Влияние влажности земляного полотна на устойчивость железнодорожной насыпи при динамическом воздействии подвижного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат технических наук Кругликов, Александр Александрович

• Кругликов, Александр Александрович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кругликов, Александр Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Методы диагностики объектов железнодорожной инфраструктуры

1.1 Физические основы метода георадиолокации

1.2 Физические основы сейсмического метода

1.3 Основы численного моделирования физических систем

2 Разработка методик по контролю влажностных режимов земляного полотна

2.1 Методика контроля изменений влажностных режимов земляного полотна железнодорожного пути методом георадиолокации

2.2 Методика развивающихся деформационных процессов в теле земляного полотна методом георадиолокации в скоростном режиме

2.3 Методика контроля развивающихся деформационных процессов в теле земляного полотна методом георадиолокации при детальной диагностике

2.4 Влияние влажности грунта на амплитудные и частотные характеристики вибросейсмических сигналов

3 Использование метода компьютерного моделирования для оценки стабильности объектов транспортной инфраструктуры

3.1 Методика частотного анализа и оценки состояния земляного полотна при ударно-нормированных импульсах

3.2 Оценка состояния земляного полотна методом собственных колебаний

3.3 Изучение упруго-диссипативных свойств высокой железнодорожной насыпи

4 Определение дополнительной динамической нагрузки возникающей в процессе движения подвижного

состава

4.1 Изучение спектров виброскоростей при движении подвижного состава по результатам полевых исследований

4.2 Теоретический расчет величины динамической нагрузки при движении подвижного состава

4.3 Оценка информативности разработанной методики. Сравнение рассчитанных динамических нагрузок с данными СП 32104-98 «Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм»

Основные выводы

Список использованной литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние влажности земляного полотна на устойчивость железнодорожной насыпи при динамическом воздействии подвижного состава»

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспортный комплекс Российской Федерации является крупнейшей динамично развивающейся составляющей экономики страны, дальнейший прогресс которой требует использования последних, непрерывно обновляемых результатов науки и передовых технологий. Для создания условий стабильного, безопасного и эффективного функционирования железнодорожного транспорта [1], в настоящее время, необходимо применение инновационных подходов при проектировании, строительстве и текущем содержании железнодорожного пути [2-5]. Существующие тенденции в развитии данных направлений обусловлены широким распространением геофизических методов [6-8], применение которых позволяет развиваться новым технологиям в рамках проектирования и текущего содержания объектов транспортной инфраструктуры. Вместе с тем, тенденция к развитию и усложнению транспортной инфраструктуры повышает вероятность перехода ее структурных элементов в режим нестабильного функционирования [9-11], что влечет за собой необходимость разработки «эффективных» технологий анализа состояния этих объектов и оценки рисков нарушения режимов «нормального» функционирования. Для решения этих задач в диссертационной работе представлены способ и методы анализа геофизических данных с целью оценки состояния объектов транспортной инфраструктуры и рисков их разрушения.

В частности в диссертации:

показана возможность анализа причин деформативности железнодорожного пути по результатам послойной обработки георадиолокационных данных с определением областей избыточно увлажненного грунта и оценки качества работы водоотводных сооружений;

разработан метод оценки изменения влажности грунтов земляного полотна с использованием амплитудно-частотных характеристик

вибросейсмических и вибродинамических колебаний системы «Железнодорожный путь - подвижной состав»;

разработана методика определения и учета спектрального диапазона вибродинамических колебаний системы «Железнодорожный путь - подвижной состав» на стабильность отдельных конструктивных элементов насыпей;

создан способ оценки влияния динамического воздействия подвижного состава на стабильность насыпей с учетом физико-механических свойств грунтов, слагающих тело насыпи.

Актуальность темы исследований. На основе транспортной стратегии Российской Федерации и стратегии развития компании ОАО «РЖД» сформулированы важнейшие направления научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2030 года [12]. Помимо обновления парка подвижного состава и информационно-технических средств, средств сигнализации и связи, транспортная стратегия предполагает создание надежного железнодорожного пути, отличающегося высокой и долговременной стабильностью [13-15].

Если верхнее строение пути с наработкой пропущенного тоннажа регулярно обновляется, то земляное полотно является долговременным и в малой степени реконструируемым сооружением [16]. Для обеспечения стабильной работы земляного полотна необходимо располагать объективной и полной информацией о его состоянии, что достигается использованием современных средств и методов мониторинга. Наличие информации позволяет принимать своевременные решения при текущем содержании железнодорожного пути, планировании ремонтно-восстановительных и реконструкционных работ. Кроме этого, информация о конструктивных параметрах объекта и физических свойствах использованных при строительстве материалов дает возможность исследовать зарождение и развитие деформаций, а также учитывать динамическое воздействие подвижного состава на насыпи при прогнозировании их устойчивости.

Анализ проблем и исследований, связанных с решением задачи мониторинга земляного полотна железнодорожного пути [17], позволил

обосновать актуальность выполненного в данной работе исследования, основной целью которого явилась разработка метода оценки влияния динамического воздействия подвижного состава на состояние насыпей с учетом изменения влажности земляного полотна.

Для достижения поставленной цели, в работе решены следующие научные задачи:

создан и апробирован способ послойного георадиолокационного зондирования земляного полотна, позволяющий выделять деформации железнодорожного пути, связанные с сезонным накоплением влаги земляным полотном;

создана компьютерная модель насыпи, расположенная на 46 км ПК 7-9 участка Лихая-Морозовская Северо-Кавказской железной дороги, позволяющая проводить расчеты распространения вибросейсмических колебаний земляного полотна железнодорожного пути и определять собственные частоты колебаний. Адекватность компьютерной модели проверена сравнением результатов расчета и эксперимента;

с использованием созданной компьютерной модели разработан метод оценки влияния динамического воздействия подвижного состава на насыпи с учетом влияния сезонных и погодных условий ее эксплуатации.

Работа выполнена в рамках реализации плана НТР ОАО «РЖД» по теме «Разработка алгоритмов, регламента и технологий для скоростной георадиолокационной диагностики железнодорожного пути» при поддержке грантов РФФИ № 11-08-13140-офи-м-2011 -РЖД, № 11-08-13152-офи-м-2011-РЖД, № 12-07-13120-офи-м-РЖД и государственных контрактов №16.513.11.3125, № 07.514.11.4096, соглашения № 8403 от 24.08.2012, соглашения № 8537 от 20.09.2012 Министерства Образования и Науки Российской Федерации.

Методы и объекты исследований. Для решения поставленных задач проведены лабораторные, натурные и теоретические исследования.

В основе лабораторных и натурных исследований лежат современные методы экспериментальной геофизики. Лабораторные исследования выполнены на базе научно-исследовательской испытательной лаборатории «Испытания и мониторинг в гражданском и транспортном строительстве» ФГБОУ ВПО РГУПС № РОСС RU.0001.21CH55. Натурные исследования выполнены на объектах Северо-Кавказской, Горьковской и Московской железных дорог -филиалах ОАО «РЖД».

В основе теоретических исследований лежат методы теоретической геофизики, физики сплошных сред и математической физики. Математические модели созданы с использованием программного пакета Comsol Multiphysics (License number: 7330757468@CS). Расчеты выполнены методом конечных элементов (МКЭ).

Научная новизна работы заключается в следующем:

обоснована возможность применения послойного

георадиолокационного анализа состояния земляного полотна для выявления областей с избыточным накоплением влаги;

определены диапазоны частот колебательного спектра, влияющие на устойчивость насыпи в целом и ее отдельных элементов: водопропускных сооружений, балластного слоя, откосной части насыпи и др.;

разработан метод учета влияния динамического воздействия подвижного состава на устойчивость насыпей и элементов ее конструкции. В отличие от традиционных методов, основанных на эффективном учете динамических процессов за счет увеличения статической нагрузки, разработанный метод базируется на решении уравнений механики сплошных сред. Метод положен в основу алгоритма выбора безопасной скорости движения подвижного состава по насыпи.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

метод послойной обработки георадиолокационных данных для определения областей грунта с избыточной влажностью, а также оценки качества работы водоотводных сооружений;

метод оценки изменения влажности земляного полотна по частотным характеристикам вибросейсмических и вибродинамических колебаний;

методика определения спектральных диапазонов

вибродинамических колебаний, влияющих на стабильность отдельных элементов конструкции насыпей;

способ определения влияния динамического воздействия подвижного состава на состояние насыпей, учитывающий физическое состояние слагающих тело насыпи грунтов.

Достоверность полученных результатов. Лабораторные результаты данной работы получены с использованием поверенного измерительного оборудования сертифицированной грунтовой лаборатории.

Натурные измерения выполнены с использованием современных геофизических методов. Обработка экспериментальных результатов проведена по утвержденным на государственном и ведомственном уровнях нормативным документам с использованием апробированных математических методов.

Теоретические представления, использованные в исследованиях, базируется на современных теориях распространения электромагнитных и сейсмических волн в слоистых средах. Компьютерное моделирование и расчеты выполнены с использованием универсального конечно-элементного пакета Сошзо1 МиШрИуБюз.

Разработанные способы и методы обработки георадиолокационных, вибросейсмических и вибродинамических данных, а также результаты численных расчетов во всех исследованиях проверены и подтверждены лабораторными и натурными измерениями.

Практическая значимость работы заключается: в апробации разработанных методов и методик;

в создании способа определения критических значений физических параметров конструкций и грунтов, положенного в основу проектирования системы мониторинга оползнеопасных склонов и откосов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт-2010», «Транспорт-2011», «Транспорт-2012», «Транспорт-2013» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2010-2013); Шестой, седьмой, восьмой и девятой международных научно-практических конференциях «Инженерная и рудная геофизика» (Геленджик, ГНЦ «Южморгеология», 2010, 2012, 2013, Москва, 2011); международной научно-технической конференции «Транспорт XXI века» (Екатеринбург, УрГУПС, 2011); международной научной конференции «Механика и трибология транспортных систем» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2011); Четвертой и пятой научно-технических конференциях с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути» (Москва, МИИТ, 2012, 2013); Второй и третьей международных научно-практических конференциях «Интеллектуальные системы на транспорте» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2012, 2013); Третьей Российской конференции с международным участием (УКИ-12) «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (Москва, ИПУ РАН, 2012); Первой научно-технической конференции «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте» (ИСУЖТ-2012).

Материалы диссертации отражены в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Морозов A.B., Кругликов A.A., Кислица К.Ю., Шаповалов В.Д., Явна В.А. Количественная обработка георадиолокационных данных // Вестник РГУПС. 2011. № 3. С. 96 - 105.

2. Кругликов A.A., Кислица К.Ю., Шаповалов В.Д., Морозов A.B., Явна В.А. Диагностика объектов транспортной инфраструктуры методом георадиолокации // Вестник РГУПС. 2011. № 4. С. 148 - 154.

3. Морозов A.B., Кругликов A.A., Кислица К.Ю., Хакиев З.Б., ЯвнаВ.А., Востров В.А. Оценка сезонных изменений электрофизических свойств грунтов земляного полотна по данным георадиолокационных

обследований// Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. - 2012. -№1. - С. 75-80.

4. Явна В.А., Каспржицкий A.C., Кругликов A.A., Лазоренко Г.И., Хакиев З.Б., Шаповалов B.JI. Этапы проектирования интеллектуальной системы мониторинга объектов транспортной инфраструктуры// Сборник трудов «Управление большими системами». Выпуск 38. г. Москва ИПУ РАН, 2012. - С.105-120.

5. Кругликов A.A., Лазоренко Г.И., Шаповалов В.Л., Хакиев З.Б., Явна В.А. Интеллектуальные системы мониторинга высоких железнодорожных насыпей // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», г. Ростов-на-Дону, - 2012. № 3. - С. 77-81.

6. Кругликов A.A., Лазоренко Г.И., Шаповалов В.Л., Хакиев З.Б., ЯвнаВ.А. Компьютерное моделирование распространения акустических колебаний в насыпях железных дорог // Вестник РГУПС. 2012. № 3. -С. 135-140.

7. Кругликов A.A., Лазоренко Г.И., Хакиев З.Б., Шаповалов В.Л., Морозов A.B., Явна В.А. Оценка динамического воздействия подвижного состава на высокие насыпи // «Путь и путевое хозяйство». 2013. № 5. — С. 19-23.

Другие издания:

8. Кругликов A.A. Возможность применения низкочастотной сейсмоакустики при обследовании железнодорожного пути // Труды 68-ой студенческой научно - практической конференции. Ростов н/Д: Сб. тезисов. -Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2009. - С. 149-150.

9. Кругликов A.A., Шаповалов В.Л., Явна В.А. Вибродинамическая диагностика пути, как метод функциональной диагностики // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2010», апрель 2010 г. в 3-х частях. Часть 2. Естественные и технические науки. Рост. Гос. Ун-т. Путей сообщения. Ростов н/Д, 2010. - С. 146-148.

10. Морозов A.B., Кругликов A.A., Басов С.А., Явна В.А. Комплекс геофизических методов при обследовании водопропускных сооружений //

Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2010», апрель 2010 г.в 3-х частях. Часть 2. Естественные и технические науки. Рост. Гос. Ун-т. Путей сообщения. Ростов н/Д, 2010. - С.149-150.

11. Кругликов A.A., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Воробьев В.Б. Диагностика железнодорожных насыпей комплексом геофизических методов // Седьмая международная научно-практическая конференция и выставка «Инженерная и рудная геофизика-2011» г. Москва, апрель 2011.

12. Кругликов A.A., Шаповалов B.JL, Окост М.В. Комплекс геофизических методов для оценки технического состояния железнодорожной инфраструктуры // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2011», апрель 2011 г. Рост. Гос. Ун-т. Путей сообщения. Ростов н/Д, 2011. - С. 233-235.

13. Кругликов A.A., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Попов В.А. Комплекс неразрушающих методов для обследования железнодорожных насыпей // Международная научно-техническая конференция «Транспорт 21 века: Исследования. Инновации. Инфраструктура», г. Екатеринбург, ноябрь 2011. -С. 870-875.

14. Морозов A.B., Кругликов A.A., Шаповалов В.Л., Явна В.А. Сезонные и погодные изменения влажности земляного полотна по данным георадиолокационных обследований// Международная научно-техническая конференция «Транспорт 21 века: Исследования. Инновации. Инфраструктура», г. Екатеринбург, ноябрь 2011. - С. 876-882.

15. Кругликов A.A. Опыт применения современных методов геофизики на объектах транспортной инфраструктуры ОАО «РЖД» // Международная научная конференция «Механика и трибология транспортных систем» (МехТрибоТранс-2011), г. Ростов-на-Дону, 9-11 ноября 2011 г. - С. 331-335.

16. Явна В.А., Каспржицкий A.C., Кругликов A.A., Лазоренко Г.И., Хакиев З.Б., Шаповалов В.Л. Исследование процессов взаимодействия подвижного состава и объектов инженерной инфраструктуры// Вторая

международная научно-практической конференции «Интеллектуальные системы на транспорте», г. Санкт-Петербург, 28-31 марта 2012. С. 337-346.

17. Кругликов A.A., Шаповалов В. Л., Явна В. А. Особенности взаимодействия упругих волн с грунтами земляного полотна с учетом сезонных погодных условий// Труды IV научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», Чтения, посвященные 108-летию профессора Г.М. Шахунянца, г. Москва, 4-5 апреля 2012 - С. 90-94.

18. Кругликов A.A., Морозов A.B., Востров В.А., Явна В.А. Определение сезонных изменений электрофизических свойств грунтов методом георадиолокации // Восьмая международная научно-практическая конференция и выставка «Инженерная и рудная геофизика-2012» г. Геленджик, апрель 2012 г.

19. Кругликов A.A. Анализ взаимодействия упругих волн с грунтами земляного полотна железнодорожного пути // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2012», апрель 2012 г. Рост. Гос. Ун-т. Путей сообщения. Ростов н/Д, 2012 г. - С. 400-402.

20. Явна В.А., Каспржицкий A.C., Кругликов A.A., Лазоренко Г.И., Мартынюк И.В., Попов О.Н., Хакиев З.Б., Шаповалов В.Л. Компьютерное моделирование процессов взаимодействия подвижного состава и объектов путевой инфраструктуры// Третья Российская конференция с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ-12), г. Москва, 16-19 апреля 2012. - С. 001188-001198.

Авторские свидетельства:

21. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2011613071 Российская Федерация. Скоростная георадиолокационная диагностика земляного полотна / Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявитель и патентообладатель Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявл. 21.02.11; зарег. в реестре 18.04.11.

22. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2011613070 Российская Федерация. Скоростная георадиолокационная диагностика земляного полотна -визуализация / Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявитель и патентообладатель Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявл. 21.02.11; зарег. в реестре 18.04.11.

23. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012618628 Российская Федерация. Многоканальное профилирование конструкционных слоев автомобильных и железных дорог в режиме реального времени / Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»; заявл. 06.08.12; зарег. в реестре 21.09.12.

24. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012618629 Российская Федерация. Информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов инфраструктуры / Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»; заявл. 06.08.12; зарег. в реестре 21.09.12.

25. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012619909 Российская Федерация. Автоматизированное рабочее место беспроводной сенсорной сети с многопараметрическими датчиками / Шаповалов В.В., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., Пустовой Ю.Е., заявитель и патентообладатель Шаповалов В.В., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., Пустовой Ю.Е.; заявл. 04.09.12; зарег. в реестре 31.10.12.

26. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012619910 Российская Федерация. Модуль сбора информации с датчиков беспроводной сенсорной сети с многопараметрическими датчиками / Шаповалов В.В., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов B.JL, Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., Пустовой Ю.Е., заявитель и патентообладатель Шаповалов В.В., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., Пустовой Ю.Е.; заявл. 04.09.12; зарег. в реестре 31.10.12.

27. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012619911 Российская Федерация. Центр обработки информации беспроводной сенсорной сети с многопараметрическими датчиками/ Шаповалов В.В., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., Пустовой Ю.Е., заявитель и патентообладатель Шаповалов В.В., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; Лазоренко Г.И., Пустовой Ю.Е.; заявл. 04.09.12; зарег. в реестре 31.10.12.

Личный вклад автора в работах, выполненных в соавторстве:

В работах /1-20/ автору принадлежит проведение экспериментальных исследований и выполнение теоретических расчетов с последующей интерпретацией полученных данных; /21/ - разработка алгоритма определения толщины балластного слоя; /22/ - разработка алгоритма визуализации положения инженерных сооружений на радарограмме; /23/ - разработка алгоритма визуализации данные по определению толщины конструкционного слоя; /24/ - разработка алгоритма формирования сообщения о превышении нормативных значений измеряемых параметров; /25/ - разработка алгоритма автоматического формирования сигналов тревог и оповещения в случае обнаружения деформации оползневых участков; /26/ - разработка алгоритма анализа и изменения конфигурации в соответствии с принятыми информационными пакетами; /27/ - разработка алгоритма автоматизированного сбора данных о значениях физических параметров.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 113 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 7 таблиц. Список литературы включает 107 наименований.

Во введении сформулирована цель исследования и решенные в работе научные задачи. Отмечена научная и практическая значимость разработанных подходов. Наиболее значимые результаты представлены в виде положений, выносимых на защиту. Приведен список публикаций, в котором отражены основные результаты работы, а также отмечен личный вклад автора в их получении.

Первая глава посвящена анализу возможностей современных волновых методов диагностики - георадиолокационного и сейсмического методов, - в сочетании с методами математического и компьютерного моделирования.

Рассмотрены теоретические основы и особенности применения данных методов по решению задач, актуальных для диагностики земляного полотна.

Представленные в диссертационной работе подходы, направлены на решение задачи георадиолокационного мониторинга погодных и сезонных изменений влажности грунтов земляного полотна, с выявлением причин дестабилизации железнодорожного пути.

Помимо этого, в работе предлагается детализация выявляемых при скоростном георадиолокационном режиме обследования потенциально-опасных мест, менее мобильными, но более высокоточными геофизическими методами, в сочетании с математическим моделированием.

Во второй главе созданы методики обработки экспериментальных геофизических данных с целью выработки своевременных решений по стабилизации объектов земляного полотна, склонных к внезапным деформациям.

Разработана методика по выявлению переувлажненных зон земляного полотна, посредством проведения георадиолокационных измерений. Показано

влияние сезонных особенностей природно-климатической среды на отражательную способность земляного полотна.

Кроме того, разработана методика по определению развивающихся деформационных процессов в теле земляного полотна. Представленный подход позволит выявлять области грунта с избыточной влажностью, являющиеся, в свою очередь, причиной постепенно формирующихся или зарождающихся деформаций железнодорожного пути.

Разработана георадиолокационная методика изучения динамики деформационных процессов земляного полотна на примере высокой насыпи. Подобного рода измерения позволят оценить деформативность земляного полотна железнодорожного пути с учетом его функционирования в различных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.

В работе сделан вывод о целесообразности измерений последствий деформационных процессов перед выполнением регламентных работ. При этом указано на необходимость учитывать влажность материалов при определении положения границ конструкционных слоев, что может быть сделано прямыми измерениями, либо по методике [18].

Разработана методика, связывающая влажность грунта с амплитудными и частотными характеристиками вибросейсмических спектров.

В третьей главе исследуется возможность применения метода компьютерного моделирования для определения собственных частот колебаний земляного полотна.

Решена динамическая задача распространения импульса, описываемого совокупностью гауссовых функций. Расчет модели основан на решении скалярного неоднородного уравнения Гельмгольца для упругих волн, методом конечных элементов.

Выполнен анализ спектра собственных частот колебаний на примере высокой насыпи. Установлено, что в зависимости от частоты собственных колебаний зоны максимальных амплитуд колебаний смещаются, изменяя при этом свое положение, форму и размер. Подобного рода расчеты, позволят

классифицировать частоты колебаний по степени опасности и прогнозировать состояние объекта при изменении внешних факторов.

Изучены упруго-диссипативные свойства высокой насыпи. В работе сделано предположение о том, что в указанном диапазоне частот зависимость затухания от частоты невелика. Основанием такого вывода послужило небольшая (менее 5% величины) зависимость средневзвешенной частоты вибрационного спектра от влажности в указанном диапазоне ее изменения. В свою очередь получаемые при этом ширины гауссовых кривых на половине высоты можно использовать для оценки добротности колебаний.

В четвертой главе исследуется возможность моделирования динамической нагрузки, возникающей в продольно-слоистых средах от движущегося по поверхности железнодорожного пути, подвижного состава.

Изложена методика экспериментального определения виброскоростей точек насыпи, которые связаны с воздействием подвижного состава.

Рассчитана динамическая составляющая, возникающая при воздействии подвижного состава на железнодорожный путь.

Выполнено сопоставление определенных в работе динамических нагрузок с данными СП-32-104-98 для рассмотренной насыпи.

По результатам измерения виброскоростей и компьютерного моделирования распространения виброколебаний в теле насыпи разработана методика определения динамических нагрузок от подвижного состава.

1 МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕКТОВ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Земляное полотно железнодорожного пути является основанием для верхнего строения пути и включает в себя ряд инженерных сооружений, рассчитанных на длительный срок службы.

В процессе эксплуатации земляное полотно имеет свойство видоизменяться с превращением типовых поперечных и индивидуальных профилей в эксплуатационные. Происходит это главным образом вследствие воздействия подвижного состава на основную площадку земляного полотна и влияния погодно-климатических факторов [19].

Основная функция земляного полотна заключается в обеспечении безопасности движения поездов с заданными нагрузками и скоростями движения.

С момента утверждения направления научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2030 г. по ускоренной модернизации существующей метериально-технической базы возникла необходимость устройства железнодорожного пути, способного осуществлять пропуск подвижного состава нового поколения [20].

Несмотря на то, что земляное полотно - сложное геотехническое инженерное сооружение, рассчитанное на длительный срок службы и имеющее некоторый запас прочности, в процессе его эксплуатации в теле земляного полотна неизбежно возникают и накапливаются дефекты. Для обеспечения надежной работы железнодорожного пути необходимо располагать объективной информацией о его состоянии [21].

Методы контроля и обследования земляного полотна, проводимые в рамках текущего содержания земляного полотна в существующих объемах, не позволяют привести земляное полотно в исправное состояние, отвечающее современным техническим нормам СТН-Ц-01-95. В настоящее

время это достигается путем развития скоростных методов диагностики, позволяющих получать информацию на участках пути большой протяженности [22, 23]. Одним из таких методов диагностики земляного полотна является подповерхностное георадиолокационное зондирование [24-27]. Первые исследования по применению радиолокационного метода для диагностики эксплуатируемого земляного полотна железнодорожного пути были проведены во ВНИИЖТе в 1989 г. под руководством Г.Г. Коншина.

С того времени значительно вырос мировой и отечественный опыт применения метода георадиолокации. Опираясь на давние теоретические разработки, в последние годы большой вклад в развитие аспектов теории и практики георадиолокации внесли ученые Г.Г. Коншин, M.JI. Владов,

A.B. Старовойтов, Н.П. Семейкин, В.В. Помозов, А.Г. Круглый,

B.А. Шевнин, И.Н. Модин, В.В. Копейкин, A.JI. Исаков, A.M. Кулижников, В.А. Явна и др.

1.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ

Подповерхностное георадиолокационное зондирование основано на изучении параметров электромагнитных волн, которые излучаются в грунт с помощью импульсного воздействия высокочастотного генератора и принимаются на поверхности после взаимодействия с грунтовой средой [28-32].

Основным параметром среды, определяющим кинематику полей в волновых методах, является скорость распространения волн:

"V сотн.

где С - скорость света в вакууме, равная 30 см/нс; s - действительная часть относительной диэлектрической проницаемости среды.

Параметр £отн, зависит в основном от количественного содержания воды и минерального состава грунта:

*

(1.2)

где е - диэлектрическая проницаемость исследуемой среды; е0 - диэлектрическая проницаемость в вакууме.

В таблице 1.1. представлены значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых сред. Значения определены на низких частотах излучения. При работе в СВЧ диапазоне данные необходимо уточнять.

Таблица 1.1.

Материал £ отн.

Воздух 1

Сухой песчаный грунт 3

Скальный грунт 5-8

Влажный глинистый грунт 15

Влажный песчаный грунт 25

Вода 80

Наиболее важными процессами и явлениями при изучении реальных сред методом георадиолокации является: отражение, преломление, дифракция и затухание электромагнитных волн.

Предполагается, что в рамках допустимых погрешностей в определении скоростей распространения и амплитуд волн действуют принципы Ферма, Гюйгенса, Френеля и закон Снеллиуса [33].

Отражение электромагнитных волн. Коэффициент отражения при нормальном падении волны на границу двух слоев 1 и 2 с различной диэлектрической проницаемостьюех и е2 равен:

На рис. 1.1 представлена схема формирования отражённой электромагнитной волны от наклонной границы раздела сред с разными диэлектрическими проницаемостями £х и е2 (V- скорость распространения импульса в верхнем слое, С - скорость света в вакууме).

Поверхность зондируемой среды

Антенна Антенна излучателя приёмника

Антенна Антенна излучателя приёмника

7

Излученный Отражённый импульс импульс

Рис. 1.1. Схема образования отражённой электромагнитной волны от наклонной границы

Преломление электромагнитных волн. Коэффициент преломления (прохождения через границу) будет равен:

К=1~котр, (1-4)

При двукратном прохождении через границу, например, при отражении от более глубокой границы суммарное уменьшение амплитуды сигнала будет равно коэффициенту прохождения в квадрате.

Дифракция электромагнитных волн. Явление дифракции электромагнитных волн возникает в том случае, когда электромагнитными волнами облучается отражающий объект, размеры которого сравнимы с преобладающей длиной волны. Суть явления состоит в том, что в соответствии с принципом Гюйгенса, каждая точка фронта волны представляет собой элементарный вторичный источник волн. В свою очередь данный принцип позволяет определить глубину залегания объекта и скорость распространения электромагнитных волн в среде над объектом.

Дифрагированная волна на радарограмме выражается в виде гиперболы (годографа дифрагированной волны), которая описывается следующим уравнением:

V V

где Ь - путь, пройденный волной, V - скорость, к - глубина залегания объекта.

Скорость пропорциональна значению угла наклона ветви гиперболического отражения на радарограмме. Чем угол наклона круче, тем скорость волны в среде меньше.

На рис. 1.2 проиллюстрирован принцип формирования гиперболического отражения от локального объекта.

Антенный блок георадара Поверхность зондируемой среды

\

Рис. 1.2. Формирование гиперболического отражения от локального объекта

Затухание электромагнитных волн. Под затуханием чаще всего понимают уменьшение амплитуды зондирующего сигнала при прохождении его через среду до отражающей границы и обратно к приемнику. Факторами, вызывающими уменьшение амплитуды являются: отражение и преломление на промежуточных границах; потери, связанные с проводимостью среды; геометрическое расхождение фронта волны.

Отличительной особенностью применения георадиолокационной аппаратуры на железнодорожном транспорте является использование только экранированных антенных блоков. Связано это с тем, что инженерная инфраструктура, расположенная вдоль железнодорожного полотна, вносит дополнительные помехи в работу георадаров [34].

В соответствии с теорией распространения электромагнитного излучения в среде с диэлектрической проницаемостью е и удельной проводимостью <7, напряженность электрического поля Е в точке со сферическими координатами (г, V, ф) имеет вид [35]:

со - круговая частота излучения, с - скорость света в вакууме, / - время,

показатель преломления.

К одним из первых попыток совершенствования метода георадиолокационной диагностики применительно к железнодорожному транспорту можно отнести материал, представленный в диссертационной работе на соискание ученой степени кандидата технических наук В.Л. Шаповалова [36].

Для изучения характера затухания электромагнитного излучения в работе рассматривались две функции, определяющие вид сигнала, прошедшего через среду.

(1.6)

где р - коэффициент затухания в СИ имеет вид,

(1.7)

©(19, (р) - диаграмма направленности излучения, п = -у £ - относительный

Первая функция (амплитудная) определялась, как равная сумма абсолютных значений напряженности Е импульсного электрического поля (трассы) в приемной антенне, между гп} и т2 точками стробирования усилителя георадара:

где ц/(/,) - трасса георадиолокационных измерений.

В качестве второй (частотной) функции рассматривались значения средневзвешенных частот в спектре принятого сигнала:

где - Фурье представление принятого сигнала.

После проведения расчетов по оценке информативности I для выражений (1.8) и (1.9) определено, что выражение (1.8) в 3 раза более информативно, чем выражение (1.9). В соответствии с полученным результатом, для создания методик определения физических свойств грунта по данным георадиолокационных измерений, целесообразнее использовать амплитудные характеристики радарограмм.

1.2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЙСМИЧЕСКОГО МЕТОДА

Помимо метода георадиолокации в современной геофизике к волновым методам относятся и сейсмические методы диагностики. Сущность сейсмического метода заключается в изучении полей упругих волн, возникающих под воздействием ударной нагрузки. Известно [37], что распространение электромагнитных волн метрового и дециметрового

(1.8)

V

ср

(1.9)

диапазона в геологической среде-диэлектрике описывается уравнениями Максвелла. Распространение же сейсмических (упругих) волн в геологической среде описывается уравнениями теории упругости (уравнениями движения). Кроме того, оба представленных метода отличаются от других геофизических методов и структурой получаемых данных.

Использование единого математического аппарата для описания этих двух типов физических полей и определяет единый подход к обработке полученных данных. Единство подходов к решению прямых и обратных задач, сходство представленных отражающих границ и дифрагирующих объектов на временных разрезах обусловило то, что хорошо развитый сейсмостратиграфический подход к интерпретации результатов обработки полевых данных успешно применяется и в георадиолокации [33].

Теория распространения упругих (сейсмических) волн базируется на теории упругости, так как геологические среды в первом приближении можно считать упругими.

В однородной изотропной идеально упругой среде возникают два типа объемных волн - продольные Р и поперечные волны Скорости распространения продольных и поперечных волн связаны соотношением:

где /и - коэффициент Пуассона для материала среды.

При одноосном сжатии (растяжении) призмы из твердого тела относительное изменение ее длины вдоль направления действующего напряжения выражается соотношением [38]:

(1.10)

(1.11)

где С! - величина внешней нагрузки; Е - модуль Юнга; / - длина призмы; А / - изменение длины.

В идеально упругой среде линейная связь между напряжениями и деформациями описывается законом Гука. Коэффициенты, входящие в уравнения связи называются упругими постоянными среды [39]:

Модуль растяжения (модуль Юнга) Е, коэффициент Пуассона v.

Эти модули в свою очередь однозначно связаны с модулем Юнга Е и коэффициентом Пуассона V:

Очевидным является тот факт, что изменение напряжений в пространстве вызывает ускорение элемента объема (частицы) твердого тела. В таком случае уравнение движения представляет собой второй закон Ньютона для элемента упругой деформированной среды и будет выглядеть следующим образом:

Коэффициенты Ламэмодуль сдвига). Модуль всестороннего сжатия К.

/л(ЪЛ + 2ц) Л + /л

(1.12)

V =-,

2 (Я + /и)

(1.13)

(1.14)

В левой части уравнения стоит произведение ускорения на массу единицы объема, в правой - объемная сила. Уравнение закона Гука и уравнение движения упругой среды являются исходными для получения волнового уравнения [40].

Таблица 1.2

а, ¡л) (О, К)

X л УЕ (1 + у)(1-2у)

и и Е 2(1 +у) ц-О

Е ц(ЗЛ + 2/л) Л + ¡л Е

V X 2(Л + /л) v

в И Е 2(1 + у) в

К - 2 А + — и 3 Е 3(1 - 2 v) К

Таким образом, для обоих методов значения их основных параметров в среде определяются следующими причинами: литологией, степенью нарушенности, пустотностью, а также причинами, имеющими природное или техногенное происхождение.

1.3 ОСНОВЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Исторически поведение грунта описывалось как линейно-упругое, подчиняющееся закону Гука, хотя в реальности грунты проявляют не только упругие, но и пластические, а также вязкие свойства. Появление

высокоскоростных компьютеров, новых современных вычислительных технологий позволило корректно охарактеризовать сложное нелинейное неупругое поведение грунтов.

В последние десятилетия для производства расчетов на прочность и устойчивость инженерных сооружений стали использовать такие пакеты прикладных программ, как ABAQUS, ANSYS, COSMOS, NASTRAN, PATRAN, CATIA, COMSOL и др. [41].

В общем случае проектирование инженерных сооружений методами численного моделирования основано на изучении взаимодействия системы «Инженерное сооружение - грунтовый массив».

Использование численных методов в геотехнике началось в 1966 г., когда R.W. Clought и R.J. Woodward использовали метод конечных элементов для установления напряжений и перемещений в защитной дамбе, S.F. Reyes и D.K. Deene описали его применение в расчетах подземных выработок [42].

Генезис / Геология

Лабораторные и полевые исследования, замеры, наблюдения

Идеализация объекта. Физическое и математическое моделирование

Инженерно-геологические изыскания, описание грунтов

Рис. 1.3. Треугольник Burland

О роли моделирования в геотехнике рассказал проф. John Burland из Королевского колледжа Лондона (Imperial College London) в своей лекции «The Teaching of Soil Mechanics - a Personal View». По его мнению, геотехническая практика складывается из трех взаимосвязанных частей. В литературе его предложение стало называться Burland Triangle (рис. 1.3).

Схематически процесс моделирования можно представить следующим образом:

<и К

Е

о н

ID

е

о о о

ш те

о

н

К СГ

о и а а, К

Результат недопустимый

Наблюдаемое поведение

Определение г

Система

Теория Г

Модель

-*■ Расчет >

Моделируемое поведение

1 г

ХАОС

ПОРЯДОК

МАТЕМАТИКА

ЦИФРОВОЕ ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

.Верификация,

Рис. 1.4. Процесс моделирования

Результат допустимый

Действующая модель

Согласно материалу, представленному на рис. 1.3, модель необходима для того, чтобы:

понять, как устроен конкретный объект - каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

научиться управлять объектом или процессом и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (произвести оптимизацию);

прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект и процесс его функционирования.

Математические модели физических систем часто описываются связанными системами уравнений в частных производных по пространству и времени и сложными граничными условиями. Такие модели имеют бесконечное число степеней свободы.

Для численного моделирования необходимо уменьшение числа степеней свободы до конечного значения. Этот процесс называется дискретизацией. Результатом процесса дискретизации является дискретная модель. Для сложных инженерных систем эта модель есть результат многоуровневой декомпозиции. Процессу дискретизации могут подвергаться как пространственные координаты, так и время. Множество элементов, на которые разбита конструкция, называется конечно-элементной сеткой. Механическое поведение каждого элемента выражается с помощью конечного числа степеней свободы или значений искомых функций во множестве узловых точек. Поведение математической модели, таким образом, аппроксимируется поведением дискретной модели, полученной путем сборки или ансамблирования всех элементов [43].

В частности, модель в геотехнике помогает интерпретировать результаты полевых и лабораторных исследований. Другое, не менее важное назначение модели состоит в том, что с ее помощью можно выполнять расчеты и сравнить между собой предлагаемые варианты. В том числе, модель позволяет дать количественный прогноз поведения грунта под нагрузкой [44].

Немаловажным является и тот факт, что используя методы математического моделирования, появилась возможность обосновано принимать решения по конструктивным особенностям.

К примеру, в практике проектирования при возведении дорожного полотна обязательным этапом является производство инженерных расчетов на устойчивость возводимого сооружения. Зачастую подходы, применяемые в расчетах, содержат различного рода упрощающие предположения. Наиболее распространенные из них встречаются в методе круглоцилиндрических поверхностей скольжения, относящиеся к схеме плоской задачи. Этот метод был впервые применен К. Петерсоном в 1916 г. для расчета устойчивости откосов и долгое время назывался методом шведского геотехнического общества.

Выполнение геотехнических расчетов объектов транспортной инфраструктуры с помощью специализированного программного обеспечения позволяет определять набор и значения критических параметров, при которых происходят отказы в работе системы с учетом протекающих динамических процессов.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПО КОНТРОЛЮ ИЗМЕНЕНИЯ ВЛАЖНОСТНЫХ РЕЖИМОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Данная глава посвящена разработке методик по обработке геофизических данных получаемых в результате контроля состояния объектов транспортной инфраструктуры.

2.1 МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ВЛАЖНОСТНЫХ РЕЖИМОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ

Для исследования возможности оценки влияния погодных условий и сезонных факторов на состояние земляного полотна по данным георадиолокационных измерений проведены соответствующие исследования на участке Туапсе - Адлер Северо-Кавказской железной дороги в декабре 2009 г., а также мае и сентябре 2010 г.

Для выполнения измерений на выносных консолях специализированного вагона размещались антенные блоки трехканального георадиолокационного комплекса «ОКО-2М» (ООО «Логис», г. Раменское) [45-47], позволяющего вырабатывать и регистрировать 130 трасс в секунду в каждом канале. Скорость движения вагона при проведении измерений не превышала 60 км/час. Измерения выполнялись с использованием антенных блоков с центральной частотой 400 МГц, оснащенных рупорной конструкцией для подавления помех от объектов железнодорожной инфраструктуры [48-50]. Запись георадиолокационной информации проводилась под управлением программы «Оео8сап-32» [51, 52], поставляемой совместно с комплектом аппаратуры. Использована временная развертка 48 не и дискретизация каждой трассы в 512 отсчетов. Режим регистрации радарограмм не предусматривал усреднений трасс в отдельных точках наблюдения.

Первичная обработка полученной георадиолокационной информации выполнена специально разработанной программой «ОеогаП\уау» [53-56] и включала: подавление колебаний выносных консолей, на которых закреплялись антенны; привязку георадиолокационной информации в принятой на железной дороге системе координат; подавление информации, получаемой на железнодорожных мостах и других искусственных сооружениях, внесенных в электронную карту пути.

Фрагмент результатов обследований, выполненных в осевом сечении железнодорожного пути в период интенсивного выпадения атмосферных осадков, после выполнения процедуры вычитания средней трассы, приведен на рис. 2.1.

1930.1

1930.2 кт

о к

10

20

30

40

г * «л *■ л * V * *". " * "Г*---

1 - «г ■»'. И « г \ < « * « ТГ ■ Л

I I I

Заключение диссертации по теме «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог», Кругликов, Александр Александрович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что рост влажности грунтов земляного полотна приводит к сдвигу средневзвешенной частоты вибросейсмического сигнала (2.7) в низкочастотную область.

2. По результатам натурных измерений, проведенных на действующем участке железной дороги, установлено, что при росте влажности земляного полотна коэффициент затухания вибрационного сигнала уменьшается, а добротность колебаний, в свою очередь, практически во всем диапазоне изучаемых частот возрастает.

3. Разработана компьютерная модель насыпи железнодорожного пути, со всеми входящими в нее конструктивными элементами, позволяющая изучать сложные волновые поля, распространяющиеся в теле насыпи железнодорожного пути.

4. Показано, что на основе измерений виброскорости можно строить системы управления движением поездов, при которых коэффициент устойчивости насыпи остается в допускаемом нормативными документами интервале.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кругликов, Александр Александрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила технической эксплуатации железных дорог [Текст] / ЦП 4345 МПС РФ. - М.: Транспорт, 1993.- 160 с.

2. Ермаков, В.М. Дифференцированные требования к конструкции пути и его элементам [Текст] / В.М. Ермаков // Путь и путевое хозяйство. - 2004. -№10. - С. 11-14.

3. Яковлева, Т.Г. Железнодорожный путь [Текст]: учеб. пособие для вузов / Т.Г Яковлева, Н.И. Карпущенко, С.И. Клинов [и др.]; под ред. Т.Г. Яковлевой. - М.: Транспорт, 1999. - 405 с.

4. Виноградов, В.В. Расчеты и проектирование железнодорожного пути [Текст] /В.В. Виноградов, A.M. Никонов, Т.Г. Яковлева; под ред. В.В. Виноградова и A.M. Никонова. - М.: Маршрут, 2003. - 486 с.

5. Ремонтно-путевому комплексу - современную технику и технологии / Железнодорожный транспорт. - 2010. - № 12. - С. 28-33.

6. Михайлова, Н.В. О геофизических методах на железных дорогах [Текст] / Н.В. Михайлова // Путь и путевое хозяйство. - 2006. -N9.-С. 8-12.

7. Повилайтене, И. Применение новых методов диагностики при исследовании земляного полотна на железных дорогах Литвы / И. Повилайтене, О. Слепакова, И. Подагелис // Вторая науч.-техн. конф. с международным участием. - М.: МИИТ. - 2005. - С 81-83.

8. Хмелевской, В.К. Геофизические методы исследования [Текст]: учебн. пособие для геолог, спец. вузов / В.К. Хмелевской, Ю.И. Горбачев, A.B. Калинин [и др.]; под ред. Н.И. Селиверстова. -Петропавловск-Камчатский: КГПУ, 2004. - 232 с.

9. Ашпиз, Е.С. Оценка стабильности земляного полотна на основаниях из многолетнемерзлых грунтов по информации лент вагона-

путеизмерителя / Е.С. Ашпиз, C.B. Малинский // Межвуз. сб. науч. тр. - М.: МИИТ. - 1992. - Вып. 844. - С. 64-70.

10. Ашпиз, Е.С. Мониторинг земляного полотна при эксплуатации железных дорог / Е.С. Ашпиз // - М.: Путь-пресс, 2002. - 112 с.

11. Сазонов, В.Н. Современные направления диагностики и мониторинга земляного полотна / В.Н. Сазонов, Б.В. Кармалин,

A.B. Лебедев, С.Н. Игонькин, A.A. Паснов // Путь и путевое хозяйство. - 2009. - № 6. - С.34-37.

12. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО "РЖД").

13. Башкатова, Л. В. Прочный и надежный железнодорожный путь [Текст] / Л.В. Башкатова, В.Б. Каменский, B.C. Лысюк; под ред.

B.C. Лысюка. -М.: Транспорт, 2001. - 286 с.

14. Певзнер, В.О. Деформативность и стабильность пути [Текст] / В.О. Певзнер // Путь и путевое хозяйство. - 2005. - № 2. - С. 23-26.

15. Свод правил по проектированию земляного полотна к СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм (проект). - М.: 1988. - 55 с.

16. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм [Тест]. -Взамен СНиП П-39-76, СНиП III-38-75 и СН 468-74; введ. 1996-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1995.

17. Ашпиз, Е.С. Разработка системы мониторинга земляного полотна железных дорог [Текст] / Е.С. Ашпиз // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: сб. науч. тр. второй науч.-техн. конф. с междунар. участ. - М.: МИИТ. -2005.-С. 17.

18. Долгий, А.И. Программный комплекс автоматического профилирования и анализа георадиолокационных данных

«GEORAILWAY+» / А.И. Долгий, А.Е. Хатламаджиян, В.В. Ковдус // Тезисы докладов четвертой междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика - 2008». - Геленджик: EAGE. - 2008.

19. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути ЦП-544 / МПС России. - М.: Транспорт, 1998. - 189 с.

20. Сайт компании ОАО «РЖД» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://rzd.ru/static/public/rzd?STRUCTURE_ID=5115, свободный. -Загл. с экрана.

21. Перспективные направления развития мониторинга и диагностики земляного полотна ОАО «РЖД» [Текст] // Евразия Вести. -2008. - №8. - URL: http://www.eav.ru/publl.php?page=l&publid=2010-09a04.

22. Автоматизированный комплекс натурного осмотра пути [Текст]// Евразия Вести. - 2005. - №9. - URL: http://www.eav.ru/pdf/eav2005-09.pdf

23. ТВЕМА - технологии эффективного управления инфраструктурой // Евразия Вести. - 2008. - №8. - URL: http://www.eav.ru/publ l.php?page=l&publid= 2008-08а16.

24. Финкельштейн, М.И. Подповерхностная радиолокация [Текст] / М.И. Финкельштейн, В.И. Карпухин, В. А. Кутев, В.Н. Метелкин. - М.: Радио и Связь, 1994. - 345 с.

25. Владов, M.JI. Георадиолокационные исследования верхней части разреза [Текст]/М.Л. Владов, A.B. Старовойтов.-М.: Изд-во МГУ, 2002. - 90 с.

26. Грицык, В.И. О георадиолокационной диагностике [Текст] / В.И. Грицык, В.А. Явна, В.Л. Шаповалов [и др.] // Путь и путевое хозяйство. - 2004. -№10. - С. 32-34.

27. Коншин, Г.Г. Диагностика земляного полотна железных дорог [Текст]: учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта / Г.Г. Коншин. - М.: ГОУ

«Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. - 200 с.

28. Дулевич, В.Е. Теоретические основы радиолокации [Текст] / В.Е. Дулевич. - 1-е изд. -М.: Сов. радио, 1964. - 732 с.

29. Бреховских, JI.M. Волны в слоистых средах [Текст] / JIM. Бреховских. - М.: Наука, 1973. - 344 с.

30. Бахрах, Л. Д. Генерирование, излучение и прием сверхширокополосных сигналов [Текст] / Л.Д. Бахрах, О.С. Литвинов, Н.Я. Морозов // Сб. тр. 1-й межд. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». - М.: -2005.-С. 107-109.

31. Кошелев, В.И. Антенные системы для излучения мощных сверхширокополосных электромагнитных импульсов [Текст] / В.И. Кошелев // Сб. тр. 3-й Всерос. науч.-тех. конф. «Радиолокация и радиосвязь». -М.: -2009. -Т. 1. - С. 33-37.

32. Воскресенский, Д.И. Устройства СВЧ и антенны [Текст] / Д.И.Воскресенский, В.Л. Гостюхин, В.М. Максимов [и др.]; под ред. Д.И. Воскресенского. - 2-е изд., доп. и перераб. -М.: Радиотехника, 2006. -376 с.

33. Владов, М.Л. Введение в георадиолокацию [Текст]: учебное пособие / М.Л. Владов, A.B. Старовойтов. - М.: Изд-во МГУ, 2004. - 153 с.

34. Хакиев, З.Б. Исследование влияния электрофизических свойств среды на результаты георадиолокационной диагностики объектов инженерной инфраструктуры: дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.03/ Зелимхан Багауддинович Хакиев; - Ростов н/Д, 2010.- 160 с.

35. http://www.geo-radar.m/articles.php.

36. Шаповалов, В.Л. Совершенствование метода георадиолокационной диагностики в системе . мониторинга

железнодорожного пути: дис. канд. техн. наук: 05.22.06/ Владимир Леонидович Шаповалов; - Ростов н/Д, 2006. - 190 с.

37. Калинин, A.B. Высокоразрешающие волновые методы в современной геофизике [Текст] / A.B. Калинин, M.JI. В ладов,

A.B. Старовойтов, Н.В. Шалаева / Разведка и охрана недр. -М.: - 2002. - №1. С. 23-27.

38. Хмелевской, В.К. Геофизические методы исследования земной коры [Текст]: учеб. пособие / В.К. Хмелевской. - Дубна: Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 1997 - Ч. 1.

39. Карус, Е.В. Межскважинное прозвучивание [Текст] / Е.В. Карус, О.Л. Кузнецов, И.С. Файзуллин - М.: Недра, 1986.

40. Соловьянова, И.П. Теория волновых процессов [Текст]: учеб. пособие / И.П. Соловьянова, С.Н. Шабунин. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - 142 с.

41. Строкова, Л.А. Определяющие уравнения для грунтов. Soil Constitutive Models [Текст]: учеб. пособие / Л.А. Строкова. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010-151 с.

42. Engineering and Design: Geotechnical Analysis by the Finite Element Method. Department of the Army. U.S. Army Corps of Engineers. ETL 1110-2-544. - Washington, 1995. 42 p.

43. Строкова, Л.А. Применение метода конечных элементов в механике грунтов [Текст]: учеб. Пособие / Л.А. Строкова. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010 - 143 с.

44. Яковлева, Т.Г. Моделирование прочности и устойчивости земляного полотна [Текст] / Т.Г. Яковлева, Д.И. Иванов. - М.: Транспорт, 1980. - 225 с.

45. Колесников, В.И. Использование подвижного состава для георадиолокационной диагностики железнодорожного пути /

B.И. Колесников, В.А. Явна, В.Б. Воробьев [и др.] // Междунар. науч.-

практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика 2007». - Геленджик: EAGE. - 2007. - С. 147-149.

46. Шаповалов, B.JI. Георадиолокационная диагностика железнодорожного пути в скоростном режиме [Текст] / B.JI. Шаповалов, В.В. Ковдус, З.Б. Хакиев [и др.] // Труды третьей научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». - М.: - 2006. - С.58-60.

47. Регламент проведения георадиолокационных работ на железнодорожном пути в различных природно-климатических условиях / Департамент пути и сооружений ОАО «РЖД». Утв. В.М. Ермаковым. -М.: - 2009.

48. Immoreev, I.Y. Practical application of Ultra-wideband radars / I.Y. Immoreev // Third Int. Conf. "Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals". -Ukraine. - 2006. - pp. 44-49.

49. URL:http://www.gssi.ru, http://www.idsaustralasia.com,http://www. saferailsvstem.com, http://www.fligro-aperio.com, http://www.zeticarail.com.

50. Горбатенко, O.H. Использование радиопоглощающих и радиорассеивающих материалов коврового типа для защиты георадара от электромагнитных помех в верхней полусфере [Текст] / О.Н. Горбатенко, М.В. Прокофьев, К.А. Смольников // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика 2006». - Геленджик: EAGE. - 2006. - С.79-80.

51. Инструкция на программное обеспечение GeoScan 32 [Тест] / ООО «Логические системы». - URL: http://www.logsvs.ru.

52. Официальный сайт ООО «Логические системы». - URL: http:// www.logsys.ru.

53. Диагностический комплекс автоматизированной оценки состояния технических объектов инфраструктуры, связанных с

обеспечением безопасности движения поездов «ИНТЕГРАЛ». - URL: http://www.tvema.ru.

54. Копейкин, В.В. Первичная обработка георадарных сигналов [Текст] / В.В. Копейкин. - URL: http://www.geo-radar.ru/articles/article3.php.

55. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2011613071 Российская Федерация. Скоростная георадиолокационная диагностика земляного полотна/ Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявитель и патентообладатель Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявл. 21.02.11; зарег. в реестре 18.04.11.

56. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2011613070 Российская Федерация. Скоростная георадиолокационная диагностика земляного полотна - визуализация/ Явна В. А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявитель и патентообладатель Явна В.А., Хакиев З.Б., Каспржицкий A.C., Шаповалов В.Л., Окост М.В., Морозов A.B., Кругликов A.A.; заявл. 21.02.11; зарег. в реестре 18.04.11.

57. Грицык, В.И. Оценка состояния подбалластной зоны методом георадиолокации [Текст] / В.И. Грицык, В.Л. Шаповалов, М.В. Окост // Тр. всеросс. науч.-практ. конф. «Транспорт-2004». - Ростов-на-Дону: РГУПС. - 2004. - Ч. 2. - С. 179.

58. Пахомов, С.И. Прогноз изменения физико-механических свойств пылевато-глинистых грунтов при их обводнении / С.И. Пахомов, А.Н. Силантьев, Ю.С. Зборовская. - Сборник научных трудов «СевКавГТУ» Серия «Естественнонаучная», 2008. - № 4. - С. 58-63.

59. Ландау, Л. Д. Теория поля [Текст] / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. - 7-е изд., исправ. - М.: Наука, 1988. - 512 с.

60. Борн, M. Основы оптики [Текст] / М. Борн, Э. Вольф. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1973. - 719 с.

61. Крауфорд, Ф. Волны [Текст] / Ф. Крауфорд. Берклеевский курс физики. - М.: Наука, 1976. - Т.З. - 526 с.

62. Березин, И.С. Методы вычислений [Текст]: в 2 т. / И.С. Березин, Н.П. Жидков. -М.: Наука, 1966. - 464 с.

63. Акимова, О.В. К вопросу оценки физико-механических свойств грунтов в градиентных средах геофизическими методами [Текст] / О.В. Акимова // Тр. 4-й междунар. науч.-практ. конф. «Георадар-2004». -М.: МГУ.-2004.

64. Коган, А.Я. Спектральный состав неровностей пути и напряженно-деформированное состояние его элементов / А.Я. Коган, М.А. Левинзон, C.B. Малинский, В.О. Певзнер // Вестник ВНИИЖТа. - 1991. - № 1. - С. 39-41.

65. Гольдштейн, М.Н. Механические свойства грунтов [Текст] / М.Н. Гольдштейн. -М.: Стройиздат, 1979. - 303 с.

66. Пьянков, С.А. Механика грунтов [Текст]: учебное пособие / С.А. Пьянков, З.К. Азизов. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 103 с.

67. Методические указания по определению свойств грунтов эксплуатируемого земляного полотна / М.: ВНИИЖТ. - 1970. - 60 с.

68. Пахомов, С.И. Прогноз изменения физико-механических свойств пылевато-глинистых грунтов при их обводнении / С.И. Пахомов, А.Н. Силантьев, Ю.С. Зборовская. - Сборник научных трудов «СевКавГТУ» Серия «Естественнонаучная», 2008. - № 4. - С. 58-63.

69. Владов, М.Л. Некоторые вопросы интерпретации георадиолокационных данных при изучении железнодорожных насыпей [Текст] / М.Л. Владов, A.B. Старовойтов, А.Ю. Калашников // Тр. 4-й междунар. науч.-практ. конф. «Георадар-2004». - М.: МГУ. - 2004.

70. Владов, М.Л. Основные типы деформаций в железнодорожных насыпях по данным георадиолокационного профилирования [Текст] / М.Л. Владов, A.B. Старовойтов, А.Ю. Калашников // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика 2006». - Геленджик: EAGE. - 2006. -С 73-75.

71. Методические рекомендации по геофизическому обследованию насыпей железных дорог [Текст] / ЦНИИС, 1975. - 74 с.

72. Никитин, A.A. Комплексирование геофизических методов [Текст]: учебник для вузов / A.A. Никитин, В.К. Хмелевской - Тверь: ООО «Издательство ГЕРС», 2004. - 294 с.

73. Коншин, Г.Г. Вибросейсмическая диагностика эксплуатируемого земляного полотна [Текст] / Г.Г. Коншин. - М.: Транспорт, 1994. - 216 с.

74. Снеддон, И. Преобразование Фурье [Текст] / И. Снеддон; пер. с англ. - М.: Иностр. Лит., 1955. - 667 с.

75. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути [Текст]: № ЦПТ-53 / ОАО «РЖД», Департамент пути и сооружений, ВНИИЖТ. - М.: Академкнига, 2004.

76. Колос, А.Ф. К вопросу о необходимости прогнозирования несущей способности земляного полотна / А.Ф. Колос // Вторая науч.-техн. конф. с международным участием, М.: МИИТ. - 2005. - С 58-59.

77. Кругликов, A.A. Интеллектуальные системы мониторинга высоких железнодорожных насыпей / A.A. Кругликов, Г.И. Лазоренко, В.Л Шаповалов, З.Б. Хакиев, В.А. Явна // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», Ростов н/Д. - 2012. - № 3.

78. Технологический регламент диагностики и режимных наблюдений объектов земляного полотна для постоянной эксплуатации // ОАО «РЖД. МИИТ. - М.: НИИТКД, 2007. - 92 с.

79. Коншин, Г.Г. Нагрузки на земляное полотно [Текст]: учеб. пособие / Г.Г. Коншин. - М.: МНИТ, 2007. - 215 с.

80. Коншин, Г.Г. Упругие деформации и вибрации земляного полотна [Текст]: учеб. пособие / Г.Г. Коншин. - М.: МИИТ, 2010.- 180 с.

81. Клованич С.Ф. Метод конечных элементов в нелинейных задачах инженерной механики / Запорожье: Издательство журнала «Свгг геотехшки», - 2009.

82. Присекин, В.Л. Основы метода конечных элементов в механике деформируемых тел / В.Л. Присекин, Г.И. Расторгуев. - НГТУ, 2010.

83. Методические указания по георадиолокационной диагностике объектов земляного полотна железнодорожного пути / ОАО «РЖД». Департамент пути и сооружений. РГУПС. - М.: - 2005.

84. Явна, В.А. Георадарное диагностирование железнодорожного земляного полотна / В.А. Явна, В.И. Грицык, З.Б. Хакиев, В.А. Попов, В.В. Ковдус. - Вестник РГУПС, 2005. - № 3. - С. 93-99.

85. Хакиев, З.Б. Количественная интерпретация георадарограмм влажного грунта / З.Б. Хакиев, В.В. Помозов, В.А. Явна // 5-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика - 2009». - Геленджик: ЕАвЕ. - 2009.

86. Хакиев, З.Б. Некоторые особенности амплитудно-частотных характеристик георадиолокационных трасс в средах с различной проводимостью [Текст] / З.Б. Хакиев // Известия СКНЦ Высшей школы. Естественные науки. - 2009. - Т.6. - С.41-43.

87. Колесников, В.И. Георадиолокационные признаки областей с аномальными физическими свойствами [Текст] / В.И. Колесников, В.А. Явна, В.В. Ковдус [и др.] // Вестник РГУПС. Железнодорожный путь и транспортное строительство. -2005. - № 3. - С. 124-127.

88. Шаповалов, В.Л. Определение влажности грунтовой среды георадиолокационным методом / В.Л. Шаповалов, С.А. Басов, В.А. Явна // 2-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика - 2006». - Геленджик: ЕАвЕ. - 2006.

89. Методические рекомендации по определению состава, состояния и свойств грунтов сейсмоакустическими методами. ВНИИЖТС. - 1985.

90. Методические рекомендации по применению сейсмоакустических методов для изучения физико-механических свойств связных грунтов. М.: ЦНИИС. - 1976 - 70 с.

91. АШУБ 8.1 [АШУ8. Документация].

92. Березин, И.С. Методы вычислений [Текст]: в 2 т. / И.С. Березин, Н.П. Жидков. - М.: Наука, 1966. - 464 с.

93. Кудрявцев, Л. Д. Краткий курс математического анализа [Текст] / Л.Д. Кудрявцев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - Т.2. - 424 с.

94. Иванова, В.М. Математическая статистика: Учебник / В.М. Иванова, В.Н. Калинина, Л.А. Нешумова [и др.]. - М.: Высш. шк., 1981.-371 с.

95. Леонтьев, Н.В. Применение системы АЫБУЗ к решению задач модального и гармонического анализа [Текст]: учебно - методические материалы по программе повышения квалификации «Информационные системы в математике и механике» / Н.В. Леонтьев - Нижний Новгород, 2006. - 101 с.

96. Абрамовица, М. Справочник по специальным функциям/ М. Абрамовича, И. Стиган, пер. с англ. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 1979.

97. Суворова, Т.В. Математическое моделирование деформации основания железнодорожного пути при встречном движении поездов / Т.В. Суворова, О.А. Беляк, С.А. Усошин. - Вестник РГУПС. - 2011. - № 4. - С. 155-161.

98. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть IV. Правила производства геофизических исследований [Текст]. -Введ. 2001-01-01. -М.: Госстрой России, 2000.

99. Мирсалихов, З.Э. Особенности распространения колебаний в земляном полотне железнодорожного пути, сооружаемого из лессовидных грунтов в республике Узбекистан в условиях скоростного движения поездов / З.Э. Мирсалихов // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», Ростов н/Д. - 2012. - № 3.

100. Грицык, В.И. Вибродинамическая диагностика пути / В.И. Грицык, М.В. Окост // Путь и путевое хозяйство. -2009.- №1.- С.25-27.

101. Коншин, Г.Г. Работа земляного полотна под поездами [Текст]: учеб. пособие / Г.Г. Коншин. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте» - 2012. - 208 с.

102. Das, В.М. Fundamentals of soil dynamics. Elsevier/ B.M. Das -

1995.

103. Воробьев, Э.В. Технология, механизация и автоматизация путевых работ / Э.В. Воробьев, К.Н. Дьяков, В.Г. Максимов. - М.: Транспорт, 1996. - 375 с.

104. СП 32-104-98. Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм [Текст]. - Введ. 1999-01-01. - М.: Госстрой России, 1999.

105. Методические рекомендации по прогнозированию надежной работы железнодорожных насыпей в условиях интенсивной эксплуатации пути / МИИТ. - М.: - 1990.

106. Шахунянц, Г.М. Земляное полотно железных дорог / Г.М. Шахунянц. -М.: Трансжелдориздат, 1953. - 827 с.

107. Предложения по расчету устойчивости откосов высоких насыпей и глубоких выемок [Текст]. - М.: «СОЮЗДОРНИИ», 1966 - 83с.