Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 53002 10.20295/2223-9987-2022-3-53-72 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Mechanical Properties of Basalt Broken Stone Ballast Механические свойства базальтового щебеночного балласта Колос Алексей Федорович Kolos Aleksey Fedorovich sdtk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Клищ Сергей Андреевич Klisch Sergey Andreevich Соболев Даниил Николаевич Sobolev Daniil Nikolaevich Загитов Эльдар Данилович Zagitov El'dar Danilovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Колос Ирина Владимировна Kolos Irina Vladimirovna

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Гладий Валентина Геннадьевна Gladiy Valentina Gennad'evna Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation АО «Инжиниринговый центр железнодорожного транспорта» Россия Engineering Center of Railway Transport” Russian Federation АО «Инжиниринговый центр железнодорожного транспорта» Россия Engineering Center of Railway Transport” Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation АО «Институт «Стройпроект» Россия Institute Stroyproekt Ltd Russian Federation 22 09 2022 22 09 2022 2022 3 53 72 22 09 2022 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/53002/view

Цель: Исследование прочностных и деформативных свойств базальтового щебеночного балласта в зависимости от его зернового состава необходимых для последующей оценки несущей способности и деформативности балластного слоя железнодорожного пути. Методы: Определение механических свойств щебеночного балласта из базальтовой горной породы осуществлялось в камере трехосного сжатия в которой моделировалось напряженное состояние, приближенное к реальным условиям эксплуатации. В процессе испытаний определялись зависимости осевой и объемной деформаций от девиатора напряжений. В работе использованы методы статистической обработки результатов испытаний и регрессионного анализа. Результаты: По данным статистической обработки результатов лабораторных испытаний определены основные характеристики прочности базальтового щебеночного балласта, а также модуль деформации и коэффициент Пуассона в зависимости от его зернового состава. Практическая значимость: Результаты исследования позволяют сформулировать рекомендации в части зернового состава щебеночного балласта из базальта, применяемого на участках особогрузонапряженного движения поездов.

Purpose: Study of strength and deformation properties of basalt broken stone ballast depending on its grain composition, the properties are necessary for further assessment of bearing capacity and deformability of railway track ballast layer. Methods: Determination of mechanical properties of broken stone ballast from basalt rock was carried out in a triaxial compression chamber which intense state close to real operating conditions was simulated. In the trial process, the dependences of axial and volumetric deformations from tension deviator were being determined. The methods of trial result statistical processing and regression analysis were used in the work. Results: According to laboratory test result statistical processing, the key characteristics of broken stone ballast strength as well as deformation modulus and Poisson’s ratio depending on the ballast grain composition were determined. Practical importance: The study results make it possible to elaborate recommendations regarding broken stone ballast grain composition, the ballast is from the basalt used in the areas of especially heavy traffic of trains.

 Железнодорожный путь базальтовый щебень щебеночный балласт балластная призма прочностные свойства щебня деформативные свойства щебня зерновой состав щебеночного балласта Railway track basalt broken stone broken stone ballast ballast prism broken stone strength properties broken stone deformative properties broken stone grain composition

Технические условия на работы по ремонту железнодорожного пути // Утверждены Распоряжением ОАО «РЖД» от 18 января 2013 г. № 75р. - М., 2013. Tehnicheskie usloviya na raboty po remontu zheleznodorozhnogo puti // Utverzhdeny Rasporyazheniem OAO «RZhD» ot 18 yanvarya 2013 g. № 75r. - M., 2013. Протокол совещания в Министерстве промышленности и торговли Российской Федерации от 30.08.2018 г. № 56-МД/20. Protokol soveschaniya v Ministerstve promyshlennosti i torgovli Rossiyskoy Federacii ot 30.08.2018 g. № 56-MD/20. ГОСТ 7392-2014. Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015. - 32 с. GOST 7392-2014. Scheben' iz plotnyh gornyh porod dlya ballastnogo sloya zheleznodorozhnogo puti. Tehnicheskie usloviya. - M.: Standartinform, 2015. - 32 s. Месторождения, базальтовые карьеры на территории России. Химический анализ горных пород. - URL: http://matrix-composite.com/ru/basalt-insulation/raw-materials/. Mestorozhdeniya, bazal'tovye kar'ery na territorii Rossii. Himicheskiy analiz gornyh porod. - URL: http://matrix-composite.com/ru/basalt-insulation/raw-materials/. BS EN 13450:2013. Aggregates for railway ballast, The British Standards Institution, 2013. - 38 p. BS EN 13450:2013. Aggregates for railway ballast, The British Standards Institution, 2013. - 38 p. PD 6682-8:2004. Aggregates. Aggregates for railway ballast. Guidance on the use of BS EN 13450, 2004. - 18 p. PD 6682-8:2004. Aggregates. Aggregates for railway ballast. Guidance on the use of BS EN 13450, 2004. - 18 p. DIN EN 13450-2013. Aggregates for railway ballast; German version EN 13450:2013, 2013. - 34 p. DIN EN 13450-2013. Aggregates for railway ballast; German version EN 13450:2013, 2013. - 34 p. AREMA 2020. Manual for Railway Engineering. - 2020. Vol. 1. Track. AREMA 2020. Manual for Railway Engineering. - 2020. Vol. 1. Track. ГОСТ 12248.3-2020. Грунты. Определение характеристик прочности и деформируемости методом трехосного сжатия. - М.: Стандартинформ, 2020. - 27 с. GOST 12248.3-2020. Grunty. Opredelenie harakteristik prochnosti i deformiruemosti metodom trehosnogo szhatiya. - M.: Standartinform, 2020. - 27 s. Иванов П. Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений / П. Л. Иванов // Уч. для гидротехн. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1985. - 352 с. Ivanov P. L. Grunty i osnovaniya gidrotehnicheskih sooruzheniy / P. L. Ivanov // Uch. dlya gidrotehn. spec. vuzov. - M.: Vysshaya shkola, 1985. - 352 s. Прокудин И. В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку: дисс. … д-ра техн. наук / И. В. Прокудин. - Л., 1982. - 455 с. Prokudin I. V. Prochnost' i deformativnost' zheleznodorozhnogo zemlyanogo polotna iz glinistyh gruntov, vosprinimayuschih vibrodinamicheskuyu nagruzku: diss. … d-ra tehn. nauk / I. V. Prokudin. - L., 1982. - 455 s. Цытович Н. А. Механика грунтов / Н. А. Цытович. - М.: Гос. изд-во лит-ры по стр-ву, архитектуре и строит. матер., 1963. - 4 изд., перераб. и доп. - 637 с. Cytovich N. A. Mehanika gruntov / N. A. Cytovich. - M.: Gos. izd-vo lit-ry po str-vu, arhitekture i stroit. mater., 1963. - 4 izd., pererab. i dop. - 637 s. Indraratna В. Implications of ballast breakage on ballasted railway track based on numerical modelling / В. Indraratna, S. Nimbalkar // 13th International Conference of the International Association for Computer Method and Advances in Geomechanics, Sydney, Centre for Infrastructure Engineering and Safety, 2011. - Рp. 1085-1092. Indraratna V. Implications of ballast breakage on ballasted railway track based on numerical modelling / V. Indraratna, S. Nimbalkar // 13th International Conference of the International Association for Computer Method and Advances in Geomechanics, Sydney, Centre for Infrastructure Engineering and Safety, 2011. - Rp. 1085-1092. Ionescu D. Evaluation of the engineering behaviour of railway ballast / D. Ionescu // PhD thesis, Wollongong: University of Wollongong, 2004. - 440 p. Ionescu D. Evaluation of the engineering behaviour of railway ballast / D. Ionescu // PhD thesis, Wollongong: University of Wollongong, 2004. - 440 p. Neuhold J. Analysis of railway ballast pollution in regard to traffic load and mechanical impacts / J. Neuhold, M. Landgraf // ETR, International Edition. - 2020. Vol. 11. - Pp. 24-28. Neuhold J. Analysis of railway ballast pollution in regard to traffic load and mechanical impacts / J. Neuhold, M. Landgraf // ETR, International Edition. - 2020. Vol. 11. - Pp. 24-28. Прочностные и деформационные характеристики балласта в процессе абразивного износа его частиц // Железные дороги мира. - 2008. - № 1. С. 72-77. Prochnostnye i deformacionnye harakteristiki ballasta v processe abrazivnogo iznosa ego chastic // Zheleznye dorogi mira. - 2008. - № 1. S. 72-77. ГОСТ 20522-2012. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. - М.: Стандартинформ, 2012. - 16 c. GOST 20522-2012. Grunty. Metody statisticheskoy obrabotki rezul'tatov ispytaniy. - M.: Standartinform, 2012. - 16 c. Мирный А. Ю. Исследования дилатансии в дисперсных грунтах и методы ее количественной оценки / А. Ю. Мирный // Инженерная геология. - 2019. Т. XIV. - № 2/2019. - С. 34-43. Mirnyy A. Yu. Issledovaniya dilatansii v dispersnyh gruntah i metody ee kolichestvennoy ocenki / A. Yu. Mirnyy // Inzhenernaya geologiya. - 2019. T. XIV. - № 2/2019. - S. 34-43. Чему Ж. Исследование работы железнодорожного балластного слоя и разработка рекомендаций по увеличению срока его службы: автореф. дисс. … канд. техн. наук / Ж. Чему. - СПб.: ПГУПС, 1997. - 30 с. Chemu Zh. Issledovanie raboty zheleznodorozhnogo ballastnogo sloya i razrabotka rekomendaciy po uvelicheniyu sroka ego sluzhby: avtoref. diss. … kand. tehn. nauk / Zh. Chemu. - SPb.: PGUPS, 1997. - 30 s. Попов С. Н. Балластный слой железнодорожного пути / С. Н. Попов. - М.: Транспорт, 1965. - 183 с. Popov S. N. Ballastnyy sloy zheleznodorozhnogo puti / S. N. Popov. - M.: Transport, 1965. - 183 s. Бельтюков В. П. Оптимизация системы содержания верхнего строения железнодорожного пути: дисс. … д-ра техн. наук / В. П. Бельтюков. - СПб.: ПГУПС, 2018. - 318 с. Bel'tyukov V. P. Optimizaciya sistemy soderzhaniya verhnego stroeniya zheleznodorozhnogo puti: diss. … d-ra tehn. nauk / V. P. Bel'tyukov. - SPb.: PGUPS, 2018. - 318 s. Araya А. А. Investigation of the resilient behavior of granular base materials with simple test apparatus / A. A. Araya, M. Huurman, A. A. A. Molenaar, L. J. M. Houben // Materials and Structures. - 2012. - Vol. 45. - Pp. 695-705. Araya A. A. Investigation of the resilient behavior of granular base materials with simple test apparatus / A. A. Araya, M. Huurman, A. A. A. Molenaar, L. J. M. Houben // Materials and Structures. - 2012. - Vol. 45. - Pp. 695-705. Соловьев В. В. Размеры двухслойной балластной призмы на участках обращения поездов с осевыми нагрузками 250-270 кН: дисс. … канд. техн. наук / В. В. Соловьев. - Л.: ЛИИЖТ, 1990. - 143 с. Solov'ev V. V. Razmery dvuhsloynoy ballastnoy prizmy na uchastkah obrascheniya poezdov s osevymi nagruzkami 250-270 kN: diss. … kand. tehn. nauk / V. V. Solov'ev. - L.: LIIZhT, 1990. - 143 s. Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения надежности // Утв. распор. ОАО «РЖД» от 22.12.2017 № 2706/р. - М.: ОАО «РЖД», 2017. - 97 с. Metodika ocenki vozdeystviya podvizhnogo sostava na put' po usloviyam obespecheniya nadezhnosti // Utv. raspor. OAO «RZhD» ot 22.12.2017 № 2706/r. - M.: OAO «RZhD», 2017. - 97 s.