Wpływ przepuszczalności gruntu na stateczność nasypu kolejowego

• Autorzy: Tamaka S.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.65

Warianty tytułu

EN

The influence of permeability of soil on the stability of railway embankment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Woda, która pojawia się w obszarze nasypu kolejowego lub drogowego wywiera ogromny wpływ na stan techniczny budowli, zwłaszcza na jego stateczność. W artykule przedstawiono przyczyny obecności wody w sąsiedztwie budowli ziemnych pochodzenia naturalnego (związanego z obiegiem wody w przyrodzie) oraz spowodowanej działalnością człowieka. Wskazano główne przyczyny powstawania zalewisk na terenach górniczych. Przedmiotem numerycznej analizy był model 2D rzeczywistego nasypu kolejowego, którego geometrię oraz parametry materiałowe przyjęto na podstawie udostępnionej dokumentacji projektowej. W trakcie analizy, wykonanej w programie Z_Soil, badano stateczność nasypu, wariantując warunki jego funkcjonowania (praca nasypu w przypadku braku wpływu wody na konstrukcję ziemną oraz w warunkach podtopienia). Wobec stwierdzonej niestateczności nasypu w warunkach suchych, opracowano koncepcję wymiany gruntu. Następnie oszacowano stateczność tak wzmocnionego nasypu w warunkach podtopienia. Z uwagi na degradujący wpływ wody na nasyp przeanalizowano możliwość poprawy jego stateczności przez zastosowanie materiałów o różnej przepuszczalności oraz różnych modułach odkształcenia. Nasypy budowane z materiału bardziej przepuszczalnego wymagają uzyskania wyższego modułu odkształcenia. Wyniki analiz przedstawiono w postaci wektorów przepływu oraz map przemieszczeń i naprężeń.

EN

Water, which appears in the area of the construction of the railway or road embankment has a significant impact on condition of structure, especially on its stability. The article presents a natural causes of water presence in the vicinity of soil structure. There is also explained presence of water caused by human activities. Author indicated the main causes of emergence the flood plain in areas of mining and presented key issues related to the design of soil structures. The main aim of the study was to analyze the numerical models of railway embankment in several different variants. Author used the computer program Z_Soil for investigation. There were carried out numerical analysis of railway embankment, which geometry and geotechnical parameters were consistent with project. The embankment is not stable, for this reason there was proposed the replacement the soil for better one. Numerical analysis confirmed that the embankment after exchanging soil is stable, but when there is an additional water load it stopped to be. Additionally, there was carried out numerical analysis of the embankments which are made of materials of different permeability (different permeability coefficient) has been carried. In both cases the embankment is not stable. Next, author performed the minimum valuesof module, which make the embankments stable. Based on the numerical analysis assessed the impact of soil permeability on the stability of the railway embankment. Embankments which are built with more permeable soil work better, existing vertical displacements and stresses are lower, the structures are more resistant to water load.

Słowa kluczowe

PL

nasyp kolejowy; podtopienie; model numeryczny; współczynnik stateczności; przepuszczalność wody; współczynnik przepuszczalności; model konstytutywny; moduł Younga

EN

railway embankment; flooding; numerical model; stability factor; water permeability; permeability coefficient; constitutive model; Young's modulus

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 3/I
• Strony: 347--359
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Tamaka S.

• Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa

Bibliografia

• [1] Dokumentacja geologiczno – projektowa linii kolejowej E30 Jaworzno Szczakowa – Trzebinia w km 27+800 linii 133
• [2] Glinicki P. S.: Geotechnika Budowlana, Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok 1990 r.
• [3] Gryczmański M.: Wprowadzenie do opisu sprężysto-plastycznych modeli gruntów, Polska Akademia Nauk, Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Warszawa 1995 r.
• [4] Instytut Techniki Budowlanej: Wymagania techniczne dla obiektów budowlanych wznoszonych na terenach górniczych, Instrukcje, Wytyczne, Poradniki nr 364-2007.
• [5] Madej J.: Metody sprawdzania stateczności zboczy, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności WKŁ. Warszawa 1981 r.
• [6] Ministerstwo Infrastruktury: Prognoza oddziaływania na środowisko projektu master planu dla transportu kolejowego w Polsce do 2030 roku, Warszawa, sierpień 2008 r.
• [7] Pisarczyk S.: Grunty nasypowe. Właściwości geotechniczne i metody ich badania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2004 r.
• [8] Rosikoń A.: „Budownictwo komunikacyjne na terenach objętych szkodami górniczymi”. Wyd. Komunikacji i Łączności WKŁ, Warszawa 1979 r.
• [9] Strycharz B. i in.: Funkcjonowanie nawierzchni drogowych w warunkach górniczych deformacji terenu. Materiały 52. Konferencji Naukowej Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB „Krynica 2006”, T.4, Gdańsk – Krynica, 2006 r
• [10] Tamaka S.: Modelowanie numeryczne nasypu kolejowego zagrożonego podtopieniem. Materiały konferencji doktorantów „Wiedza i eksperymenty w budownictwie”, Wyd. Pol. Śl., Gliwice 2014 r.
• [11] Zydroń T.: Orientacyjne wartości współczynników filtracji. Materiały pochodzące ze strony internetowej Katedry Inżynierii Wodnej i Geotechniki, Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie: http://149.156.33.48/~tymzydr/wsp_k10.pdf (dostęp 28.02.2013 r.).
• [12] Załącznik do zarządzenia Nr 9/2009 Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 4 maja 2009 r. - Warunki utrzymania podtorza kolejowego; Id-3, Warszawa 2009 r.
• [13]http://www.gazetalubuska.pl/apps/pbcs.dll/article?AID=/20100809/POWIAT/181639558&template=artpicture&sectioncat=artpicture (dostęp 08.09.2012r.).