Відновлення міцносних та деформативних характеристик земляного полотна та його основи армуванням ґрунтоцементними елементами
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Відновлення міцносних та деформативних характеристик земляного полотна та його основи, а також розробка способу, який можна використовувати як при будівництві нових, так і при ремонті старих колій. Методика. Армування ґрунтоцементними елементами виконується на основі технології закріплення слабких ґрунтів, при якій процес укріплення здійснюється при достатньо низькому тиску в 0,15…0,25 МПа, на відміну від струминної технології (до 60 МПа). При цьому руйнування ґрунту виконується спеціальним пристроєм (струмінно-змішувальним долотом). Для обґрунтування ефективності технології були проведені досліди на зразках ґрунтоцементних елементів в стабілометрі (тривісний стиск при зразку 32 мм в діаметрі і 75 мм по висоті). При цьому визначалися міцнісні та деформаційні характеристики, включно вертикальне напруження руйнування, питоме зчеплення, кут внутрішнього тертя та модуль пружності. Результати. По результатах експериментальних досліджень для неконсолідовано-недренованого стиску в стабілометрі були побудовані паспорти міцності в координатах «тангенційні напруження – девіатор напружень» та графік залежності відносних деформацій від напружень. Отримано результати міцносних та деформативних параметрів ґрунтоцементних елементів для зразків зі змістом цементу 7, 23 та 37,5 %. Так, напруження руйнування досягає декілька сотен кілопаскалей, модуль пружності – приблизно 7…22 МПа, зчеплення – 10…221 МПа. Наукова новизна. Вона полягає в отриманні закономірностей міцносних (напруження руйнування при тривісному стиску, питоме зчеплення, кут внутрішнього тертя) та деформативних (модуль пружності) парамет-рів від змісту цементу в ґрунтоцементних елементах, призначених для армування земляного залізничного полотна та основи. Практична значимість. Обладнання для реалізації способу укріплення армуванням ґрунтоцементними елементами, маючи невелику вагу та габарити, дозволяє ефективно обурювати та ін’єктувати земляне полотно та основу під різними кутами.
RUS: Цель. Восстановление прочностных и деформативных характеристик земляного полотна и его основания, а также разработка способа, который можно использовать как при строительстве новых, так и при ремонте старых путей. Методика. Армирование грунтоцементными элементами выполняется на основе технологии закрепления слабых грунтов, при которой процесс укрепления осуществляется при достаточно низком давлении в 0,15…0,25 МПа, в отличие от струйной технологии (до 60 МПа). При этом разрушение грунта выполняется специальным устройством (струйно-смесительным долотом). Для обоснования эффективности технологии были проведены опыты на образцах грунтоцементных элементов в стабилометре (трехосное сжатие при образце 32 мм в диаметре и 75 мм по высоте). При этом определялись прочностные и деформационные характеристики, включая вертикальное напряжение разрушения, удельное сцепление, угол внутреннего трения и модуль упругости. Результаты. По результатам экспериментальных исследований для неконсолидированно-недренированного сжатия в стабилометре были построены паспорта прочности в координатах «тангенциальные напряжения – девиатор напряжений» и график зависимости относительных деформаций от напряжений. Получены результаты прочностных и деформативных параметров грунтоцементных элементов для образцов с содержанием цемента 7, 23 и 37,5%. Так, напряжение разрушения достигает нескольких сотен килопаскалей, модуль упругости – около 7…22 мегапаскалей, сцепление – 10…221 мегапаскалей. Научная новизна. Она заключается в получении закономерностей прочностных (напряжение разрушения при трехосном сжатии, удельное сцепление, угол внутреннего трения) и деформативных (модуль упругости) параметров от содержания цемента в грунтоцементных элементах, предназначенных для армирования земляного железнодорожного полотна и основания. Практическая значимость. Оборудование для реализации способа укрепления армированием грунтоцементными элементами, имея небольшой вес и габариты, позволяет эффективно обуривать и инъектировать земляное полотно и основание под разными углами.
ENG: Purpose. The restoration of the strength and deformation characteristics of the subgrade and its foundation, as well as the development of a method that can be used both in the construction of new and in the repair of old rail-ways. Methodology. Reinforcement with soil-cement elements is performed on the basis of the technology of fixing of the weak soils, in which the strengthening process is carried out at a fairly low pressure of 0.15…0.25 MPa, in contrast to jet-grouting technology (up to 60 MPa). In this case, the destruction of the soil is carried out by a special device (jet-mixing bit). To justify the effectiveness of the technology, experiments were carried out on samples of soil-cement elements in a stabilometer (triaxial compression with a sample of 32 mm in diameter and 75 mm in height). In this case, strength and deformation characteristics were determined, including vertical fracture stress, adhesion, angle of internal friction, and elasticity modulus. Findings. According to the results of experimental stud- ies for unconsolidated and undrained compression in a stabilometer, strength certificates were plotted in the coordi-nates of "tangential stresses – stress deviator" and a graph of the dependence of relative deformations on stresses. The results of strength and deformation parameters of soil-cement elements for samples with a cement content of 7, 23 and 37.5 % are obtained. According to the results, the fracture stress reaches several hundred kilopascals, the elastic modulus is about 7…22 MPa, the adhesion is 10…221 MPa. Originality. It consists in obtaining regularities of strength (fracture stress under triaxial compression, unit adhesion, angle of internal friction) and deformation (elasticity modulus) parameters from the cement content in cement-cement elements intended for reinforcing a sub-grade railway bed and foundation. Practical value. Equipment for implementing the method of reinforcing with reinforced soil-cement elements, having a small weight and dimensions, allows you to efficiently drill and inject the subgrade and foundation at different angles.
RUS: Цель. Восстановление прочностных и деформативных характеристик земляного полотна и его основания, а также разработка способа, который можно использовать как при строительстве новых, так и при ремонте старых путей. Методика. Армирование грунтоцементными элементами выполняется на основе технологии закрепления слабых грунтов, при которой процесс укрепления осуществляется при достаточно низком давлении в 0,15…0,25 МПа, в отличие от струйной технологии (до 60 МПа). При этом разрушение грунта выполняется специальным устройством (струйно-смесительным долотом). Для обоснования эффективности технологии были проведены опыты на образцах грунтоцементных элементов в стабилометре (трехосное сжатие при образце 32 мм в диаметре и 75 мм по высоте). При этом определялись прочностные и деформационные характеристики, включая вертикальное напряжение разрушения, удельное сцепление, угол внутреннего трения и модуль упругости. Результаты. По результатам экспериментальных исследований для неконсолидированно-недренированного сжатия в стабилометре были построены паспорта прочности в координатах «тангенциальные напряжения – девиатор напряжений» и график зависимости относительных деформаций от напряжений. Получены результаты прочностных и деформативных параметров грунтоцементных элементов для образцов с содержанием цемента 7, 23 и 37,5%. Так, напряжение разрушения достигает нескольких сотен килопаскалей, модуль упругости – около 7…22 мегапаскалей, сцепление – 10…221 мегапаскалей. Научная новизна. Она заключается в получении закономерностей прочностных (напряжение разрушения при трехосном сжатии, удельное сцепление, угол внутреннего трения) и деформативных (модуль упругости) параметров от содержания цемента в грунтоцементных элементах, предназначенных для армирования земляного железнодорожного полотна и основания. Практическая значимость. Оборудование для реализации способа укрепления армированием грунтоцементными элементами, имея небольшой вес и габариты, позволяет эффективно обуривать и инъектировать земляное полотно и основание под разными углами.
ENG: Purpose. The restoration of the strength and deformation characteristics of the subgrade and its foundation, as well as the development of a method that can be used both in the construction of new and in the repair of old rail-ways. Methodology. Reinforcement with soil-cement elements is performed on the basis of the technology of fixing of the weak soils, in which the strengthening process is carried out at a fairly low pressure of 0.15…0.25 MPa, in contrast to jet-grouting technology (up to 60 MPa). In this case, the destruction of the soil is carried out by a special device (jet-mixing bit). To justify the effectiveness of the technology, experiments were carried out on samples of soil-cement elements in a stabilometer (triaxial compression with a sample of 32 mm in diameter and 75 mm in height). In this case, strength and deformation characteristics were determined, including vertical fracture stress, adhesion, angle of internal friction, and elasticity modulus. Findings. According to the results of experimental stud- ies for unconsolidated and undrained compression in a stabilometer, strength certificates were plotted in the coordi-nates of "tangential stresses – stress deviator" and a graph of the dependence of relative deformations on stresses. The results of strength and deformation parameters of soil-cement elements for samples with a cement content of 7, 23 and 37.5 % are obtained. According to the results, the fracture stress reaches several hundred kilopascals, the elastic modulus is about 7…22 MPa, the adhesion is 10…221 MPa. Originality. It consists in obtaining regularities of strength (fracture stress under triaxial compression, unit adhesion, angle of internal friction) and deformation (elasticity modulus) parameters from the cement content in cement-cement elements intended for reinforcing a sub-grade railway bed and foundation. Practical value. Equipment for implementing the method of reinforcing with reinforced soil-cement elements, having a small weight and dimensions, allows you to efficiently drill and inject the subgrade and foundation at different angles.
Description
В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593; О. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-4758
Keywords
земляне полотно, основа, ґрунтоцементні елементи, міцності та деформативні характеристики, струмінно-змішувальна технологія, земляное полотно, основание, грунтоцементные элементы, прочностные и деформативные характеристики, струйно-смесительная технология, subgrade, base, soil cement elements, strength and deformation characteristics, jet mixing technology, КМТ
Citation
Петренко В. Д., Тютькін О. Л., Крисан В. І., Крисан В. В. Відновлення міцносних та деформативних характеристик земляного полотна та його основи армуванням ґрунтоцементними елементами. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. 2019. Вип. 16. С. 65–74. DOI: 10.15802/bttrp2019/189681.