23431

بررسي آزمايشگاهي تأثير محصور شدگي بالاست به كمك ژئوگريد بر مقاومت برشي بالاست

كاراشناسي ارشد

مهندسي خط و سازه هاي ريلي

1399-1400

99/12/12

دكتر مرتضي اسماعيلي

مهندسي راه آهن

استفاده از ژئوگريدها براي تثبيت بالاست چه از نقطه نظر قائم و چه از نقطه نظر جانبي در ادبيات فني مورد توجه قرار گرفته است. تاكنون عمده كار‌هاي انجام شده، شامل قرار دادن؛ يك، دو يا سه لايه ژئوگريد در درون مصالح بالاست و بررسي اثر آن به صورت آزمايشگاهي و ميداني بر سختي قائم و سختي جانبي بوده است، ليكن با توجه آن كه در اثر اعمال‌ بارهاي ناشي از حركت قطار، تنش برشي در صفحات افقي در لايه بالاست ايجاد شده و تمايل بالاست به گسترش جانبي فزوني يافته، لذا با كاهش گسترش جانبي بالاست، مي‌توان شاهد تأثير مثبت بر مقاومت جانبي آن بود. يكي از روش‌هاي كاهش گسترش جانبي بالاست، محصور كردن آن (دورپيچي) است، از آن جايي كه اين موضوع در ادبيات فني تاكنون مورد بررسي قرار نگرفته، بر همين اساس، تمركز اصلي در اين پژوهش بر روي موضوع فوق الذكر بوده است. براي نيل به اين هدف و مطالعه موضوع مطرح شده، در اين تحقيق به بررسي رفتار برشي مصالح بالاست دورپيچ شده با ژئوگريد تحت آزمايش برش مستقيم بزرگ مقياس پرداخته شد. در اين راستا، مصالح بالاست آندزيتي تهيه شده از معدن شهريار استان تهران مطابق با دو گروه دانه‌بندي يك و چهار نشريه 301 سازمان مديريت و برنامه‌ريزي كشور دانه‌بندي و تحت فرآيند دورپيچي با سه ژئوگريد 35/35GP، 20/40GP و 20/60GP با شكل، اندازه چشمه و مقاومت كششي مختلف در حضور سه تنش قائم 50، 100 و 150 كيلوپاسكال تحت آزمايش‌ برش مستقيم بزرگ مقياس قرار گرفتند. نتايج بدست آمده نشان دهنده كه بهترين عملكرد براي بالاست‌هاي گروه يك و چهار به ترتيب تحت دورپيچي با ژئوگريد 20/60GP و 20/40GP حاصل شد. به طوري كه براي گروه دانه‌بندي يك، حداكثر تأثير دورپيچي بر زاويه اصطكاك داخلي متناظر با تغيير تنش قائم از 50 به 150 كيلوپاسكال به ترتيب °5/74 و°96/68 بوده است در حالي كه در اين شرايط حداكثر كاهش در زاويه اتساع به طور ميانگين 22/32% بوده است در مقابل براي بالاست گروه چهار تغييرات ياد شده به ترتيب13/30%، 67/14% و 86/27% بوده است. همچنين مشاهده شد كه بازه بهينه‌ي نسبت اندازه چشمه به ميانگين اندازه دانه‌هاي بالاست در بازه 1/1 ≤ A⁄D_50 ≤ 74/0 است.

1399/12/23

Experimental envestigation on the effect of ballast encasing by geogrid on ballast shear strength

3/3/2022 12:00:00 AM

The use of geogrids for ballast stabilization has been considered in the technical literature both from a vertical point of view and from a lateral point of view. Major researches were done so far, including placement; One and even layers of geogrid inside the ballast material and the study of its effect in laboratory and field on vertical stiffness and lateral stiffness, but due to the application of vertical load, shear stress is created in the horizontal plates in the ballast layer And the ballast tends to increase laterally, if the ballast lateral expansion can be prevented in some way, we can see a positive effect on the lateral resistance of the ballast. One of the methods to reduce the lateral spreading of the ballast is to encase. Since this issue has not been studied in the technical literature so far, so the main focus in this study was on the above topic, to achieve this goal and In this study, the shear behavior of twisted ballast materials with geogrid under large scale direct shear test was investigated. In this regard, andesitic ballast materials were prepared from the Shahriar mine in Tehran province. The particle size distribution (PSD) of ballast were adapted as per the guidelines provided by the Iranian Railways (301), afterward encasing process was done with three geogrids that labeled GP35/35, GP40/20, and GP60/20 with different aperture sizes and shapes were used in the current study with shape Different spring sizes and tensile strengths were subjected to large-scale direct shear in the presence of three vertical stresses of 50, 100 and 150 kPa. It was observed that with increasing vertical stress from 50 to 150 kPa for ballasts of groups one and four under encasing with geogrids: GP60/20 and GP40/20, respectively; Peak of shear strength increased by 86.14% and 91%, the peak of dilation had a fall of 55.15% and 50.44% reduction. There was a noticeable improvement in friction angle of 26.78% and 30.13% and also dilation angle experimented a notable decline of 37.74% and 30.61% in 1 and 4 groups, respectively. It was also observed that the optimal range of the ratio of spring size to the average size of ballast grains in the range of 0.74≤ A⁄D_50 ≤1.1.

بالاست , ژئوگريد , آزمايش برش مستقيم بزرگ مقياس , بالاست محصور شده با ژئوگريد , رفتار برشي

Ballast , Geogrid , large scale direct shear test , Encased ballast by geogrid , Shear behavior