Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
DỰ BÁO ĐỘ LÚN LỚP MÓNG ĐƯỜNG SẮT
DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG
Trương Quốc Quân
Trường Đại học Thủy lợi, email: quantq@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
Lớp móng đường sắt là lớp cấu tạo nằm Mô hình để dự báo biến dạng của nền
giữa lớp đá ba-lát và đất nền tự nhiên, lớp đường được đề xuất bởi Gidel et al (2001)
này có vai trò đặc biệt quan trọng bao gồm: [2] có dạng như sau:
tăng cường độ chung của cả kết cấu; phân ⎡ −B ⎤
⎛L ⎞
n
p ⎛ N ⎞ ⎥ .ε op . ⎜ max
1
tán ứng suất động lên mặt đất nền, khiến cho ε1 = A ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎟ .
⎢
⎣
⎝ 100 ⎠ ⎥
⎦ ⎝ pa ⎠ ⎛ m + s − qmax ⎞ (1)
nó không vượt quá ứng suất động cho phép; ⎜
⎝
⎟
pmax pmax ⎠
phòng trừ đá dăm chìm vào nền đất và đất
nền lại đùn vào lớp đá dăm; phòng trừ nước Trong đó: ε op , A, B, n, m, s là các hệ số
xâm nhập nền đường làm cho đất nền mềm kinh nghiệm; pmax, qmax lần lượt là ứng suất
hoá và bảo đảm phần mặt vai nền đường trung bình và ứng suất lệch tối đa ở mỗi
không bị nước mưa xói lở.
bước nén, lmax = 2 + q2
pmax , pa = 100
max
Tà vẹt
kPa, N là số trục tàu tác dụng lên lớp móng
kể từ khi đua vào sử dụng đến thời điểm
Đá ba lát nghiên cứu.
Quá trình đi tìm giá trị các hệ số ε op , A,
Lớp móng B, n, m, s bao gồm 2 bước:
Bước 1: tìm giá trị của ε op , n, m, s thông
Đất nền
qua biến dạng ghi nhận được ở cuối mỗi
bước nén (công thức 2).
Hình 1. Cấu tạo chung kết cấu đường sắt
Để đảm bảo kết cấu đường sắt hoạt động (2)
bình thường, cần kiểm soát tốt độ lún của
lớp móng. Độ lún này phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố, cả trong quá trình thi công và Bước 2: thay các giá trị của ε op , n, m, s
khai thác, tuy nhiên nghiên cứu này tập vào công thức (1), dựa vào số trục tàu N tác
trung vào ảnh hưởng của 2 yếu tố quan trọng dụng để tìm các hệ số A và B.
trong quá trình khai thác đường sắt là tải
trọng động của đoàn tàu và số lần tác dụng 3. CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM
của tải trọng (số trục tàu) kể từ khi đưa công a) Thiết bị thí nghiệm
trình vào sử dụng đến thời điểm nghiên cứu. Thiết bị thí nghiệm được sử dụng là máy
Mô hình được sử dụng là mô hình đề xuất nén ba trục động loại lớn (Hình 2), chuyên
bởi Gidel et al. (2001) [2] với thiết bị thí dùng để thí nghiệm cho các loại vật liệu có
nghiệm là máy nén 3 trục động loại lớn. kích thước hạt lớn như đất lẫn cuội sỏi thô,
92
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
đá ba-lát... Thiết bị này cho phép tác động tải giữ cố định ở 30 kPa, ứng suất dọc trục tăng
trọng nén dọc trục lên tới 500 kN và tải dần. Tần suất được chọn là f = 5 Hz tương ứng
trọng buồng nén từ 0 đến 2 Mpa. Mẫu thí với vận tốc khai thác từ 150-200 km/n. Từ
nghiệm của thiết bị này có đường kính bước 0 đến bước tăng tải số 4, mỗi bước để
D = 300 mm, chiều cao H = 600mm. 20000 lần tải trọng tác dụng. Riêng bước
cuối để 920000 lần tải trọng tác dụng. Toàn
bộ thông số thí nghiệm được thống kê tại
Bảng 1.
Bảng 1: Bộ thông số thí nghiệm
qmax pmax N t
Bước (kPa) (kPa) (lượt) (h)
0 0 30 20000 1,11
1 45 45 20000 1,11
2 90 60 20000 1,11
3 140 77 20000 1,11
Hình 2. Máy nén 3 trục động 4 200 97 920000 51,11
b) Vật liệu thí nghiệm
Vật liệu thí nghiệm được lấy trực tiếp từ
hiện trường có các đặc trưng cơ lý sau: khối
lượng thể tích tự nhiên ρ = 2,51 g/cm3; khối
lượng thể tích khô ρd = 2,39 g/cm3; độ ẩm
w = 5,13%; Dmax = 63 mm và hàm lượng hạt
mịn (< 80 μ m ) xấp xỉ 16%.
Hình 3. Vị trí lấy mẫu thí nghiệm
Hình 4. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm
c) Trình tự thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành dựa theo tiêu
chuẩn AFNOR - NF EN 13286-7 [1] .
Vật liệu sau khi lấy từ hiện trường về
được sấy khô, trộn với lượng nước tính toán
để đạt độ ẩm tại hiện trường, sau đó được
đưa vào khuôn để tạo mẫu (Hình 4, 5).
Thí nghiệm được tiến hành với 4 bước tăng
tải liên tiếp nhau. Ứng suất buồng nén được Hình 5. Đầm nén mẫu thí nghiệm
93
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
4. KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
Từ kết quả thu thí nghiệm được, ta tiến
hành các bước đã nêu ở mục 2 để tìm các hệ
số kinh nghiệm. Kết quả được thể hiện cụ
thể trong các Bảng 2 và 3.
Bảng 2. Thông số thí nghiệm sau bước 1
Hệ
ε op n M s R
số
Hình 6. Tương quan thực nghiệm-mô hình
47,73 1,46 7,45 20,53 0.91 Từ kết quả thu được, ta thấy bên cạnh độ
lún quan trắc thực tế trên các tuyến đường
Bảng 3. Thông số thí nghiệm sau bước 2 sắt đã đưa vào khai thác, công thức dự báo
Hệ số A B R
dựa trên mô hình thực nghiệm đề xuất bởi
Gidel et al (2001) cung cấp thêm cho chúng
55,43 0,0023 0,775 ta công cụ để dự báo độ lún của lớp móng
đường sắt dựa trên ứng suất (thể hiện tải
Thay các hệ số này vào công thức 1, ta trọng tàu khai thác) và số trục tàu (thể hiện
được biểu thức cuối cùng của mô hình dự thời gian khai thác). Từ giá trị dự báo này,
báo độ lún lớp móng đường sắt theo ứng các cơ quan quản lý có thể xác định thời
suất và sô trục tàu tác dụng: điểm cần gia cố, cải tạo lớp móng đường sắt
nhằm đảm bảo yêu cầu về độ lún cho phép,
⎡ ⎤
⎢ −00023
. 146
. ⎥ đảm bảo an toàn về khai thác công trình.
⎛N⎞ ⎛L ⎞ 1
. ⎢1−⎜ ⎟
ε1p =5543 . .⎜ max ⎟
.4773 ⎥
⎢ ⎝100⎠ ⎝ 100 ⎠ ⎛ 2053 . qmax ⎞⎥ 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
⎢ ⎜m+ pmax − pmax⎟⎥
⎣ ⎝ ⎠⎦ [1] AFNOR - NF EN 13286-7 : Essai triaxial
Tương quan giữa kết quả thí nghiệm với sous charge cyclique mour mélanges sans
mô hình đề xuất bên trên được thể hiện ở liant hydraulique.
Hình 6. Ta thấy với số trục tàu N > 50000 [2] Gidel et al (2001), Nouvelles approche
pour l’étude des déformations permanentes
lượt, mô hình cho dự báo về biến dạng của
des graves non traitées à l’appareil triaxial
lớp móng đường sắt tương đối sát với kết à chargement répétés, Bulletin des
quả thí nghiệm. Laboratoires des Ponts et Chaussées-233-
Juillet – Aout 2001- Réf- 4359- PP 5-21.
94
nguon tai.lieu . vn
