ДЕФОРМАЦИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

воздействием физико-химических процессов. Увлажнение глинистых грунтов, например, может стать причиной

перехода их из твердого состояния в пластичное и даже текучее. Под воздействием динамических нагрузок (вибрации, удары) грунты, взаимодействуя с содержащейся в них водой, становятся неустойчивыми. Промерзание и оттаивание их сопровождаются объемными и прочностными изменениями. Эти изменения в сочетании с ошибками и неудачными решениями при проектировании, сооружении и эксплуатации иногда приводят к катастрофическим последствиям.
В земляном полотне и его основании под действием поездной нагрузки, собственного веса и под влиянием атмосферных факторов возникают упругие и остаточные деформации. Накопление остаточных деформаций при определенных условиях эксплуатации может привести к нарушению целостности земляного полотна или отдельных его частей. Деформации могут быть постоянными и временными, развиваться медленно и равномерно или быстро и неравномерно. Бывают и внезапные деформации.

воды, выпадающей в виде атмосферных осадков, во впадинах под шпалами,

на основной площадке из-за неудовлетворительного содержания или недостаточной толщины балластного слоя, неисправности водоотводных устройств (кюветов, лотков), использования непригодных грунтов или недостаточного их уплотнения при сооружении земляного полотна.
Углубления в основной площадке земляного полотна, расположенные под шпалами, называют балластными корытами (рис. 1, а). Они образуются из-за неравномерной передачи давления от шпал на земляное полотно при недостаточной толщине балластного слоя и несущей способности грунта. По мере углубления и уширения корыта сливаются и образуют так называемые балластные ложа (рис. 1, в).
При неодинаковой плотности грунта основной площадки или из-за отсыпки земляного полотна различными грунтами балласт в менее плотных местах вдавливается, образуя так называемые балластные гнезда (рис. 1, г). Значительное местное углубление ложа называется балластным мешком (рис. 1, б). Глубина балластных лож обычно не более 1 м; гнезда и мешки развиваются в глубину до 3 м и более.

слой; 3 – глинистый грунт; 4 – контакт балласта и

глинистого грунта

б) Балластный мешок: 1 – балластный мешок; 2 – построечный профиль; 3 – выпирание грунта вследствие образования балластного мешка; 4 – глинистый грунт; 5 – контакт балласта с глинистым грунтом

в) Балластное ложе: 1 – ложе; 2 – балластный слой; 3 – глинистый грунт; 4 – контакт балласта и глинистого грунта

г) Балластное гнездо: 1 – балластное гнездо; 2 – построечный профиль; 3 – выпирание грунта вследствие образования балластного гнезда; 4 – глинистый грунт; 5 – контакт балласта с глинистым грунтом

Деформации основной площадки земляного полотна

приводит к просадкам пути, а зимой – к появлению пучин.

На участках с глубокими балластными гнездами возможны сплывы и обвалы верхней части откосов.
Балластные корыта и неглубокие ложа можно ликвидировать срезкой всего верха полотна ниже дна корыт и лож на 20–25 см и засыпкой его крупно- и среднезернистым песком или шлаком. Этот способ радикальный, но дорогой и сопряжен с перерывами движения поездов. Широкое распространение получило более дешевое осушение корыт и неглубоких лож срезкой части земляного полотна с последующей засыпкой песком (рис. 2).
Более глубокие ложа, балластные мешки и гнезда иногда осушают поперечными прорезями, заполняемыми песком (смотрите рис. 2). При большой глубине прорези стоят дорого и поэтому целесообразно отводить воду из глубоких мешков и гнезд горизонтальной дренажной трубой, которую заводят сбоку специальной машиной горизонтального бурения. Лучшие результаты при осушении гнезда достигаются забивкой с откоса наклонных металлических труб (с отверстиями в стенках).

корыт: а – на насыпи; б – в выемке
3) Двусторонняя прорезь насыпи
4) Односторонняя прорезь: а –

в насыпи с выпуском воды на откос; б – в выемке с выпуском воды в углубленный кювет

Меры борьбы с углублениями

ликвидировать корыта и ложа вырезкой загрязненного грунта и трамбованием чистого

(рис. 3).

Вырезка загрязненного балласта на станции

результате промерзания грунта и увеличения в объеме замерзающей в нем

воды. При неоднородности грунта основной площадки и различных условиях попадания воды высота поднятия грунта по длине пути неодинакова, поэтому на поверхности земляного полотна образуются неровности (бугры, впадины и перепады), называемые пучинами (рис. 4). Соответственно этому искажается и рельсовая колея. Движение по искаженной так колее становится небезопасным. Выравнивание искаженного пучинами профиля пути – очень трудоемкая работа.
Виды пучин:
поверхностные (верховые, балластные);
грунтовые (коренные).

загрязненном балласте и в углублениях основной площадки земляного полотна. Высота

этих пучин 2–4 см. Весной обычно появляются весенние пучинные просадки вследствие переувлажнения и резкого понижения несущей способности оттаивающих грунтов.
Меры борьбы с балластными пучинами и весенними пучинными просадками:
выравнивание основной площадки земляного полотна;
замена или очистка загрязненного балласта;
устранение застоя воды на земляном полотне (прочистка кюветов, срезка наслоения грунта и грязного балласта на обочинах, устранение различных впадин на основной площадке);
увеличение толщины балластного слоя.
Грунтовые пучины образуются при замерзании в пучащих грунтах воды, не только имевшейся к началу зимы в зоне промерзания, но и воды, поступающей из ниже лежащих талых слоев грунта в течение всего периода промерзания. Они появляются после поверхностных пучин при более глубоком промерзании грунта и достигают высоты 100–200 мм.
Причины появления грунтовых пучин: неоднородные грунты в промерзаемой части земляного полотна, различно увлажняемые, с неодинаковой интенсивностью пучения; бессточные неровности в глинистом грунте из-за местного недобора или перебора его при строительстве, а также из-за балластных лож, мешков и гнезд. Осадка грунтовых пучин продолжается до полного оттаивания грунта.
Основные способы ликвидации грунтовых пучин:
осушение грунта с понижением уровня грунтовых вод ниже горизонта промерзания;
теплоизоляция грунта – устройство теплоизоляционной подушки из асбестового балласта;
укладка пенопластовых плит на основную площадку земляного полотна;
подъемка пути на песчаный балласт или шлак;
замена пучинистого грунта крупнозернистым и средней крупности чистым песком.

грунтовой воды расположен выше горизонта промерзания в грунтах с небольшой

молекулярной влагоемкостью. Для этого устраивают односторонние и двусторонние подкюветные или закюветные дренажи. Глубину заложения дренажа устанавливают так, чтобы из зоны промерзания была выведена не только свободная, но и связанная с ней капиллярная вода. Из расчетной схемы двустороннего дренажа (рис. 5) видно, что глубина его заложения, считая от дна кювета,

Теплоизоляция грунта заключается в укладке под балласт материала малой теплопроводности слоем такой толщины, чтобы грунт под ним не замерзал. На дорогах РФ для этой цели используют просеянный угольный котельный шлак крупностью 2–30 мм и асбестовые отходы. Толщина врезной шлаковой подушки Z определяется расчетом в зависимости от термических характеристик шлака и глубины промерзания, но ее принимают не менее 0,4 м:

грунта основания под нагрузкой от массы насыпи и проходящих поездов,

или из-за выпирания грунта из-под основания насыпи В первом случае просадки пути исправляют подъемкой на балласт в течение всего периода уплотнения. Во втором случае отсыпают пригрузочные бермы, препятствующие выпиранию грунта. Если недостаточная несущая способность основания вызвала высокой влажностью грунта, то принимаются меры к его осушению. Просадки могут возникать также над горными выработками из-за деформации крепления шахт и штолен.

смещающихся масс. Оползневые процессы иногда распространяются на обширные районы. Оползни

могут происходить в однородных грунтах при большой крутизне склонов и откосов и в результате чрезмерного увлажнения, а также в разнородных грунтах, когда поверхность скольжения предопределена геологической структурой склона (рис. 10) и если недостаточна прочность и устойчивость ниже лежащих наклонно расположенных слоев.
Мероприятия по стабилизации оползневых участков проектируют на основе инженерно-геологических обследований индивидуально для каждого косогора.
В комплекс противооползневых мероприятий обычно включают:
уменьшение влажности грунтов оползневого склона;
планировку территорий и заделку трещин;
регулирование поверхностного и подземного стока воды;
укрепление грунтов растительным покровом или другими способами;
сооружение устройств, поддерживающих и разгружающих оползневой массив;
берегоукрепительные мероприятия.