mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2019-17-68-78mirtr-1707Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGАрмирование грунтов основания вертикальными столбами из щебня в криолитозонеBase Soil Reinforcement with Vertical Crushed Stone Columns in CryolithozoneШепитькоТ. В.ShepitkoT. V.

Шепитько Таисия Васильевна – доктор технических наук, профессор, директор Института пути, строительства и сооружений

Москва

Shepitko, Taisiya V. – D.Sc. (Eng), professor, director of the Institute of Track, Construction and Structures

Moscow

shepitko-tv@mail.ruАртюшенкоИ. А.ArtyushenkoI. A.

Артюшенко Игорь Александрович – аспирант кафедры проектирования и строительства железных дорог

Москва

Artyushenko, Igor A. – Ph.D. student at the department of design and construction of railways

Moscow

tywka351@mail.ruДолговП. Г.DolgovP. G.

Долгов Павел Геннадьевич – генеральный директор

Санкт-Петербург

Dolgov, Pavel G. – general director

St. Petersburg

dolgov@geotechfem.comРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian FederationООО «Геотехническое обоснование»РоссияLLC Geotechnical ObosnovanieRussian Federation2019280820191746878Copyright © Шепитько Т.В., Артюшенко И.А., Долгов П.Г., 20192019Шепитько Т.В., Артюшенко И.А., Долгов П.Г.Shepitko T.V., Artyushenko I.A., Dolgov P.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/1707

Стабилизация многолетнемёрзлых грунтов основания земляного полотна, сооружаемого с допущением оттаивания, за счёт улучшения их прочностных характеристик требует разработки и выбора рациональных конструктивно-технологических решений. Целью исследования является анализ эффективности использования вертикальных столбов из щебня в криолитозоне и их влияния на прочностные характеристики грунтов основания. В исследовании использовались общенаучные методы, моделирование и сравнительный анализ. Предлагается метод улучшения прочностных свойств грунтов основания земляного полотна на участке Обская–Салехард Северного широтного хода за счёт армирования вертикальными столбами из щебня, что повышает устойчивость сооружения. Обосновывается принципиальная технологическая схема сооружения земляного полотна, которая включает в себя следующие основные этапы: подготовительный этап, 1 стадия – устройство вертикальных столбов из щебня и щебёночной подушки, 2 стадия – дополнительное уплотнение виброкатком в случае несоответствия устойчивости несущей способности и осадки основания нормам эксплуатации. Выполнено моделирование исследуемого объекта транспортной инфраструктуры как без использования технологии армирования вертикальными столбами из щебня, так и с её применением. Рассчитан коэффициент устойчивости иполучена теоретическая поверхность обрушения насыпи с использованием программных комплексов Midas GTS NX и Plaxis 2D. Проверка устойчивости данного сооружения велась как в плоской, так и в трёхмерной постановке. Показана эффективность использования вертикальных столбов из щебня для усиления насыпей, сооружаемых на многолетнемёрзлых грунтах.

Stabilization of permafrost soils of the roadbed base, constructed with assumption of thawing, thanks to improvement of their strength characteristics, requires development and selection of rational structural and technological solutions. The objective of the study was to analyze the effectiveness of use of vertical columns of crushed stone in the permafrost zone and their influence on strength characteristics of the soil base. The study has used general scientific methods, modeling, simulation and comparative analysis. This article proposes a method for improving strength properties of soil of the roadbed base within Obskaya–Salekhard section of the Northern Latitudinal Railway thanks to reinforcement of the roadbed base made with vertical columns of crushed stone, which increases stability of the structure. The proposed basic technological model of construction of the roadbed includes the following main stages: preparatory stage, 1 stage – arrangement of vertical columns of crushed stone and granular subbases, 2 stage – additional compaction with a vibratory roller in case of mismatch of stability of bearing capacity and precipitation of the base to operating standards. The studied object of the transport infrastructure was simulated both without the use of technology for reinforcing it with vertical columns of crushed stone and with its use. The stability coefficient was calculated, and the theoretical surface of embankment collapse was obtained using Midas GTS NX and Plaxis 2D software packages. The stability test of this structure was carried out both in a flat and in a threedimensional setting. The efficiency of using vertical columns of crushed stone to strengthen the embankments constructed on permafrost soils has been shown.

транспортжелезная дорогаземляное полотноСеверный широтный ходмноголетнемёрзлые грунтывертикальные столбы из щебняустойчивость насыпистроительствоtransportrailwaysroadbedNorthern Latitudinal Railwaypermafrost soilsvertical columns of crushed stoneembankment stabilityconstructioncivil engineeringReferencesРоман Л. Т. Механика мёрзлых грунтов. – М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2002. – 426 с.Roman, L. T. Mechanics of frozen soils [Mekhanika merzlykh gruntov ]. Moscow, MAIK «Nauka/Interperiodika», 2002, 426.Цытович Н. А. Механика мёрзлых грунтов – М.: Высшая школа, 1973. – 446 с.Tsytovich, N. A. Mechanics of frozen soils [Mekhanika merzlykh gruntov]. Moscow, Vysshaya shkola publ., 1973, 446 p.Pivarč J. Stone columns – determination of the soil improvement factor // Slovak journal of civil engineering. – Vol. XIX, 2011. – № 3. – рp. 17–21.Pivarč, J. Stone columns – determination of the soil improvement factor. Slovak journal of civil engineering, Vol. XIX, 2011, Iss. 3, рp. 17–21.Priebe H. J. Design of vibro replacement / Ground Engineering, 1995. – Dec. – pp. 31–37.Priebe, H. J. Design of vibro replacement. Ground Engineering, 1995, Dec., pp. 31–37.Положительное заключение государственной экспертизы № 89-1-4-0465-12. Проектная документация и результаты инженерных изысканий (строительство новой железнодорожной линии Обская–Салехард). – Салехард, 2012. – 91 с.The positive conclusion of the state expertise No. 89-1-4-0465-12. Design documentation and engineering survey results (construction of the new railway line Obskaya–Salekhard) [Polozhitelnoe zaklyuchenie gosudarstvennoi ekspetizy No. 89-1-4-0465-12. Proektnaya dokumentatsiya i rezultaty inzhernykh izyskanii (stroitelstvo novoi zheleznodorozhnoi linii Obskaya–Salekhard)]. Salekhard, 2012, 91 p.Шахунянц Г. М. Земляное полотно железных дорог. Вопросы проектирования и расчёта: Учеб. пособие. – М.: Трансжелдориздат, 1953. – 828 с.Shakhunyants, G. M. The roadbed of railways. Design and calculation issues: Study guide [Zemlyanoe polotno zheleznykh dorog. Voprosy proektirovaniya irascheta: Ucheb. posobie]. Moscow, Transzheldorizdat publ., 1953, 828 p.Выполненные проекты компаний с применением Midas GTS NX. Новый уровень геотехнических расчетов. – Москва, 2017. – 73 с.Completed projects of companies using Midas GTS NX. A new level of geotechnical calculations [Vypolnennie proekty kompanii s primeneniem Midas GTS NX. Noviy uroven’ geotekhnicheskikh raschetov]. Moscow, 2017, 73 p.СП 238.1326000.2015. Железнодорожный путь. – Москва, 2015. – 71 с.SP 238.1326000.2015. Railway track [SP 238.1326000.2015. Zheleznodorozhniy put’]. Moscow, 2015, 71 p.Пособие по расчётам Midas GTS NX. – М., 2015. – 306 с.Midas GTS NX calculation guide [Posobie po raschetam Midas GTS NX]. Мoscow, 2015, 306 p.Plaxis 2D. Руководство пользователя. – СПб: «НИПИнформатика», 2012. – 182 с.Plaxis 2D. User’s manual [Plaxis 2D. Rukovodstvo polzovatelya]. St. Petersburg, «NIPInformatika» publ., 2012, 182 p.ЦП 544. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути. – М.: Транспорт, 2010. [Электронный ресурс]: https://epk-rzd.ru/wp-content/uploads/2015/09/CP-544.pdf. Доступ 22.04.2019.SP 544. Instructions for maintenance of the roadbed of the railway track [CP 544. Instruktsiya po soderzhaniyu zemlyanogo polotna zheleznodorozhnogo puti]. Moscow, Transport publ., 2010. [Electronic resource]: https://epk-rzd.ru/wp-content/uploads/2015/09/CP-544.pdf. Last accessed 22.04.2019.Salahi A., Niroumand, H., Kassim K. Evaluation of stone columns versus liquefaction phenomenon / Scientific World Journal. – 2015. – № 20. – рp. 739–759.Salahi, A., Niroumand, H., Kassim, K. Evaluation of stone columns versus liquefaction phenomenon. Scientific World Journal, 2015, Iss. 20, рp. 739–759.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.