Дальнейшее развитие железнодорожного транспорта возможно путем повышения интенсивности движения за счет увеличения веса и количества поездов, скорости их движения. Рост дефектов и деформаций земляного полотна при этом является неизбежным, а вопросы, связанные с усилением грунтов земляного полотна, остаются актуальными. Среди перспективных способов усиления эксплуатируемых железнодорожных насыпей следует выделить напорное инъектирование, позволяющее выполнять работы с минимальным ограничением движения или без него. Повышение качества проектирования усиления зависит от учета особенностей образования дефектов и деформаций земляного полотна, а также вероятностного прогнозирования направлений разрывов грунта при распространении нагнетаемого под давлением раствора. Для решения этих вопросов выполнено численное моделирование с использованием метода дискретных элементов, основанного на уравнениях движения частиц, из которых состоит геосреда, определяемых балансом количества движения и силой взаимодействия между элементами. В статье представлена модификация метода дискретных элементов, составленные модели, а также результаты моделирования эксплуатируемых насыпей. Рассмотрены особенности образования дефектов и деформаций в результате снижения физико-механических характеристик насыпных грунтовых массивов. Выполнена проверка адекватности полученных результатов путем сопоставления с результатами центробежного моделирования устойчивости откосов насыпей, выполненного под руководством профессора Т. Г. Яковлевой в МИИТе. Выявлены особенности процессов, происходящих в земляном полотне при напорном инъектировании твердеющих растворов. Установлено, что на основании вероятностного подхода с использованием модифицированной модели грунтовой насыпи возможно определить направления возникновения разрывов структуры грунта, значения критических давлений при напорном инъектировании твердеющих растворов.
Further development of the railway transport is conditioned by increasing its traffic intensity, tonnage and number of trains, speed of their movement. Increasing amount of defects and deformations of the railroad subgrades is inevitable; thus, the issues related to the subgrades soils reinforcement are urgent. Among promising ways of reinforcing the operated railway subgrades, a pressure injection that allows executing them without or with a minimum restriction of movement must be emphasized. The improvement in reinforcement quality depends on proper consideration of the defect specifics and deformations development, as well as the probabilistic forecasting of the soils fracture direction under the spreading of a pressurized grout. To solve these problems, the numerical modeling with the use of the discrete elements method based on the equations for the motion of particles, which the geologic environment is composed of, determined by the balance of momentum and the interaction force between the elements was carried out. The article suggests the modification of the discrete elements method, created models, as well as the results of the operated subgrades modeling. The paper also considers specific features of the defects and deformations development as a result of a decrease in the physico-mechanical characteristics of the filled-up soil masses. The obtained results’ validity was tested by the comparison with the results of a centrifugal modeling of the sub grades slopes stability, performed under the supervision of the MIIT Professor T. G. Yakovleva. The peculiarities of the processes taking place in the railroad bed under the pressure injection of the solidifying grouts are revealed. On the basis of probabilistic approach and using a modified model of a soil subgrade, it was found, that it was possible to determine the directions of the soil fracture, as well as the critical pressures when injecting the solidifying grout.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.