Коэффициент ослабления от замерзания-оттаивания помогает оценить динамические характеристики мерзлого грунта земляного полотна

Китайские исследователи изучили эволюцию параметров динамической жесткости в диапазоне малых деформаций, чтобы определить влияние циклов замерзания-оттаивания на динамический отклик мерзлого грунта земляного полотна. На основе большого массива экспериментальных данных они предложили коэффициент ослабления от замерзания-оттаивания для оценки влияния этого процесса на динамические свойства и инженерные параметры грунта.

Исследование особенно актуально для проектирования и эксплуатации высокоскоростных железных дорог (ВСЖД) в сезонно-мерзлых регионах. В рамках долгосрочного плана развития сети ВСЖД Китая более 50% путей проложено в сезонной или глубокой сезонной мерзлоте, в основном на северо-востоке, севере и северо-западе страны. Усталостные свойства и механизмы деградации основания пути в этих условиях определяются ослаблением динамических характеристик грунта под совместным воздействием многократных циклов замерзания-оттаивания и высокочастотной динамической нагрузки от движущихся поездов.

Учёные из Северо-Западного института экологии и природных ресурсов Китайской академии наук (CAS) сосредоточились на участке Хунгу-Хайдун Ланьчжоу-Урумчийской ВСЖД, где часто происходят процессы замерзания-оттаивания и геологические опасности. С помощью динамических трехосных испытаний они детально изучили поведение жесткости мерзлого грунта при малых деформациях и его поведение при динамических деформациях под долговременной циклической нагрузкой, а также проанализировали влияние истории напряжений.

Результаты моделирования показывают, что предложенный коэффициент способен хорошо описывать экспериментальные данные в широком диапазоне условий. Это исследование предоставляет теоретическую модель и экспериментальные данные для оценки деградации инженерных свойств конструкций земляного полотна ВСЖД в регионах сезонного промерзания. Работа опубликована в журнале Soil Dynamics and Earthquake Engineering.