بررسی عددی رفتار استاتیکی و دینامیکی خاکریز های راه آهن ساخته شده با ژئوفوم

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

یکی از مسائل مهم مرتبط با اجرای خطوط ریلی بر بستر های سست، مساله تامین ظرفیت باربری و کنترل نشست خاکریز متکی بر این بستر ها می باشد. عمده راهکار های ارائه شده برای حل این مشکل بر روشهای بهسازی خاک بستر از قبیل تراکم، تزریق، پیش بارگذاری، اجرای ستون های سنگی و سیمانی و ... متمرکز می باشند. از روشهای نوینی که در بخش ساخت خاکریز راه متکی بر بستر های سست بطور موفقیت آمیزی مورد استفاده قرار گرفته است می توان به بکارگیری مصالح سبک پلی استایرن یا ژئوفوم به جای خاک در خاکریز اشاره نمود. مرور ادبیات فنی نشان دهنده آنست که تا کنون تحقیق جامعی در خصوص امکان پذیری کاربرد این مصالح جهت ساخت خاکریز راه آهن متکی بر بستر های سست رسی صورت نگرفته است. لذا تحقیق حاضر با تمرکز بر دو شاخصه تاثیر گذار بر بهره برداری خط ریلی بالاستی اعم از باربری و نشست خاکریز صورت گرفته است. برای این منظور با توسعه مدل رفتاری سخت شونده خاص مصالح ژئوفوم در نرم افزار تفاضل محدودFLAC 2D به بررسی رفتار این مصالح در خاکریز راه آهن بالاستی تحت تاثیر مدل بارگذاری استاتیکی LM71 راه آهن و همچنین بارگذاری دینامیکی هارمونیک پرداخته شده و به عنوان خروجی های شاخص، پایداری خاکریز ها با ارتفاعات مختلف و همچنین میزان نشست آنها مورد بررسی قرار داده شده است. در عین حال با توجه به خروجی های بدست آمده از مدل عددی، با استفاده از رگرسیون چند متغیره، رابطه ای تحلیلی میان نشست استاتیکی و دینامیکی با پارامتر های شکل پذیری، چسبندگی بستر ، پارمتر های شکل پذیری ژئوفوم ، ارتفاع خاکریز و بار محور قطار برقرار شده است. در بخش پایانی با توجه به محدودیت موجود در نشست کلی خاکریز راه آهن، دامنه مجاز بکار گیری این مصالح در خاکریز استخراج شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

INVESTIGATION NUMERICAL BEHAVIOR STATIC AND DYNAMIC EMBANKMENTS OF RAILWAY CONSTRUCTED BY GEOFOAM

نویسندگان [English]

  • M. Esmaeili
  • V. Khalilian
mm
چکیده [English]

One of the most important problems related to performing railway on soft subgrade, is the problem of bearing capacity and embankment controlling settlement relied on these subgrades. The most provided concentrated solutions to solve this problem on improvement methods is based on ground soil such as compaction, injection, preloading, performing stone and cement columns. One of the new methods in which used in building way and roadway based on soft embankment used successfully, it can be mention to usage of light material of poly styrene or geofoam instead of soil in embankment. The literature show that till now there is no wide research about the possibility of using this material to build the embankment of Railway in soft subgrades. Therefore this research, focusing on two effective index on usage of Railway ballast on serviceability such as bearing and settlement embankmentand. To this end, with developing behavior model (hardening) specially geofoam material in finite difference software in FLAC2D, to investigated behavior of this material on ballast Railway embankment effected by static loading model of LM71and also Harmonic dynamic loading and as index out put, stability of embankment with difference heights and also the counter of their settlement is investigated, in additional to, by out puts from numerical model, using multivariable regression, the relation closed form analysis between settlement of static and dynamic with ductility, cohesion of ground, and ductility of geofoam parameters, embankment height and train axle load is derived. At final part, as for as the limitation in general settlement in rail way embankment, usage allowable domain of this material is drived.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soft subgrade
  • Geofoam
  • Railway Embankment
  • Bearing capacity
  • settelment
  • static loading
  • dynamic loading

 

[1]   Raja V.R “Ground Improvement Technical for Railway Embankments” keller (M) sdn. Bhd. Malaysia. Technical paper 10-59E. (2004)

[2]   Eriksson, L., and Trank, R., “Properties of Expanded Polystyrene, Laborator Experiments”, Swedish Geotechnical Institute, Linköping, Sweden. (1991)

[3]   “EPS.” Expanded Polystyrol Construction Method Development Organization, Tokyo, Japan 310 pp. (1993)

 

[4]   Horvath, J. S., “Geofoam Geosynthetic”, , Horvath Engineering, P.C., Scarsdale, NY 229 pp (1995)

[5]   Sun, M.C., , “Engineering Behavior of Geofoam (Expanded Polystyrene) and Lateral PressureReduction in Substructures”, Master’s Thesis, Syracuse University, New York. (1997)

[6]   Duskov, M , ‘’Material Research on EPS-20 and EPS-15 under Representative condations in Pavement Structure’’ , Geotextiles and Geomembranes, vol. 15, NOS.1, 2, and 3, pp. 147-181 , ( 1997)

[7]   G.A. Athanasopoulos, P.C. Pelekis and V.C. Xenaki,  ‘’Dynamic Properties of EPS Geofoam’’, Graduate Student, Department of Civil Engineering, University of Patras, Greece, (1999)

[8]   Elragi, A., “Selected Engineering Properties and Applications of EPS Geofoam”, Ph.D. Thesis, State University of New York, Syracuse, N.Y ) 2000(

[9]   Bartlett, S., Negussey, D.,Kimble, M., and Sheeley, M.’’Use of geofoam as super-lightweight fill for I-15 reconstruction.’’ Proc., Transportation Research Board 79th Annual Meeting, Transportation Research Board, Washington, D.C, (2000)

 

[10]  Negussey, D., Stuedlin, A. W., Bartlett, S. F., and Farnsworth, C. _2001_. “Performance of geofoam embankment at 100 South, I-15 reconstruc project, Salt Lake City, Utah.” Proc., EPS Geofoam, 3rd Int. Conf., Salt Lake City, Utah, 22.

[11]  Newman , Bartlett, Lawton,  ‘’Numerical Modeling of Geofoam Embankments ‘’, JOURNAL OF GEOTECHNICAL AND GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING, (2010)

[12]  Gan , Tan, “SOME CONSTRUCTION EXPERIENCES ON SOFT SOIL USING LIGHT WEIGHT MATERIALS”, 2nd International Conference on Advances in Soft Soil Engineering and Technology, Putrajaya, Malaysia. (2003)

[13]  Miki, G. “EPS construction method in Japan.” Proc., Int. Symp. on EPS Construction Method, Tokyo, 1–7. (1996)

[14]  ASTM c 578, “Standard Specification for Rigid, Cellular Polystyrene Thermal Insulation.” Vol. 04.06, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA (2000)

[15]  Stark, T. D., Arellano, D., Horvath, J. S. and Leshchinsky, D. “ Geofoam Application in the Design and Construction of Highway Embankments.”, NCHRP Web    Document 65. - Natl. Coop. Hwy. Res. Prog. Proj. No. 24-11. (2004)

[16]      نشریه شماره 301 " مشخصات فنی عمومی روسازی راه آهن ". سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور.

[17]  Itasca Consulting Group, Inc. FLAC: Fast Lagrangian analysis of continua: user’s guide, Itasca Consulting Group, Inc., Minneapolis, Minn. (2005a)

[18]      نشریه شماره 394 " دستورالعمل طراحی و نظارت بر روسازی راه آهن سریع السیر ". سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور.

[19]      سید مجد الدین حسینی " دینامیک خاک " موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، زمستان 1372

[20]  G.Degrand, "Free-Field vibrations during the passage of a high-speed train: experimental results and numerical predictions, in noise and vibration from high-speed trains", edited by v.v.krylov, Thomas Telford, London, PP.285-314. (2001)