожных путей необходимо принять комплексные решения по выбору конструкции земляного полотна, определить грунты для насыпей железнодорожного полотна, провести определенные лабораторные испытания грунта, а также оценить их состояние.
Изучение физико-механических свойств грунта является критически важной частью проектирования земляного полотна для железных дорог. Физико-механические свойства грунта включают в себя такие параметры, как плотность, влажность, прочность, удельное сопротивление сдвигу и другие. Эти характеристики необходимы для расчёта несущей способности грунта, определения устойчивости насыпей и выемок, а также для выбора методов укрепления грунтового основания.
Этот процесс требует междисциплинарного подхода, включая знания в области геотехники и строительства. Использование современных методов исследования и анализа позволяет разрабатывать безопасные, надежные и долговечные железнодорожные сооружения.
В работе представлены результаты исследования грунтов служащих основанием железнодорожного полотна. На участке изысканий было выполнено рекогносцировочное обследование с отбором проб грунта нарушенной структуры для определения их физико-механических свойств. Физико-механические свойства приведены в Таблице 1.
Основные методы описаны, применяемые при изучении физико-механических свойств грунта для проектирования железных дорог:
Полевые испытания: включают в себя бурение скважин, а также взятие образцов грунта. Эти методы позволяют получить представление о стратиграфии местности и основных свойствах грунтов на различной глубине.
Лабораторные испытания: образцы грунта, собранные в ходе полевых работ, анализируются в лабораторных условиях для более точного определения их свойств. К таким испытаниям относятся определение влажности, плотности, гранулометрического состава, границы текучести и раскатывания грунта, а также проведение трехосных испытаний и испытаний.
Моделирование и анализ данных: современное программное обеспечение позволяет моделировать поведение грунтовых оснований под нагрузкой, основываясь на полученных данных. Это помогает инженерам предвидеть возможные проблемы, такие как оседание, сдвиг или вымывание, и разработать соответствующие решения.
Выбор конструкции земляного полотна: на основе изученных свойств грунта будет выбран тип земляного полотна, методы его укрепления и дренажа. Это может включать в себя использование геотекстиля, георешеток, легких заполнителей.
Результаты. Физические свойства грунта на природную влажность We, влажность на границе текучести WL, влажность на границе раскатывания Wp и плотность p определены согласно ГОСТ [1, с.3-9] методами высушивания до постоянной массы, балансированным конусом, раскатывания и методом режущего кольца [2, с.4-5].
На основе полученных физических свойств грунта рассчитаны по ГОСТ [3, с.10, с.12-13] – значение плотности сухого грунта pd, числа пластичности Ip, показателя текучести IL, коэффициента пористости e и коэффициента водонасыщения Sr.
Таблица 1.
Физико-механические свойства грунта
|
№ по порядку |
Наименование и номер выработки |
Глубина отбора образца, м |
Консистенция СТ РК 1290-2004 п.7 |
Природная влажность, W % СТ РК 1290-2004 п.5 |
Показатель текучести |
Плотность г/см3 СТ РК 1290-2004 п.11 |
Наименование грунта ГОСТ 25100-2020 |
||||
|
Граница текучести |
Граница раскатывания |
Число пластичности |
грунта, г/см3 |
сухого грунта, г/см3 |
частиц грунта г/см3 |
||||||
|
с-1 |
0,8 |
25,8 |
18,2 |
7,6 |
7,6 |
<0 |
1,79 |
1,66 |
2,71 |
Суглинок твердый |
|
с-1 |
1,5-3,5 |
3,5 |
Дресвяный грунт |
|||||||
|
с-1 |
3,5-4,0 |
20,3 |
16,2 |
4,1 |
2,6 |
<0 |
Супесь дресвяная твердая |
|||
|
с-2 |
0,2-0,5 |
21,0 |
16,8 |
4,2 |
5,1 |
<0 |
Супесь дресвяная твердая |
|||
|
с-3 |
1,3 |
21,0 |
16,3 |
4,7 |
12,3 |
<0 |
1,87 |
1,67 |
2,70 |
Супесь твердая |
|
с-4 |
0,2-0,8 |
26,0 |
18,6 |
7,4 |
7,1 |
<0 |
Суглинок с дресвой твердый |
|||
|
с-5 |
0,2-1,0 |
26,6 |
18,7 |
7,9 |
7,1 |
<0 |
Суглинок с дресвой твердый |
|||
|
с-6 |
0,2-2,0 |
26,3 |
18,5 |
7,8 |
7,5 |
<0 |
Суглинок с дресвой твердый |
|||
В скважинах 1,4,5 и 6 был выделен глинистый грунт с показателем текучести <0 и числом пластичности 7,1-7,6 соответственно определен тип грунта суглинок твердый с дресвой. А также, значения супеси твердой с показателем текучести <0 и числом пластичности от 4,1 до 4,7.
Определения оптимальной плотности и влажности грунтов представлено в Таблице 2.
Таблица 2.
Физико-механические свойства грунта
|
№ п/п |
N скв резерва |
Глубина отбора, м |
Наименование грунта |
Естественный грунт |
Уплотненный грунт |
Требуемый объемный вес скелета К=0,95/0,98 |
Коэффициент относительного уплотнения |
||||
|
Объемный вес грунта, г/см3 |
Естественная влажность, W % |
Объемный вес скелета грунта |
Объемный вес грунта, г/см3 |
Оптимальная влажность, W % |
Объемный вес скелета грунта |
||||||
|
1 |
с-1 |
0,8 |
Суглинок твердый |
1,79 |
7,6 |
1,66 |
2,01 |
20,8 |
1,66 |
1,58/ 1,63 |
0,95/0,98 |
|
2 |
с-3 |
1,3 |
Супесь твердая |
1,87 |
12,3 |
1,67 |
2,01 |
18,9 |
1,69 |
1,60/ 1,66 |
0,96/0,99 |
Для оценки пригодности строительных свойств грунтов земляного полотна выполнены испытания на стандартное уплотнение грунта [4, с.5-9], в результате чего получены значения максимальной плотности и оптимальной влажности грунта.
По данным значениям для суглинка твердого значения плотности в естественном залегании равны 1,79 г/см³, значение природной влажности 7,6%. По результатам стандартного уплотнения необходимо принять оптимальную влажность 20,8% и максимальную плотность 2,01 г/см³ и также для супеси твердой при уплотненном грунте рекомендовано привести грунт до значений оптимальной влажности 18,9% и максимальной плотности 2,01 г/см³.
По полученным значениям плотности грунта в естественном залегании и значениям стандартного уплотнения можно утверждать, что грунты на своем протяжении требуют уплотнения до максимальной плотности.
