The Results of Modeling the Operated Railroad Sub Grades Under the Pressure Injection of Solidifying Grouts

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.

земляное полотно, усиление грунтов, напорное инъектирование, дискретные элементы, railroad bed, soils reinforcement, pressure injection, discrete elements

1. Ланис А. Л. Способы усиления земляного полотна инъектированием // Известия Транссиба. 2016. № 3 (27). С. 117-124.

2. Ланис А. Л., Разуваев Д. А., Ломов П. О. Сопряжение подходных насыпей с мостами и путепроводами // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2016. № 2 (48). С. 110-120.

3. Ломов П. О. Определение коэффициента пористости грунта, уплотненного методом раскатки скважин // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 6 (59). С. 94-99.

4. Колос А. Ф. Противодинамическая стабилизация железнодорожного земляного полотна путем цементации грунтов основной площадки : автореф. дис.. канд. техн. наук : 05.22.2006. СПб., 2000. 30 с.

5. McHenry M., Rose J. Railroad subgrade support and performance indicators // Research Report KTC-12-02 / FR 136-04-6F. Kentucky, 2012. P. 32.

6. Ашпиз Е. С. К стратегии реконструкции дефектного и деформирующегося земляного полотна с целью обеспечения надежной эксплуатации в условиях повышения осевых и погонных нагрузок // Тр. междунар. науч.-практ. конф. М. : МИИТ, 2004. С. II-10-II-11.

7. Ланис А. Л., Разуваев Д. А. Повышение качества усиления грунтвых массивов по результатам геотехнического мониторинга // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2017. № 4. С. 5-11.

8. Alam M., Luding S. Rheology of bidisperse granular mixtures via event driven simulations // J. Fluid Mech. 2003. Vol. 476. P. 69-103.

9. CundallP. A., StrackO. D. L. A discrete numerical model for granular assemblies // Geotechnique. 1979. Vol. 29, № 1. P. 47-65.

10. Хан Г. Н. О несимметричном режиме разрушения массива горных пород в окрестности полости // Физическая мезомеханика. 2008. Т. 11, № 1. С. 109-114.

11. Ланис А. Л., Хан Г. Н. Численное моделирование нагружения насыпного массива // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2015. № 1. С. 55-58.

12. Яковлева Т. Г., Иванов Д. И. Моделирование прочности и устойчивости земляного полотна. М. : Транспорт, 1980. 255 с.

13. Яковлева Т. Г., Виноградов В. В., Фроловский Ю. К. Способы усиления насыпей армогрунтовыми конструкциями // Путь и путевое хозяйство. 1997. № 1. С. 7-10.