Влияние насыпей из обычных дренирующих грунтов на состояние низкотемпературных и высокотемпературных В. М. Г. Основания. Виды деформаций земляного полотна.

Земляное полотна на низкотемпературных вмг-х:

Выявлены следующие закономерности в изменении положения ПВМГ:

- под насыпями высотой до 1,5 м происходит некоторое, весьма незначительно понижение её относительно естественной глубины залегания;

- при высоте насыпей около 2,0 м, как правило, наблюдается сохранение ПВМГ на уровне естественного залегания, а под более высокими (3,0 – 3,5 м) происходит её поднятие до уровня поверхности земли.

Дальнейшее увеличение высоты насыпей влечёт за собой внедрение ПВМГ в тело земляного полотна. При этом, если откосы насыпи ориентированы в направлении запад-восток, то очертание поверхности мёрзлого грунта симметрично относительно оси насыпи (рис. 2.1, а). При другой ориентации откосов ПВМГ располагается асимметрично (рис. 2.1, б).

Под насыпями более 6 м после продолжительной эксплуатации происходит постепенное протаивание грунта в основании с образованием «ложа» протаивания. Причиной этого яв-ся: неполное промерзание такой насыпи в зимний период и наличие талика в основании, а также отепляющее влияние откосов, имеющих большую площадь. Сезонное промерзание насыпей из дренирующего грунта обычно не превышает 4,5 м.

Пагубно на устойчивость земляного полотна влияет фильтрация поверхностной воды, скапливающейся в пониженных местах с нагорной стороны насыпей.

Земляное полотна на высокотемпературных вмг-х:

Высокотемпературные вмг-ты распространены в южной зоне вечной мерзлоты.

 

Наибольшее протаивание под насыпями из дренирующих грунтов при отсутствии застоев поверхностной воды у подошвы откосов составляет: на мохово-торфяных марях – 3 м, на кочковатых марях и связных минеральных грунтах – 6 м, на дренирующих грунтах основания – более 6 м.

Наличие в основании насыпей оттаивших пучинистых грунтов с высокой влажностью способствует интенсивному пучению их при сезонном промерзании.

В период эксплуатации осадки ж/д-го пути – это сумма осадок, вызванных тремя причинами:

1. Оттаиванием льдистых вмг-ов в основании и последующем уплотнении;

2. Разуплотнением и избыточным увлажнением грунтов основания под откосами вследствие пучения их, пластическими деформациями оттаявшего грунта под динамической нагрузкой;

3. Недостаточной динамической устойчивостью рыхлого песчано-гравийного балласта в зоне откосов и у концов шпал.

Также осадки насыпей могут происходить в результате сжимаемости пластичномёрзлых грунтов, залегающих в основании.

 

Наиболее распространёнными деформациями земляного полотна яв-ся осадки грунтов основания в результате их оттаивания.

Осадки насыпей на оттаивающих грунтах основания происходят в ряде случаев не только за счёт их уплотнения, но и за счёт пластических деформаций (выдавливания) оттаявших торфа или заторфованных грунтов из-под насыпи.

 

ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА — остаточные или упругие, в т. ч. сезонные, изменения формы либо размеров земляного полотна или его частей, снижающие эксплуатационные качества ж.-д. пути. Д. з. п. являются следствием воздействия внеш. нагрузок, термодинамич. условий, изменения влажности и пр. Они возникают также из-за отклонений конструкции земляного полотна от совр. норм; дефектов земляного полотна, допущенных при стр-ве или эксплуатации дороги; недостаточной прочности грунтов; слабой конструкции верхнего строения пути; отсутствия или малой работоспособности защитных и укрепительных сооружений и пр. При нек-рых Д. з. п. возможна дальнейшая эксплуатация пути, иногда с пропуском поездов со сниж. скоростями; при интенсивном проявлении Д. з. п. движение поездов обычно прекращается до окончания восстановит, работ.

Существует неск. классификаций Д. з. р. В зависимости от места проявления, причин возникновения и характера повреждений Д. з. п. подразделяются на четыре группы.

I группа — деформации основной площадки: балластное корыто — углубление под шпалой в глинистых грунтах, из к-рых сложена основная площадка, заполненная балластными материалами; балластное ложе — углубление под неск. шпалами в глинистых грунтах основной площадки, вытянутое вдоль пути, иногда имеющее продольный уклон; балластный мешок — значит, углубление (неск. метров вдоль пути) в глинистых грунтах земляного полотна, не имеющее стока; балластные гнёзда — балластные мешки или ложа, имеющие один или неск. отростков-карманов, заполненные балластными материалами; выпирание грунтов в выемке — оседание или поднятие основной площадки вследствие резкого изменения напряжённого состояния в пластичных грунтах; пучины — искажения положения рельсовых нитей в продольном и поперечном профилях в виде горбов, впадин, перепадов вследствие неравномерного морозного пучения грунтов; весенняя пучинная просадка — интенсивное нарастание местных искажений рельсовой колеи в продольном и поперечном профилях в результате осадок (просадок) оттаивающих грунтов земляного полотна под поездными нагрузками на участках с большим (более 40—60 мм) равномерным пучением.

II группа — деформации откосов: смывы — поверхностные нарушения откосов насыпей и выемок атм. водами или в результате промерзания и оттаивания грунта в виде несплошного смещения верхних слоев грунта («русловая система»); сплывы откосов выемок, насыпей, глубоких канав в виде смещения верх, слоев грунта толщ. 1—2 м с сохранением общей устойчивости откоса; оползание откоса выемки — перемещение масс грунта вниз под влиянием силы тяжести из-за нарушения общей устойчивости откоса; оползание откосов насыпи или полунасыпи — отслоение откосной части с захватом основной площадки и иногда грунтов основания насыпи; разрушение откосных частей у основания выемок или насыпей из-за выноса мелких частиц грунта грунтовыми водами (суффозионное разрушение); осыпи — перемещения под действием силы тяясестн и атм. вод дресвяно-шебенистых продуктов выветривания с поверхности откосов или склонов к их подошве; вывалы одиночных скальных обломков из откосов и склонов в целом устойчивого скального массива; обвалы значит, объёмов пород из скальных откосов и склонов вследствие нарушения их общей устойчивости; обрушения отдельностей отвесных лёссовых откосов.

III группа — деформации тела земляного полотна: смещение насыпей — медленное одностороннее поперечное дви-жение тела насыпи по наклонному основанию вследствие перемещения глыбового развала (курума); расползание насыпи — медленное смещение откосных частей на-сыпи, сопровождаемое оседанием основной площадки и изменением её поперечного очертания; сдвиг (сползание) насыпи или её части по наклонному основанию (на косогоре, на наклонном минер, дне болота, на оттаивающем наклонном мёрзлом основании); оседание насыпи — медленное опускание основной плошадки без боковых смещений из-за уплотнения грунтов тела земляного полотна или основания.

IV группа — деформации основания земляного полотна: оползень — скольжение масс грунта по подстилающему грунту в сторону понижения рельефа без опрокидывания и падения; оседание основания насыпи — медленное вертик. перемещение земляного полотна без боковых смещений, вызываемое уплотнением слабых толщ, залегающих под подошвой насыпи; провалы — быстропротекающие деформации земляного полотна (на болотах с торфяной коркой, над карстовыми пустотами, в местах суффозионного разрушения основания), приводящие, как правило, к полному или частичному его разрушению; просадка над горной выработкой — вертик. перемещение основания земляного полотна, вызываемое сдвижением горных пород в местах шахтной добычи полезных ископаемых.

Неблагоприятные природные воздействия вызывают также следующие Д. з. п. и его устройств: размывы канав и кюветов паводковыми или ливневыми водами с уносом материала защитных одежд, откосов и дна; размыв подтопляемых откосов и тела насыпи — разрушение укреплений, унос грунта течением, волнами, ударами льдин; заиливание кюветов и канав — постепенное заполнение их живого сечення грунтами, смываемыми с откосов и близлежащих территорий и перемещаемыми паводковыми и ливневыми водами; повреждение основания насыпей оврагами — уменьшение ширины берм у подошвы откоса или отколы части основания под откосной частью на-сыпи вследствие размыва и обрушения бортов оврага; завалы пути или отверстий искусств. сооружений селевыми выносами, образование промоин земляного полотна или подмыв откосов селевыми потоками; завалы пути снегом, разрушение искусств. сооружений снежными обвалами или лавинами; повреждение пути наледями — накопление льда в канавах (кюветах), на верхнем строении пути, в водопропускных трубах, под мостами вследствие замерзания грунтовых вод, изливающихся зимой на пов-сть (в р-нах с суровым климатом); развевание песчаных откосов и бровок земляного полотна и песчаные заносы пути — унос ветровыми потоками мелкопесчаныж частиц из земляного полотна, а также перенос и отложение их в водоотводы, на откосы (в пустынных районах).

Распространены следующие дефекты земляного полотна: завышенная крутизна откосов, зауженная основная площадка, недопустимая упругая осадка пути под поездной нагрузкой, недостаточность защиты от неблагоприятных природных воздействий, погребённые под балластными материалами кюветы, аккумулирующие воду.