31243

بررسي آزمايشگاهي رفتار برشي بالاست سنگي _ سرباره‌اي تقويت شده با شبكه نوار‌هاي لاستيكي (ژئواسكرپ‌ها)

كارشناسي ارشد

مهندسي خطوط راه آهن

1400

1403/06/25

مرتضي اسماعيلي

حميدرضا حيدري نوقابي

راه آهن

مطالعه فرآيند زوال مصالح بالاست به ‌منظور پيش‌بيني و افزايش دوره عمر اين مصالح، كاهش آلودگي، كاهش حجم عمليات نگهداري و به ‌تبع آن كاهش هزينه‌هاي جايگزيني اين مصالح از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌گردد. به‌طور كلي روش‌هاي اصلاح و تثبيت بالاست را مي‌توان به دو دسته مكانيكي (قرارگيري ژئوگريدها، ژئوسنتتيك‌ها، خرده لاستيك، و ...) و غيرمكانيكي (تزريق قير، تزريق ملات قير-سيمان و...) طبقه‌بندي كرد. در سال‌هاي اخير از نوار‌هاي لاستيكي به‌عنوان ژئوگريد در تثبيت خاك استفاده شده است. يكي از نكات بسيار مهمي كه قبل از استفاده از لاستيك فرسوده در خاك بايد مورد توجه قرار داد ميزان تاثير آن و به عبارتي آلودگي زيست‌محيطي لاستيك فرسوده است. تاكنون مطالعات اندكي در حوزه استفاده از نوارهاي لاستيكي براي تثبيت بالاست صورت گرفته است. در اين مطالعه تاثير نوار‌هاي لاستيكي كه به كمك تسمه‌هاي فرسوده تهيه شده‌اند و با نام ژئواسكرپ شناخته مي‌شوند، بر رفتار برشي بالاست سنگي-سرباره‌اي مورد توجه است. مطالعه بر روي ژئواسكرپ با ابعاد چشمه 5×5 و در تراز 12 سانتي‌متر از كف جعبه در آزمايش برش مستقيم بزرگ‌مقياس انجام گرفته است. در اين راستا، مجموعا 30 آزمايش صورت گرفته است كه اين آزمايش‌ها بر روي درصد اختلاط‌هاي صفر و 25 و 50 و 75 و 100 درصد بالاست سنگي-سرباره‌اي در دو حالت عادي و مسلح‌شده، تحت سه تنش قائم 50، 100 و 150 كيلوپاسكال با نرخ بارگذاري افقي (نرخ كرنش برشي) 1 ميلي‌متر بر دقيقه بر روي گروه 4 دانه‌بندي بالاست نشريه 301 سازمان مديريت و برنامه‌ريزي انجام شد. مقصود از انجام اين آزمايش به‌دست‌آوردن كميت‌هاي مقاومت برشي، جابجايي قائم، زاويه اصطكاك داخلي و زاويه اتساع است. طبق نتايج بدست آمده مشاهده مي‌شود كه با تسليح بالاست و نيز افزايش درصد اختلاط تركيب بالاست سنگي-سرباره‌اي در همه آزمايشات، مقادير مقاومت برشي حداكثر و زاويه اصطكاك داخلي افزايش و بيشينه جابجايي قائم و زاويه اتساع كاهش مي‌يابد. مي‌توان بيان كرد كه با افزايش درصد اختلاط بالاست از صفر به 75% در حالت تسليح‌نشده، حداكثر مقاومت برشي 26 درصد افزايش، جابجايي قائم 24 درصد كاهش، زاويه اصطكاك داخلي 10 درصد افزايش و زاويه اتساع 25 درصد كاهش مي‌يابد. همچنين با تسليح نمونه بالاست با درصد اختلاط 75% نسبت به حالت بدون تسليح‌شدگي، حداكثر مقاومت برشي 24 درصد افزايش، جابجايي قائم 28 درصد كاهش، زاويه اصطكاك داخلي 7 درصد افزايش و زاويه اتساع 20 درصد كاهش مي يابد.

1403/07/10

Experimental Investigation of the Shear Behavior of Stone-Slag Ballast Reinforced with a Grid of Rubber Strips (Geo-Scraps)

9/15/2025 12:00:00 AM

The study of ballast material degradation processes is crucial for predicting and extending the lifespan of these materials, reducing pollution, minimizing maintenance operations, and consequently lowering replacement costs. Generally, ballast stabilization and improvement methods can be classified into two categories: mechanical (e.g., the placement of geogrids, geosynthetics, rubber strips, etc.) and non-mechanical (e.g., asphalt injection, asphalt-cement grout injection, etc.). In recent years, rubber strips have been used as geogrids for soil stabilization. One of the important considerations before using recycled rubber in soil is assessing its environmental impact, particularly in terms of pollution. To date, there have been few studies on the use of rubber strips for ballast stabilization. This study focuses on the impact of rubber strips, which are made from recycled belts and known as Geo-Scraps, on the shear behavior of stone-slag ballast. The study was conducted on Geo-Scraps with a mesh size of 5×5 cm, placed at a depth of 12 cm from the bottom of the box in a large-scale direct shear test. A total of 30 tests were conducted on 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% stone-slag ballast mixtures, both in normal and reinforced conditions, under three normal stresses (50, 100, and 150 kPa) with a horizontal loading rate (shear strain rate) of 1 mm/min on ballast grading group 4, as per the 301 publication of the Management and Planning Organization. The aim of this experiment was to determine the quantities of shear strength, vertical displacement, internal friction angle, and dilation angle. The results showed that with the reinforcement of the ballast and an increase in the stone-slag ballast mixture percentage in all tests, the maximum shear strength and internal friction angle increased, while the peak vertical displacement and dilation angle decreased. It can be stated that with an increase in the ballast mixture percentage from 0% to 75% in the unreinforced state, the maximum shear strength increased by 26%, vertical displacement decreased by 24%, the internal friction angle increased by 10%, and the dilation angle decreased by 25%. Furthermore, with the reinforcement of the 75% ballast mixture compared to the unreinforced state, the maximum shear strength increased by 24%, vertical displacement decreased by 28%, the internal friction angle increased by 7%, and the dilation angle decreased by 20%.

ژئواسكرپ , زوال بالاست , ثتبيت بالاست , سرباره , درصد اختلاط بهينه , مقاومت برشي , زاويه اصطكاك داخلي , زاويه اتساع

Geoscrap , Ballast deterioration , Ballast stabilization , Slag , Optimum mixing percentage , Shear strength , Internal friction angle , Dilatancy angle

maziar mokhtari nasr

morteza esmaeili