Введение
Глава 1. Анализ состояния земляного полотна на сети железных до рог и системы его содержания и усиления 20
1.1. Деформации и дефекты земляного полотна, деформи рующиеся объекты 20
1.1.1. Классификация типов дефектов и деформаций... 20
1.1.2. Классификации деформирующихся объектов 23
1.2. Протяженность дефектного и деформированного зем ляного полотна на сети железных дорог, тенденция из менения во времени, ранжирование видов деформаций по степени опасности 26
1.2.1. Изменение во времени дефектов и деформаций земляного полотна на сети дорог 26
1.2.2. Распределение дефектов и деформаций по видам и дорогам, их ранжирование по степени опасности 30
1.3. Технико-экономическая оценка потерь из-за деформа ций земляного полотна 35
1.3.1. Потери на текущем содержании и ремонтах пути. Цена постепенного отказа земляного полотна 36
1.3.2. Потери из-за ограничения скоростей по состоянию земляного полотна. Цена частичного отказа земляного полотна 40
1.3.3. Потери из-за перерывов в движении поездов и его восстановления при внезапных деформациях. Цена полного отказа 41
1.4. Система содержания земляного полотна 41
1.4.1. Структура системы содержания земляного полотна 41
1.4.2. Надзор и наблюдение за состоянием земляного полотна 42
1.4.3. Система капитальных ремонтов и усиления земляного полотна 48
Глава 2. Диагностика эксплуатируемого земляного полотна желез ных дорог. Мониторинг геотехнических систем. Постанов ка цели и задач исследования. Структура проблемы 55
2.1. Диагностика эксплуатируемого земляного полотна же лезных дорог 55
2.1.1. Понятие технической диагностики применительно к земляному полотну 55
2.1.2. Современные диагностические средства для обследования 57
2.2. Мониторинг геотехнических систем 66
2.3. Постановка цели и задач исследования. Структура проблемы 72
Глава 3. Структура системы мониторинга земляного полотна же лезных дорог. Выбор объектов и организация системы мо ниторинга. Методы инструментального контроля 75
3.1. Основные понятия и принципы мониторинга земляно го полотна железных дорог. Структура мониторинга... 75
3.1.1. Определение понятий геотехнической системы "земляное полотно" и мониторинга его состояния 75
3.1.2. Структурные схемы мониторинга состояния земляного полотна и его основные функции 80
3.2. Выбор объектов мониторинга и ранжирование их по тепени потенциальной опасности 88
3.2.1. Определение потенциально-опасных объектов... 88
3.2.2. Определение показателей надежности земляного полотна отдельных объектов и направлений 92
3.3. Методы инструментального контроля при мониторин ге. Оценка состояния земляного полотна на основе по казателей путеизмерительных вагонов 107
3.3.1. Общие требования к выбору методов инструмен тального контроля при мониторинге 107
3.3.2. Анализ методов инструментального контроля при мониторинге 108
3.3.3. Методика оценки состояния земляного полотна на основе показателей путеизмерительных вагонов 110
3.4. Выводы 127
Глава 4. Исследование процесса развития деформаций основной площадки земляного полотна от воздействия подвижного состава 131
4.1. Условие прочности грунтов рабочей зоны по недопу щению пластических сдвигов 132
4.1.1. Существующая модель прочности грунтов рабочей зоны по недопущению пластических сдвигов 132
4.1.2. Разработка модели прочности грунтов рабочей зоны по недопущению пластических сдвигов для дренирующих грунтов 135
4.1.3. Лабораторное исследование деформационных свойств загрязненного балласта. Моделирование "выплесков" 138
4.1.4. Экспериментальное исследование условий нагру-жения основной площадки земляного полотна подвижным составом на опытном участке. Проверка возможности возникновения условий выплеска 144
4.2. Условие прочности грунтов рабочей зоны по ограничению упругих осадок 154
4.2.1. Существующая модель прочности грунтов рабочей зоны по ограничению упругих осадок 154
4.2.2. Модель определения напряжений в грунтах рабочей зоны земляного полотна 156
4.2.3. Определение упругих осадок в грунтах рабочей зоны земляного полотна 164
4.3. Выводы 166
Глава 5. Исследование процесса развития деформаций земляного полотна, основанных на криогенной природе 169
5.1. Постановка задачи исследования для организации мониторинга 169
5.2. Исследование процесса многолетнего оттаивания мерзлоты в основании земляного полотна и основы управления этим процессом 170
5.2.1. Математическая модель изменения температурного режима земляного полотна с учетом фазовых переходов при промерзании-оттаивании... 170
5.2.2. Оценка условий изменения теплообмена при сооружении насыпи 176
5.2.3. Результаты математического моделирования процесса оттаивания 178
5.2.4. Основы управления процессом оттаивания мно-голетнемерзлых грунтов основания 180
5.3. Прогноз развития деформаций при оттаивании мерзлых грунтов 191
5.3.1. Модели напряженно-деформированного состояния оттаивающего основания насыпи 191
5.3.2. Лабораторные исследования деформационных свойств оттаивающих грунтов 198
5.4. Исследование процесса пучения грунтов деятельного слоя земляного полотна 206
5.4.1. Методики определения величины пучения грунтов 206
5.4.2. Лабораторное исследование пучинистости грунтов и балластов 215
Глава 6. Подсистема мониторинга высоких насыпей и участков пути на оползневых косогорах 222
6.1. Классификация высоких насыпей и участков пути на оползневых косогорах по потенциальной опасности 222
6.1.1. Классификация высоких насыпей и выделение объектов мониторинга 223
6.1.2. Классификация участков пути на оползневых косогорах для организации мониторинга 229
6.2. Оценка стабильности высоких насыпей и оползневых косогоров по показаниям путеизмерительных вагонов.. 235
6.2.1. Экспериментальное определение параметров просадок, характерных при нестабильности высоких насыпей 236
6.2.2. Экспериментальное определение параметров просадок, характерных при нестабильности оползневых косогоров 240
6.2.3. Основные положения методики контроля стабильности высоких насыпей и оползневых косогоров по показаниям путеизмерительного вагона. 244
6.3. Организация мониторинга состояния высоких насыпей и участков пути на оползневых косогорах 246
6.3.1. Методы инструментального контроля деформаций насыпей и пути на оползневых косогорах 246
6.3.2. Методика мониторинга высоких насыпей и участков на оползневых косогорах 250
6.4. Выводы и предложения 255
Глава 7. Подсистема мониторинга и усиления основной площадки земляного полотна 259
7.1. Оценка стабильности подшпального основания пути по показаниям путеизмерительного вагона 259
7.2. Выделение участков, на которых требуется усиление основной площадки земляного полотна 264
7.3. Усиление основной площадки земляного полотна при ремонтах пути и реконструкции под скоростное движение 270
7.3.1. Стандартные проектные решения и технологии усиления основной площадки земляного полотна при ремонтах пути 271
7.3.2. Стандартные проектные решения и технологии усиления основной площадки земляного полотна на подходах к мостам с безбалластным мостовым полотном 277
7.3.3. Стандартные проектные решения и технологии по реконструкции водоотводов 284
7.4. Наблюдения за эффективностью стандартных решений по усилению основной площадки. Разработка рекомен даций по их совершенствованию 291
7.4.1. Наблюдения за состоянием пути на линии Санкт-Петербург - Москва после проведенных работ по усилению основной площадки 291
7.4.2. Наблюдения за состоянием пути на участке линии Называевская - Новосибирск после проведенных работ по усилению основной площадки... 294
7.4.3. Рекомендации по совершенствованию стандартных решений усиления основной площадки 297
7.5. Выводы и предложения 299
Глава 8. Подсистема мониторинга земляного полотна на многолет немерзлых грунтах 303
8.1. Методика выделения потенциально опасных и дефор мирующихся объектов. Типизация их по мерзлотно грунтовым условиям и степени деформативности 303
8.1.1. Общие положения методики выделения потенциально опасных участков 303
8.1.2. Выделение потенциально-опасных участков и их типизация 305
8.2. Диагностика деградации мерзлоты в основании земля ного полотна 308
8.2.1. Методика осмотра земляного полотна 308
8.2.2. Методика обследования земляного полотна 310
8.3. Методика контроля интенсивности деформаций по параметрам рельсовой колеи 319
8.3.1. Экспериментальное определение параметров просадок, характерных при деформациях мерзлоты в основании 320
8.3.2. Основные положения методики контроля интенсивности деформаций по параметрам рельсовой колеи 326
8.4. Методика прогноза деградации мерзлоты и развития деформаций 329
8.5. Выводы и предложения 336
Заключение 339
Список литературы 342
Приложение 362
