Обеспечение несущей способности земляного полотна из лёссовидных грунтов при высокоскоростном движении поездов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНИЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

Факультет: «Строительный»

Кафедра: «Управление и технология строительства»

ЭРГАШЕВ УЛУГБЕК ЭРКИНЖОН УГЛИ

Обеспечение несущей способности земляного полотна из лёссовидных грунтов при высокоскоростном движении поездов

Магистерская диссертация

по направлению 270800 Строительство

Научный руководитель: А.Ф. Колос, к.т.н., доцент

Рецензент: А. М. Абдукаримов, к. т н.

Допущено к защите:

Заведующий кафедрой: А.Ф. Колос, к.т.н., доцент

Санкт-Петербург

2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Понятие о лёссовых и лёссовидных грунтах и их основные физико-механические свойства

1.1.1 Физико-механические свойства лёссовых грунтов

1.1.2 Физико-механические свойства лёссовидных грунтов

1.2 Опыт строительства и эксплуатации земляного полотна в районах распространения лёссовых и лёссовидных грунтов

1.3 Вибродинамическое воздействие на грунты земляного полотна железных дорог

1.3.1 Характеристика колебательного процесса грунтов

1.3.2 Изменение прочностных свойств грунтов под влиянием вибродинамических нагрузок

1.4 Выводы по главе I

1.5 Цель работы и задачи исследования

2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГРУНТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДОВ

2.1 Определение напряжений

2.2 Определение амплитуд колебаний

2.2.1 Теоретические основы расчета амплитуд колебаний грунтов основной площадки железнодорожного земляного полотна

2.2.2 Исходные данные и результаты расчета

2.3 Выводы по главе II

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЁССОВИДНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОВЫШЕННЫХ ВИБРОДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

3.1 Физические свойства исследуемого грунта

3.2 Лабораторная установка для исследования грунтов при вибродинамических нагрузках

3.2.1 Моделирование работы грунта

3.2.2 Конструкция прибора

3.3 Методика подготовки и испытания грунтов

3.4 Влияние вибродинамического воздействия на прочностные характеристики лёссовидной супеси

3.5 Выводы по главе III

4. ТЕОРИЯ РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ, ОТСЫПАННОГО ИЗ ЛЁССОВИДНЫХ ГРУНТОВ С УЧЕТОМ ВИБРОДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

4.1 Общие сведения

4.2 Теоретические основы определение прочности основной площадки земляного полотна, отсыпанного из лёссовидных грунтов при высокоскоростном движении поездов

4.2.1 Вывод системы уравнений

4.2.2 Алгоритм определения несущей способности земляного полотна

4.3 Исследование несущей способности земляного полотна, из лёссовидных грунтов при высокоскоростном движении поездов

4.3.1 Пример расчета несущей способности основной площадки земляного полотна, отсыпанного из лёссовидной супеси

4.4 Исследование влияния различных факторов на несущую способность основной площадки насыпей, сложенного лёссовидными супесями

4.4.1 Влияние состояние (показателя консистенции) лёссовидной супеси на несущую способность основной площадки

4.4.2 Влияние параметры конструкции насыпи на несущую способность основной площадки

4.5 Обоснование конструктивных решений при обращении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч

4.5.1 Устройство защитного слоя на основной площадке земляного полотно

4.5.2 Устройство армированного защитного слоя

4.6 Выводы по главе IV

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в тенденциях и направлениях дальнейшего развития железнодорожного транспорта в Республике Узбекистан предусматривается расширение сети скоростного и введение высокоскоростного движения поездов. Увеличение скорости ведет к уменьшению времени «в пути», что значительно притягивает пассажиров. Скоростные и высокоскоростные магистрали необходимы для экономического роста не только железнодорожной отрасли, но и всей страны в целом.

Введение высокоскоростного движения поездов на сети железных дорог Узбекистана тесно связано с обеспечением необходимого уровня надежности железнодорожного пути, в том числе земляного полотна, как его несущей конструкции.

Земляное полотно высокоскоростных железных дорог, как и все другие сооружения и обустройства, должно обеспечивать непрерывную работу большой динамической системы - железнодорожного пути. Для этого необходимо строга соблюдение ряда требований, основными из которых является: прочность, устойчивость, стабильность, минимальная деформируемость, долговечность, ремонтопригодность, минимизация затрат на сооружение и содержание.

Реализация этих требований при проектировании земляного полотна обеспечивается за счет достижения заданных параметров по первой и второй группам предельных состояний - по прочности и деформируемости. При этом неизбежным становится учет влияния вибродинамического воздействия от проходящих поездов на изменение свойств грунтов, из которых слагается земляное полотно, особенно если оно возведено из лёссовидных грунтов. Кроме того, должна учитываться влияние на земляное полотно природно-климатических факторов.

В настоящее время прочность земляного полотна определяют по результатам анализа его напряженно-деформированного состояния. При этом обычно считают, что прочность обеспечена, если на основной площадке теле полотна отсутствуют зоны пластических деформаций грунтов. Такой подход к расчету прочности земляного полотна высокоскоростных железных дорог иногда представляется как оценка несущей способности полотна или его основания. Очевидно, что это дает некоторое, довольно грубое приближение к истинному определению несущей способности земляного полотна высокоскоростных железных дорог. Тем не менее, подобные методологические приемы широко применяется как в России, так и в других странах мира, что объясняется сложностью решения задачи теории предельного равновесия о несущей способности земляного полотна особенности в динамической постановке. Теоретически доказано и практически подтверждено, что земляное полотно высокоскоростных магистралей при кажущейся конструктивной простоте, является сложным инженерным сооружением, работающим в тяжелых климатических, геологических и гидрогеологических условиях, а также испытывающим динамическое и вибродинамическое воздействия от проходящих поездов.

Цель работы: Разработка методики расчета несущей способности насыпей, отсыпанных из лёссовидных грунтов, с учетом характера распространение амплитуд колебаний в теле полотна и снижения прочностных свойств лёссовидных грунтов под влиянием вибродинамической нагрузки, возникающей при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч в условиях Республики Узбекистан.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Спрогнозировать параметры вибродинамического воздействия на грунты земляного полотна при высокоскоростном движении поездов.

2. Определить прочностные характеристики лёссовидных грунтов при действии повышенной вибродинамической нагрузки, возникающей при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

3. Скорректировать методику расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанных из лёссовидных грунтов, с учетом вибродинамического воздействия, возникающего при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

4. Разработать рекомендации по конструкциям земляного полотна из лёссовидных грунтов при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

Методика исследований. Для решения поставленных задач выполнялись лабораторные и теоретические исследования. При разработке основных принципов предлагаемой методики использовались результаты в основном российских ученых в области механики грунтов земляного полотна железных и автомобильных дорог, опыт их эксплуатации.

Значительная часть результатов получена на основе многовариантных расчетов, на ЭВМ по оценке влияния свойств лёссовидных супесей на несущую способность основной площадки земляного полотна, воспринимающего вибродинамическую нагрузку.

Научная новизна.

1. Определен уровень вибродинамического воздействия на основной площадке земляного полотна, отсыпанного из лёссовидной супеси, при высокоскоростном движении поездов.

2. Выявлен характер изменения прочностных свойств лёссовидных супесей под влиянием вибродинамической нагрузки, возникающей при скорости 200 - 250 км/ч.

3. Разработаны и обоснованы конструктивные решения земляного полотна из лёссовидной супеси при обращении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

Практическая ценность работы Практическую ценность представляют результаты исследований по обоснованию конструкции насыпи из лёссовидных грунтов. Представленные варианты конструкции земляного полотна можно рекомендовать к применению.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем составляет 112 страниц машинописного текста, в том числе 98 страниц основного текста, 40 рисунков, 4 таблиц, 5 приложения. Список литературы включает 67 наименований работ из них 3 на иностранном языке.

1. СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Понятие о лёссовых и лёссовидных грунтах и их основные физико-механические свойства

Лёссовыми грунтами называют неслоистую породу четвертичного возраста, близкую по механическую составу к пылеватым суглинкам и супесям. В ее составе преобладающей является фракция пыли, частицы крупнее 0,25 мм обычно отсутствуют. Характерными особенностями лёссовых пород является высокая пористость, наличие крупных, видимых простым глазом пор и значительное содержание карбонатов кальция, магния и других солей [17].

Большое распространение имеют грунты, похожие на лёссовые породы, но отличающиеся от него теми или иными признаками. Так, одни, аналогичные по внешнему виду породы могут содержать крупнозернистый песок или гальку, другие - лишь весьма незначительное количество карбонатов или могут иметь пониженную пористость. Подобные породы обычно называются лёссовидными. Нельзя не отметить, что отсутствие определенных критериев отделения лёссовых от лёссовидных грунтов часто приводит к тому, что одинаковые по составу и свойствам породы получают различные названия и, наоборот, различные породы могут быть названы одинаково [17].

Лёссовые грунты - это желтого, серовато-желтого цвета, характеризующийся высокой пористостью 45 - 60%, с видимыми невооруженным глазом вертикальными, слабо изгибающимися и прерывистыми канальцами диаметром от долей до 5 мм. Вещественный состав и структурно-текстурные особенности лёсса отличаются хорошо выраженной однородностью и имеет типичные для лёсса литолого-минералогические показатели. Он на 10 - 20 % состоит из растворимой части и на 80 - 90% из нерастворимого остатка. Гранулометрическое распределение обломочной составляющей породы 30 - 55% алевритовых частиц, песчаных до 5% и глинистых до 35%. Легкая фракция представлена кварцем 52,2%, полевыми шпатами 17,2%, обломками различных пород 23,6%, долями или единицами процентов биотита, иногда до 10 - 12%. В тяжелой фракции, составляющей около 3%, выделяются роговая обманка, эпидот, цоизит, анатаз, лейкоксен, циркон, магнетит и др. Глинистая фракция представлена преимущественно терригенной диоктаэдрической гидрослюдой в верхней части разреза, а в нижней - появляется смешаннослойная гидрослюда-монтмориллонит [2, 4, 14, 35].

Лёссовидные грунты окрашены в желтовато-серый и желтовато-светло-коричневый цвет, иногда с белыми крапом и выцветами солей на поверхности - гипса и тенардита. Основная масса пород на 15,3 - 24,6% состоит из растворимого вещества, представленного в основном карбонатами и в меньшей степени сульфатами. Количество нерастворимого вещества колеблется от 75,4 до 84,7 %. По гранулометрическому составу кластический материал состоит из алевритовой 38,3 - 50,3% и глинистой фракции 34,4 - 37,1%. Легкая фракция: кварца 54,1 - 75,0%, полевых шпатов 5,9 - 27,8%, слюды 0,6 - 7,0%. Акцессорные минералы: ильменита-магнетита 21 - 32%, эпидота-цоизита 35 - 40%, роговой обманки 11 - 18% и в незначительных количествах присутствуют анатаз, лейкоксен, циркон, турмалин, апатит. Глинистая составляющая лёссовидных пород пролювия более полиминеральная - на возвышенных участках преобладает терригенная гидрослюда, вблизи выходов палеозойских отложений с развитыми на них корами выветривания появляется каолинит, а в пониженных участках рельефа увеличивается роль аутогенного монтмориллонита со смешанно-слойными переходными модификациями от гидрослюды к монтмориллониту [2, 14, 17, 18].

Сравнение состава лессовых и лессовидных пород показывает, что переотложение обломочного материала, в том числе эолового, приводит к потере существенной части неустойчивых минералов - особенно темно- цветных, таких как роговая обманка, биотит. По изменению количества кварца в породах разных генетических типов от меньшего к большему складывается такой последовательный ряд: эоловые - делювиальные - пролювиальные - аллювиальные - озерные [17].

Для лёссовых и лёссовидных грунтов считается характерным наличие крупных, хорошо различимых простым глазом пор, так называемых макропор, частично представляющих цилиндрические трубочки, возникновения которых связано с влиянием растительности. Однако, в действительности макропористость нельзя считать особенностью всех лёссовидных пород. Следует отметить, что крупные поры отсутствуют у многих разновидностей лёссовидных грунтов. Подобные поры иногда не встречаются и в лёссовых грунтах. Весьма существенно то, что эти породы обладают высокой пористостью и при отсутствии макропор [17].

1.1.1 Физико-механические свойства лёссовых грунтов

Внешними признаками лессовых грунтов являются: видимая на глаз пористость (макропористость), обусловленная наличием тонких, более или менее вертикальных канальцев, способность держать откосы выемок вертикальными при их значительной высоте, быстрая размокаемость в воде и просадочность [15].

Особенности механических свойств лёссовых пород зависят от их литологического и минералогического состава, агрегированности глинистых частиц, степени и характера засоления, емкости поглощения, состава обменных катионов, а также от химического состава и концентрации увлажняющей жидкости.

По химическому составу главными составными частями лессовых грунтов являются: силикаты - от 27 до 90%, глинозем - от 4 до 20% и углекислый кальций - от 6 до 67%. Водные вытяжки лессовых грунтов содержат в различных соотношениях следующие водорастворимые соли: карбонаты и хлориды натрия, карбонаты кальция и магния, сульфаты кальция [14].

Просадочные свойства лессовых грунтов при замачивании тесно связаны с их химико-минералогическим составом и строением, определяющими структурные особенности пород, сформировавшиеся в процессе их образования просадки при увлажнении толщи лессовых грунтов объясняют растворением цементирующей воды [15].

Плотность лёссовых грунтов в природном состоянии изменяется от 1,28 до 2,11 г/см3 и зависит от влажности. Лёссовые грунты с плотностью скелета менее 1,55 г/см3 и залегающие выше подземных вод обычно являются просадочными [15].

Для лёссовых грунтов характерно наличие макропор, которые достигают несколько миллиметров в диаметре. Они составляет 6 - 8% от общего объема пор. Суммарная пористость лессовых грунтов варьируется в пределах 0,30 - 0,66 [15].

Влажность на границе раскатывания лёссовых грунтов является границей, при достижении которой наблюдается резкое снижение сопротивления сдвигу грунтов и понижение модуля деформации. Как правило, значение границы раскатывания находится в пределах 0,12 - 0,18. Величина влажности на границе текучести для лессовых грунтов изменяется в основном от 0,22 до 0,34 [15].

При исследовании прочностных свойств лёссовых грунтов определяют прочностные характеристики угол внутреннего трения и удельное сцепление для трех состояний грунта: для грунта природной влажности, если влажность грунта больше или равна влажности на границе раскатывания; для грунта в процессе проявления просадки при замачивании и для грунта водонасыщенного. Выбор состояния лёссового грунта при исследовании его прочностных свойств определяется конкретными условиями решения инженерных задач.

Для лёссовых грунтов при изменении влажности от 0,07 до 0,11 величина угла внутреннего трения находится в пределах 27 - 31°, а удельное сцепление - 25 - 40 кПа. Сопротивление сдвигу лёссового макропористого грунта при его полном водонасыщении снижается в несколько раз (угол внутреннего трения - в 1,5 - 2 раза, сцепление - до 10 раз и более). Следует отметить, что после завершения процесса просадки значения прочностных характеристик постепенно возрастают [15].

1.1.2 Физико-механические свойства лёссовидных грунтов

Высокое содержание пылеватых частиц, при почти полном отсутствии фракции крупнее 0,25 мм, являются характерными особенностью лёссовидных грунтов вообще и просадочних их разностей, в частности. Последним присуще изменчивое количество глинистых частиц, обычно колеблющееся в пределах от 2 до 15% и большое количество (до 70%) частиц, размером 0,25 - 0,01 мм [17, 18].

В лёссовидных грунтах характерно значительное нарушение их связности при увлажнении, поэтому следует ожидать, что это их особенность может быть обусловлена физико-механическими свойствами. Агрегаты частиц в этих грунтах должны отличатся малой водоустойчивостью, распадаться на составные элементы в результате даже кратковременной обработки водой. В связи с этим увеличение продолжительности воздействия воды, например, при кипячении, не может вызвать резкого увеличения количество глинистых частиц или уменьшения пылеватых и песчаных. Коэффициент водоустойчивости агрегатов лёссовидных грунтов колеблется в пределах от 0,14 до 0,66 [18].

При рассмотрении вопроса о возникновении недоуплотненного состояния лёссовидных грунтов нельзя игнорировать возможного влияние состава пород. Это обстоятельство является тем более очевидным, что решающие в приобретении породами склонности к просадкам играет их минералогический состав. Так, например, высказывали мнение о том, что лёссовидный грунт, содержащий монтмориллонит (независимо от условий образования, величины пористости и т. п.), является непросадочным, а не содержащий его - просадочным [17, 18].

Основную роль в возможности возникновение недоуплотненного состояние играют условия уплотнения, иными словами, среда (наличие воды или ее отсутствие), которая окружает частицы пород.

Результаты многих исследований показывают, что просадки лёссовидных грунтов, вопреки установившимся на этот счет взглядам, происходит при влажности, не только не отвечающей сколько-нибудь близкому к полному заполнению пор, но обычно значительно меньшей величины нижнего предела пластичности и близкой к максимальной молекулярной влагоемкости. Известно, что подобная влажность является «оптимальной» для достижения предельного уплотнения грунтов [18].

По химическому составу основным компонентом лёссовидных грунтов является кремнекислота, содержащие которой превышает 60%, остальные компоненты содержит: кварц - от 62 до 65%, глинозем - от 14 до 24%, гематит - от 3 до 24% и углекислый газ - от 2 до 4% [18].

Плотность лессовидных грунтов в природном состоянии изменяется от 1,78 до 2,20 г/см3 и зависит от влажности. Объемный вес скелета лёссовидных грунтов колеблется в пределах от 1,55 до 1,68 [35].

Для лёссовидных грунтов, особенно просадочных их разностей, характерна значительная рыхлость сложения, присущая не отдельным зонам, а всей верхней части толщи эти грунтов, до значительной - 12 - 14 и более метров - глубины. Пористость лёссовидных грунтов в зависимости глубины колеблется в пределах от 42 до 50% [17].

Сопротивление лёссовидных пород сдвигу зависит от ряда факторов, из которых главными являются плотность и влажность. Многочисленные определения расчетных величин углов трения показали, что их значения колеблются в зависимости от прилагаемого нормального давления и влажности в пределах от 5 до 31°. Сцепление изменяется от 0 до 0,42 кг/см2 [35].

1.2 Опыт строительства и эксплуатации земляного полотна в районах распространения лёссовых и лёссовидных грунтов

грунт колебание железнодорожный полотно

Лёссовые и лёссовидные грунты широко применяются в качестве материала для возведения различных земляных сооружений, например, насыпей железных и автомобильных дорог, плотин, дамб и т. п. Как материал эти породы используется после более или менее полного разрушения природной структуры, т. е. после потери ими в какой-то мере сцепления упрочнения. При оценке лёссовых и лёссовидных грунтов как материала на первый план выдвигаются, данные о механическом и минералогическом составе пород, естественной их влажности, наличии в них водорастворимых солей, пластичности, о механических свойствах пород в состоянии нарушения структуры и т. п. Можно отметить, что содержание водорастворимых солей в количестве 5 - 7% от веса породы не может мешать ее использованию в качестве материала для отсыпки земляных сооружений [17].

При строительстве земляных сооружений из лёссовых и лёссовидных пород, приходится решать следующие вопросы: выявления геологических условий залегания лессовой толщи в целях проектирования размещения карьеров, а также подсчета запасов этих пород; выбор метода укладки; выявление оптимальных условий уплотнения лёссовых и лёссовидных пород;

установления свойств уплотненных лёссовых и лёссовидных пород.

Решение первого вопроса сводится к применению методов и приемов разведки лёссовых и лёссовидных пород как естественных строительных материалов.

Выбор метода укладки зависит от комплекса условий: типов механизмов, источников водоснабжения, особенностей грунтов, типов сооружений и т. п. [35].

Лёсс, подвергшийся просадочным деформациям, называют обычно деградированным. Деградированный лёсс и лёссовидные грунты, как правило, менее просадочны и более плотны, чем типичные, недеградированные лёссы. Однако деградированные лессы, а также те из лессовидных грунтов, в которых, как и в деградированном лёссе, в той или иной степени разрушены структурные макропоры, склонны к сплывам и требуют пологих откосов (обычно 1:1,5) и особое внимание обращают на тщательность покрытия откосов дёрном или другими видами одежд, предохраняющими откосы от инфильтрации в них воды и от непосредственного размыва обнаженной поверхности.

Основной площадке выемок, сложенных из лёссовидных грунтов и особенно из лёссов, следует обеспечить надлежащую плотность грунтов. При необходимости её надо тщательно специально уплотнить укаткой или другими способами, чтобы обеспечить достаточную её несущую способность [62].

На рис. 1.1 показано устройства выемки в сухих лессах в условиях засушливого климата Средней Азии. Полки за кюветом обычно устраивают для того чтобы мелкие осыпи, шелушение и незначительные сколы грунта с поверхности откосов, а также потеки не попадали в кювет, а своевременно удалялись с полок. Ширина закюветной полки - 1 м при глубине выемки H < 6 м и 2 м при H = 6 ч 12 м. Расстояние а = Н + 10, со стороны будущего пути оно увеличивается на 4,1 м [63].

В районах с сухим климатом при недостаточной устойчивости близких к вертикальным откосам глубоких выемок устраивают по высоте полки через каждые 5 - 7 м шириной 1,5 м с поперечном уклоном в сторону пути 0,03. Полкам придается продольный уклон от середины выемки в обе стороны (рис. 1.2) [3].

В лёссовидных грунтах и в лёссах в условиях влажного климата (обычно со среднегодовым количеством осадков более 500 мм), откосам придается уклон 1:1,5 (рис. 1.3), а при необходимости и положе (большое значение в правильном выборе крутизны откосов в данной местности имеет изучение состояния и крутизны естественных склонов, имеющихся откосов и т. п.), при поперечном уклоне местности более 1/3 крутизна откосов устанавливается по результатам инженерно-геологических обследований с учетом физико-механических характеристик грунтов. В обоснованных случаях могут быть допущены более крутые откосы. Закюветные полки не устраиваются при высоте откосов до 2 м [63].

Во избежание деформаций основной площадки земляного полотна необходимо уплотнять с профилировкой верхний слой лёсса, чтобы сделать его практически водонепроницаемым. Толщина уплотненного слоя должна быть не менее 0,15 - 0,25 м, а коэффициент уплотнение - не менее 0,98. Кюветы и другие канавы по тем же соображениям устраивают вдавливанием грунта, а не его вырезкой и надежно защищают от инфильтрации воды из канав в грунт. Устройства банкетов и забанкетных канав в лёссах не допускают [63].

Для предупреждения просадок в толще лёсса, вызванных инфильтрацией воды, дно и откосы водоотводов должны быть покрыты слоем гидроизоляции (битум, асфальтовая мастика, гидрофобный цементогрунт и др.) с учетом допускаемых скоростей течения.

Для зашиты от размыва устраивают монолитные бетонные или сборные железобетонные покрытия с заделкой швов между сборными плитами битумом или асфальтовой мастикой [3].

В случае слоистости лёсса и лёссовидных грунтов, при которой возможны сползания масс грунта по поверхностям контактов слоев, особенно при насыщении грунта у поверхностей контактов водой, попадающей или путём инфильтрации поверхностных вод или вследствие притока грунтовых вод, должны быть приняты меры против возможных деформаций. С этой целью для предотвращения от фильтрации воды в грунт принимает надлежащие меры в виде уплотнения поверхностного слоя грунта с нарушением его структуры.

Защита от фильтрации производится на полосе земли достаточной ширины, однако в целях перехвата воды, попавшей в грунт посредством инфильтрации с поверхности, лежащей за пределами защищенной полосы, в случае необходимости должен быть устроен перехватывающий эту воду дренаж.

Расстояние этого дренажа от полевой бровки выемки (рис. 1.4) должно быть таким, чтобы масса грунта, лежащая осушенной после устройства дренажа на поверхности контакта, служила достаточным естественным упором, препятствующим смещению грунта, расположенного выше дренажа.

Полоса земли, защищенного от инфильтрации поверхностной воды в грунт, должна перекрывать место расположения дренажа (рис. 1.4).

В пересеченной местности во избежание оврагообразования следует производить покрытие полосы отвода надёжной одеждой, защищающей от размывного действия поверхностной воды даже в тех случаях, когда предохранения от инфильтрации воды не требуется.

В этих же случаях бывает целесообразно вместо устройства канав, перерезывающих травянистый покров и почву и открывающих рыхлых лёсс, делать водоотводные валики, соответственно укрепленные (рис. 1.5).

Насыпи из рыхлённых лёссов и лёссовидных грунтов должны подвергаться тщательному послойному уплотнению при их отсыпке, так же как и их основания, если они имеют такой же грунт.

Следует при определении допустимой крутизны откосов учитывать высокую гигроскопичность пылеватых карбонатных грунтов (рыхленные лёссы и лёссовидные грунты), вследствие которой обычно поверхностные слои грунта имеют повышенную влажность.

При возведении насыпи из лёссов и лёссовидных грунтов на заболоченных участках и вообще при большой влажности грунтов основания при неблагоприятном режиме грунтовых вод во избежание капиллярного поднятия воды из основания в тело насыпи производят или необходимое осушение основания или в основании насыпи укладывает слой хорошо дренирующего грунта, в котором заканчивается капиллярное поднятия воды. Толщину этого слоя следует назначать не менее 1,0 м и, во всяком случае, не менее 0,5 м (во избежание перемешивания при устройстве насыпи дренирующего грунта с грунтом остальной части насыпи). Этот слой носит название капилляропрерывателя. Однако при этом должны быть приняты меры против попадания в тело насыпи сверху и с боков недопустимого количество воды, которое может скопиться в насыпи в виде капиллярно-сеточной воды, удерживаемой менисками над капилляропрерывателем. Вместо капилляроперрывателей в основании насыпей может быть устроена надёжная гидроизоляция (рис. 1.6).

Устройство подтопляемых насыпей из лёссов и лёссовидных грунтов следует избегать. При невозможности этого насыпи проектируют с бермами или же отсыпают в пределах подтопления (с учётом капиллярного поднятия и влияния волн) из хорошо дренирующего грунта.

Поверхности откосов должны быть тщательно предохранены от размывов и инфильтрации в грунт поверхностной воды [62].

В районах искусственного орошения вследствие образования стабильного водоносного горизонта происходит замачивание толщи просадочных лёссов с резким снижением их прочностных свойств. Это вызывает нарушение устойчивости не только вертикальных откосов существующих выемок, но и основной площадки земляного полотна.

На таких участках рекомендуется уположение откосов с приданием им ступенчатого очертания, обоснованное расчетами их устойчивости, исходя из прочностных характеристик водонасыщенного лёссового грунта. Стабильность основной площадки земляного полотна достигается в результате понижения уровня грунтовых вод под кюветными дренажами. В случае заплывания кюветов необходимо их замена железобетонными лотками типовой конструкции [3].

Анализ многочисленных аварий различных сооружений, расположенных на просадочных лёссовых и лёссовидных грунтах показывает, что большинство деформаций сооружений происходит в результате неправильной эксплуатации. В связи с этим после окончания строительства на лёссовых и лёссовидных грунтах необходимо в период всей работы сооружений, а также в период эксплуатации, систематически наблюдать за деформациями сооружений, а также за состоянием конструкции верхнего строения пути и за состоянием водопропускных сооружений. Для организации нормальной технической эксплуатации земляного полотна, расположенных на просадочных грунтах, необходимо организовать специальную службу по технической эксплуатации. Для обеспечения нормальной эксплуатации сооружений, построенный на лёссовых и лёссовидных грунтах, у работников эксплуатационных служб должны находиться следующие документы [2]:

1) план территории, на котором показаны все водопропускные сооружений;

2) инженерно-геологическая карта района размещения сооружения с указанием характеристик просадочности отдельных слоев грунта, залегающих в пределах эксплуатируемого земляного полотна;

3) систему расположения геодезических знаков, в том числе неподвижных реперов, которые используются для систематических наблюдений за осадками эксплуатируемых сооружений;

4) паспорт данного сооружения, необходимый для эксплуатации.

Особенности текущего содержания земляного полотна из лёссов и лёссовидных грунтов: регулярные осмотры всех элементов земляного полотна (при значительной высоте крутых и отвесных откосов осмотр с помощью приставных, типа пожарных, лестниц); своевременная очистка и профилирование нагорных канав, закюветных полок, кюветов, обочин; заделка появляющихся за бровками и в откосах продольных и поперечных вертикальных трещин мятым лёссовым грунтом и покрытия заделки влагонепроницаемой пленкой, прикалываемой к грунту деревянными шпильками; сохранение дернового покрова в заоткосной части; зачистка участков поверхности откосов, где наблюдается отслоение шелушения грунта [3].

За участками земляного полотна железнодорожного пути, находящегося в районе распространенных лёссовых и лёссовидных грунтов, инженерно-геологические базы и путеобследовательские станции по земляному полотну должны осуществлять постоянное наблюдение. Однако эти наблюдения не заменяет систематического, текущего надзора и периодических осмотров.

Указанные организации на основании утвержденных положений (уставов) должны: производить систематизированный осмотр всех укрепительных, защитных, дренажных, водоотводных сооружений с необходимыми инструментальными съемками; проверять состояние земляного полотна и его основания при помощи бурения, шурфования и других способов с использованием современных средств диагностирования, как инженерно-геодезический, оценки качества основания пути с помощью нагрузочного комплекса ЛИГО; проверять качество содержания земляного полотна, правильность ведения технической документации [24].

1.3 Вибродинамическое воздействие на грунты земляного полотна железных дорог

Земляное полотно железных дорог, является основанием верхнего строения пути, обеспечивает его стабильность, прочность, долговечность и безопасность движения поездов.

Исследования показывают, что вибродинамическое воздействие поездов является одной из причин снижения несущей способности грунтов земляного полотна и образования остаточных деформаций.

Исследование поведения грунтов земляного полотна под воздействием динамических нагрузок осуществлялась по двум направлениям. К первому направлению относятся работы посвященные изучению амплитудно - частотных характеристик и характера распространения колебаний в грунтах земляного полотна и основания, ко второму - исследования изменения прочностных свойств грунтов под влиянием вибродинамических нагрузок.

1.3.1 Характеристика колебательного процесса грунтов

Вопросам изучения распространения колебаний в грунтах земляного полотна и его основании посвящены работы И.В. Прокудина, Г.Н. Жинкина, Г.М. Стояновича, А.И. Кистанова и др. [21, 25, 40, 41, 50].

Ярко выраженное вибрационное и динамическое воздействие проходящих поездов на все элементы железнодорожного пути вызывает в грунтах земляного полотна сложный колебательный процесс. Он имеет ярко выраженный стохастический характер, его параметры зависят от большого числа факторов, важнейшими из которых являются [41]:

· вид и состояние грунтов;

· скорость движения поездов и осевые нагрузки;

· конструкция и состояние верхнего строение пути;

· вид подвижного состава, состояние его ходовых частей и их конструктивные решения.

Исследования поведения грунта при прохождении подвижного состава были направлены на изучение основных характеристик колебательного процесса и распространения колебаний в теле земляного полотна и за его пределами. Известно [19, 64], что колебания гармонического типа определяется следующими основными характеристиками: амплитудой (А), частотой (f), скоростью (V), ускорением (J), мощностью (W), энергией (Е), резкостью (v) и интенсивностью (И). При этом амплитуда и частота является исходными характеристиками, а все остальное - производные от них и определяются по выражениями:

(1.1)

где с - плотность среды, кН/м3.

Значительный объем исследований колебательного процесса грунтов земляного полотна выполнил И.В. Прокудин [40, 41]. При проходе подвижного состава он в общем характере колебаний выделяет три гармоники:

1. Низкочастотная. Характеризуется частотами от 1,5 до 3,0 Гц и амплитудами 20 - 80 мкм [41, 51].

2. Среднечастотная составляющая с частотой колебаний для пассажирских поездов от 4 до 20 Гц, а для грузовых от 7 до 16 Гц. Амплитуда среднечастотной составляющей зависит от скорости движения поездов, от осевой нагрузки, от конструктивных особенностей ходовых частей подвижного состава, вида и состояния пути, и составляет порядка 35 - 215 мкм [41, 51].

3. Высокочастотная. Это составляющая проявляется с частотой от 40 до 200 Гц, при этом обладая незначительными амплитудами 3 - 7 мкм. Имеет свойства интенсивно затухать в теле земляного полотна и за его пределами [41, 51].

Исследования амплитуд колебаний грунтов на основной площадке земляного полотна в зависимости от скорости движении поездов на обычных глинистых грунтах проводилось И.В. Прокудином [41], а на лёссовидных грунтах А.М. Абдукаримовом [1].

Результаты исследования амплитуд колебаний грунтов на основной площадке земляного полотна в зависимости от скорости движении поездов представлены на рис. 1.7. Кривая 1 рис. 1.7 отображает изменения результирующей максимальной вероятной амплитуды колебаний на обычных глинистых грунтах при увеличении скорости движения пассажирских поездов. В интервале изменения скорости от 50 до 180 км/ч увеличение амплитуд происходит по прямолинейной зависимости с интенсивностью 8 мкм на 10 км/ч. Максимальные смещения регистрируется при скорости движения поездов 180 - 190 км/ч, а с её дальнейшим увеличением наблюдается стабилизация амплитуд колебаний. Последнее автор объясняет, несколько большим влиянием горизонтальных составляющих и незначительным снижением амплитуд вертикальных колебаний при скоростях свыше 200 км/ч [41]. Зависимость 2 рис. 1.1 отображает изменения результирующей максимальной вероятной амплитуды колебаний обычных глинистых грунтов основной площадки при увеличении скорости движения грузовых поездов с нагрузкой на ось подвижного состава 190 - 210 кН. Как видно из рисунка амплитуда увеличивается по прямолинейной зависимости с ростом скорости движения поездов в диапазоне от 40 до 115 км/ч и характеризируется высокой интенсивностью, достигающей 19 мкм на 10 км/ч [41], т. е. практически в 2,1 раза выше по сравнению со значением интенсивности для пассажирских поездов.

Зависимость 3 рис. 1.7 отображает изменения результирующей максимальной вероятной амплитуды колебаний лёссовидных грунтов основной площадки при увеличении скорости движения грузовых поездов. Анализ зависимости 3 показывает, что амплитуда колебаний на основной площадке во всем диапазоне изменения скоростей от 20 до 60 км/ч, имеет прямолинейный характер с интенсивностью 20,0 мкм с ростом скорости на 10 км/ч [1]. Из графика видно, что амплитуды колебаний на основной площадке, полученные для лёссовидных грунтов выше по сравнению со значением амплитуд колебаний на основной площадке для обычных глинистых грунтов.

На рис. 1.8 представлено загасание амплитуд колебаний по глубине земляного полотна из обычных глинистых грунтов [41] и из лёссовидных грунтов [1].

Анализ рис. 1.8 показывает, что для обычных глинистых грунтов загасание амплитуд колебаний происходит практически с одинаковой интенсивностью по всей глубине, а на лёссовидных грунтах затухание амплитуд смещений происходит по некой криволинейной зависимости и по интенсивности затухания делиться на две зоны. От уровня основной площадки до глубины 0,5 м амплитуды колебаний затухают более интенсивно, чем на глубине от 0,5 до 1,5 м.

Расчет параметров колебательного процесса грунтов железнодорожного земляного полотна характеризуется большой сложностью и трудоемкостью, поэтому основная характеристика колебаний грунтов - амплитуда смещений - определяется экспериментальным путем.

Исследование распространения колебаний в теле полотна и за его пределами выявило, что загасание их происходит одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскостях по экспоненциальной зависимости. Поэтому амплитуды результирующих колебаний в любой точке земляного полотна, отсыпанного из лёссовидных грунтов, определяются следующими выражениями, которые полученны А.М. Абдукаримовом [1]:

(1.2)

где (1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

где, - результирующая амплитуда в точке с координатами z и y, мкм;

А0 - максимальная вероятная результирующая амплитуда колебаний глинистого грунта основной площадки полотна, мк;

z, y - координаты рассматриваемой точки по вертикали и горизонтали расположении центра координат по оси пути на основной площадке, м;

, - коэффициенты, характеризующие затухание по глубине земляного полотна амплитуд колебаний, 1/м;

, - коэффициенты, характеризующие затухание в горизонтальный плоскости в пределах зоны проявление пульсации напряжений 1/м;

д3 -- коэффициент загасания колебаний в откосе, 1/м;

б1 -- угол заложения откоса насыпи или выемки;

bпл -- ширина основной площадки земляного полотна, м.

1.3.2 Изменение прочностных свойств грунтов под влиянием вибродинамических нагрузок

Динамические воздействия как слабые, возникающие вследствие движения неуравновешенных частей машин (вибрации, колебания и пр.), так и сильные - кратковременные однократные и многократные (удары, импульсы большой силы и т. п.), существенно сказываются на свойствах грунтов.

Вибрации вызывают уменьшение трения между частицами грунтов и общее уменьшение их сопротивления сдвигу, импульсные воздействия средней величины вызывают осадки и просадки, а импульсы значительной величины - разрушение структуры грунтов и потерю их прочности [55].

Наиболее полно вопросы снижения-восстановления прочности глинистых грунтов земляного полотна исследовались в работах А.И. Лагойского [33], А.И. Кистанова [25], Л.П. Зарубиной [23] и И.В. Прокудина [40, 41] и др.

Для оценки влияния вибродинамического воздействия на прочностные характеристики глинистых грунтов А.И. Лагойским [33] введены показатели относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения, соответственно определяемые в долях или процентах по формулам:

где, , -- сцепление и угол внутреннего трения, определенные при действии статической нагрузки;

, - то же при действии максимальной вибродинамической нагрузки.

Изменение прочностных характеристик при действии вибродинамических нагрузок для обычных глинистых грунтов более подробно исследовано И.В. Прокудином [41], а для лёссовидных грунтов А.М. Абдукаримовом [1]. Исследования выполнены в лабораторных условиях, в качестве максимальной вибродинамической нагрузки в камере стабилометра была принята величина 280 мкм, соответствующая при движении грузового поезда со скоростям 60 км/ч Изменение показателя относительного снижения сцепления и показателя относительного снижения угла внутреннего трения в зависимости от консистенции лёссовидного грунта представлено на рис. 1.9 и на рис.1.10.

Анализ рис. 1.9 и рис. 1.10 свидетельствует о незначительном снижении прочностных характеристик обычных глинистых грунтов при влажности близкой к пределу раскатывания (JL=0). Аналогичной вывод можно сделать и для лёссовидных грунтов. С увеличением влажности прочностные характеристики под влиянием вибродинамического воздействии снижаются. Важным показателем для характеристики грунтов являются диапазон изменения влажности, которой называемый

Так для обычных глинистых грунтов при действии вибродинамической нагрузки этот диапазон изменяется от 0,27 до 0,36 [41], а для лёссовидных грунтов это диапазон изменяется от 0,34 до 0,50 [1]. Полученные результаты указывают о меньшей чувствительности лёссовидных грунтов земляного полотна к вибродинамическим воздействиям по сравнению с обычными глинистыми грунтами. При критических влажностях (0,27?JL?0,36) прочностные характеристики обычных глинистых грунтов снижаются: сцепление - на 43%, угол внутреннего трения на 34% [3]. Прочностные характеристики лёссовидных грунтов при критических влажностях (0,34?JL?0,50) снижаются: сцепление на 28%, угол внутреннего трения на 17% [1].

Учитывая пропорциональную зависимость амплитуд колебаний от пульсации напряжений, закономерность изменения прочностных характеристик от величины амплитуд колебаний грунтов описывается следующими формулами, которые предложенны И.В. Прокудином [41] и с учётом исследований Абдукаримовом А.М. [1], апробированы на лёссовидных грунтах:

(1.9)

(1.10)

где, , - сцепление, угол внутреннего трения, определяемые при вибродинамическом воздействии по величине действующих амплитуд колебания;

, - сцепление, угол внутреннего трения, определяемые при действии статической нагрузки;

и - минимальные показатели соотношения характеристик сцепления и внутреннего трения;

и - максимальные величины показателей относительного снижения прочностных характеристик, определяющих чувствительность грунта к вибродинамическим нагрузкам;

К - коэффициент виброразрушения;

А - результирующая амплитуда колебаний, при которой определяются характеристики;

- начальная амплитуда колебаний, при которой снижение характеристики не превышает 3 - 5 %.

1.4 Выводы по главе I

1. Лёссовые и лёссовидные грунты отличаются друг от друга теми или иными признаками. Нельзя не отметить, что отсутствие определенных критериев отделения лёссовых от лёссовидных грунтов часто приводит к тому, что одинаковые по составу и свойствам породы получают различные названия и, наоборот, различные породы могут быть названы одинаково.

2. При строительстве земляных сооружений из лёссовых и лёссовидных пород, приходится решать следующие вопросы: 1) выявления геологических условий залегания лёссовой толщи в целях проектирования размещения карьеров, а также подсчета запасов этих пород; 2) выбор метода укладки; 3) выявление оптимальных условий уплотнения лёссовых и лёссовидных пород; 4) установления свойств уплотненных лёссовых и лёссовидных пород.

3. При движении поездов со скоростями более 200 км/ч поведение лёссовидных грунтов как материала земляного полотна не известно. При увеличении скорости движения поездов более 200 км/ч отсутствуют требования по параметрам конструкции земляного полотна, отсыпанных из лёссовидных грунтов.

4. Вибрационное и динамическое воздействие проходящих поездов на все элементы железнодорожного пути вызывает в грунтах земляного полотна колебательный процесс. При увеличении скорости движения поездов значения амплитуд колебаний увеличиваются. При высокоскоростном движении поездов на основной площадке земляного полотна из лёссовидных грунтов значение амплитуд колебаний не известно.

5. Загасание амплитуд колебаний по глубине земляного полотна из лёссовидных грунтов происходит более интенсивно, по сравнению с затуханием амплитуд колебаний в земляном полотне из обычных глинистых грунтов.

6. При воздействии вибродинамической нагрузки от проходящих поездов, двигающихся со скоростями до 100 км/ч, прочностные характеристики лёссовидных грунтов снижаются. Удельное сцепление лёссовидных грунтов при критических влажностях снижается - на 28%, а угол внутреннего трения - на 17%.

7. Изменение прочностных характеристик лёссовидных грунтов при вибродинамическом воздействии, возникающей при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч ранее не исследовалось, данные об изменении прочностных характеристик при таких условиях эксплуатации в литературе не выявлено.

1.5 Цель работы и задачи исследования

Цель работы: Разработка методики расчета несущей способности насыпей, отсыпанных из лёссовидных грунтов, с учетом характера распространение амплитуд колебаний в теле полотна и снижения прочностных свойств лёссовидных грунтов под влиянием вибродинамической нагрузки, возникающей при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч в условиях Республики Узбекистан.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Спрогнозировать параметры вибродинамического воздействия на грунты земляного полотна при высокоскоростном движении поездов.

2. Определить прочностные характеристики лёссовидных грунтов при действии повышенной вибродинамической нагрузки, возникающей при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

3. Скорректировать методику расчета несущей способности земляного полотна, отсыпанных из лёссовидных грунтов, с учетом вибродинамического воздействия, возникающего при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

4. Разработать рекомендации по конструкциям земляного полотна из лёссовидных грунтов при движении поездов со скоростями 200 - 250 км/ч.

2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕСТВИЯ НА ГРУНТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДОВ

2.1 Определение напряжений

Одной из актуальных проблем путевого хозяйства является повышение скоростей движения поездов, в том числе организация движения высокоскоростных пассажирских поездов. Эта проблема решается на основе строительства новых высокоскоростных магистралей и реконструкции существующей линии, для которой осуществляется ремонт и усиление балластной призмы, основной площадки земляного полотна и откосов насыпей. Целью реконструкции является обеспечение устойчивой и безопасной работы пути, и прежде всего ограничение темпа накопления остаточных деформаций в балласте и грунтах земляного полотна. Основная причина накопления остаточных деформаций связана с динамическими нагрузками от подвижного состава при повышении скоростей движения. Поэтому важной является оценка работы земляного полотна при высокоскоростном движении поездов.

Определение напряженного состояния железнодорожного земляного полотна при движении подвижного состава исследовались в работах Г.Г. Коншина, Г.М. Шахунянца, И.В. Прокудина и др. [30, 31, 32, 41, 63].

Величина максимальных динамических напряжений на основной площадке может определяться [32]:

· непосредственным измерением напряжений мессдозами, установленными на основной площадке эксплуатируемого пути. Такой способ позволяет получить наиболее точные данные для конкретных условий;

· расчетом при известных параметрах обращающегося подвижного состава по Методике оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения надежности № ЦПТ-52/14 2000 г.[38];

· как предельно допустимая вагонная нагрузка []доп по критерию прочности основной площадки из глинистых грунтов.

Экспериментальное определение напряжений в грунте осуществляется приборами, которые называются мессдозами. Помещение мессдозы внутри грунтового массива вызывает нарушение монолитности сооружения и вносит некоторое искажение в силовое поле, создаваемое действующей нагрузкой.

Многочисленные опыты с мессдозами показывают, что при измерении давлений погрешность находится в определенной зависимости от соотношения физико-механических свойств мессдозы и окружающего ее грунта, в первую очередь от деформативных свойств. Исследованиями установлено, что наиболее точные результаты можно получить при использовании мессдоз повышенной жесткости.

Примером таких мессдоз являются тензоризисторные полумостовые преобразователи давлений типа ПДП-70/11, обычно называемые мессдозами с гидравлическим преобразователем конструкции ЦНИИСКа [31]. В их конструкции модуль деформации не менее чем на порядок превышает модуль деформации грунта, отношение высоты мессдозы к его диаметру составляет не более 0,15. Амплитудно-частотная характеристика электромеханического преобразователя мессдозы обеспечивает регистрацию всего спектра частот изучаемых сжимающих напряжений, в том числе надежно регистрируются динамические процессы, происходящие в грунтах от ударных воздействий.

Принцип действия мессдозы конструкции ЦНИИСКа основан на регистрации изменения омического сопротивления тензоризисторов при деформации от приложенного к измерительной мембране давления. Мессдоза представляет собой круглый диск, состоящий из корпуса с измерительной мембраной, приемного элемента (рис. 2.1). Полость между корпусом и приемным элементом заполнено жидкостью, выполняющей роль гидравлического мультипликатора для передачи воспринимаемого приемным элементом давления на измерительную мембрану. Деформация мембраны через наклеенные тензорезисторы передается на регистрирующую аппаратуру. Для получения численных значений напряжений измерительная схема «мессдоза - прибор» градуируется на специальном эталоном нагрузочном стенде.

Для определения напряжений в земляном полотне эксплуатируемого пути мессдозы устанавливаются в зависимости от поставленных задач: только на основной площадке или одновременно на различных горизонтальных уровнях в теле земляного полотна. Как правило, мессдозы устанавливаются в следующих характерных вертикальных сечениях: под рельсовыми нитями, по оси колеи и под концами шпал (или блочных железобетонных конструкций), кроме того, в отдельных случаях мессдозы помещают в шпальных ящиках и за пределами рельсошпальной решетки для определения границ силового воздействия поездной нагрузки [31].