A cikk szerzője:

Pattantyús-Á. Miklós Tudományos munkatárs
Eötvös Loránd Geofizikai Intézet

Prónay Zsolt tudományos főmunkatárs
Eötvös Loránd Geofizikai Intézet

Tildy Péter tudományos munkatárs
Eötvös Loránd Geofizikai Intézet

Törös Endre tudományos főmunkatárs
Eötvös Loránd Geofizikai Intézet

Geofizikai módszerek alkalmazása a vasúti alépítmények vizsgálatában (2. rész)

A Sínek Világa előző számában a radarvizsgálatok tesztméréseit, azok eredményeit, valamint rövidebb vágányhosszakon végzett méréseink szelvényeit mutattuk be. Az utóbbi nyolc évben egyre több felkérést kaptunk egyre hosszabb pályaszakaszokra, így a korábban kidolgozott technológia alkalmazása rutinszerűvé vált. A méréseket, néhány kivétellel, többségében munkagépre szerelt radarral végeztük, elfogadható sebességgel haladva. Többször bíztak meg minket olyan munkával, amelynek során nemcsak a vágányfelépítmény vizsgálatát, hanem a teherviselő töltés állapotának minősítését is kérték. Ezért nem csupán a radar módszert használtuk, hanem a szeizmikus módszert és a talajok elektromos fajlagos ellenállásmérését is beillesztettük a kutatásba. Ezek a felkérések többnyire vasúti hidak előtti és utáni töltésszakaszokra vagy ismert, gyenge teherviselő altalaj helyének vizsgálatára vonatkoztak. Ebben a részben e vizsgálatok eredményeit mutatjuk be a fontosabbak kiemelésével, metszetekkel, anomália térképekkel illusztrálva.

Sülysáp–Tápiószecső, vasúti pályaszakasz vizsgálata 2 × 7,5 km hosszban

Ez a munka két részből állt. Egyik a vasúti ágyazat minősítése teljes hosszban, a másik egy 800 m hosszú, mocsaras szakaszon az alépítmény és töltés állapotvizsgálata. Az előbbinél a radart, az utóbbinál a szeizmikus felszíni hullámos tomográfia módszerét alkalmaztuk.
A vasúti ágyazat és alépítmény vizsgálatát radar módszerrel, a Sensor & Software 450 MHz-es antennáját pillekocsira szerelve, gyalogmenetben, éjszaka végeztük (1., 2. ábra).

1. ábra. Éjszakai mérés pillekocsival2. ábra. Radarmérés sötétbenA radarfelvételeken 40 cm körüli mély­ségben található a zúzottkő ágyazat aljat jelző reflexiós szint, 80 cm körüli mélységben egy folyamatos reflexiós jel látható, amely az alapozás szintjével egyezik. Az említett szinteket a külső hatások (műtárgyak, útátjárók, kitérők stb.) jelentősen deformálták, így ezeken a szakaszokon a szinteket csak hiányosan értelmezhettük. Ahol a reflexiók idő és amplitúdó adatai­ból az összlet inhomogenitásaira következtethettünk, ott a hatások jellemzését táblázatban adtuk meg, mint például erősen vagy kissé szennyezett ágyazat, inhomogén ágyazat és alap, nedvesedés az ágyazatban vagy az aljzatban stb. Mindezek ellenére a radarfelvételeken komolyabb, hibára utaló szakasz nem volt kijelölhető, mivel mind az ágyazat, mind az aljzat reflexiós szintje közel egyenletes felépítést mutatott.
Mivel a szeizmikus hullámok terjedési sebessége között összefüggés mutatható ki, az anyag alakváltozási paramétereinek, a töltésalapok mechanikai állagának vizsgálatát a szeizmikus sebesség tomográfia mérésére alapoztuk. A mérés síkja a töltés alja és egyben alapja közötti határoló felület volt, a töltés egyik oldalán a hullámkeltő források (kalapácsütések), a másik oldalán az érzékelők (geofonok) voltak. Ebből az „átvilágításból” származó mérés eredménye a töltésalap környezetét, a felszín alatti kb. 2-3 m-es mélységtartomány átlagos jellemzőit bemutató szeizmikus sebességtérkép volt, amelyen a kis sebességértékek gyenge, laza talajállapotot, míg a nagyobb sebességek tömörebb, jobb mechanikai állagú anyagot jelentenek. A töltés állagának minősége nem játszik számottevő szerepet a sebességértékek kialakításában.

3. ábra. Sülysáp közelében mért szeizmikus felszíni hullámos tomográfia sebességtérképe4. ábra. A radar felszerelése a pillekocsiraA 3. ábrán felülnézetként bemutatott sebességtérképnél a mérést a nyíróhullámok feldolgozására alapoztuk, így a sebességértékek elsősorban az anyagok nyírási tulajdonságaival hozhatók összefüggésbe. Az ábra magyarázat nélkül is jól mutatja, hol található lazább, kevésbé jó megtartású aljzat. A hullámterjedési sebességek a gyengébb minőségű talajokra jellemző 50 m/s és 230 m/s értékek közötti tartományba esnek, ugyanakkor a gyakorlati tapasztalatok szerint még a nagyobb sebességű (sárga színű) zónák sem jelentenek jó tömörségű, jó megtartású talajokat, mert az ilyenekre jellemző legalább 200-300 m/sec sebesség sehol sem volt mérhető a 800 m-es szakaszon belül. (Meg kell jegyezni, hogy a szeizmikus sebességek és a talajszondázási jellemzők között jól használható empirikus összefüggések is vannak, amelyekre most nem térünk ki.)

A Budaörs–Biatorbágy felújított vasúti vonalszakasz vizsgálata 3 × 2,2 km hosszban

A vonal bal vágányának átépítése kapcsán merült fel az igény gyors, roncsolásmentes módszer alkalmazására a felújításra előírt technológia betartásának ellenőrzésére. A méréseket radar módszerrel a vágányközben és az aljvégek felett végeztük azzal a céllal, hogy információt kapjunk a zúzottkő ágyazat vastagságára, az ágyazat alatti talaj, illetve talajerősítő réteg szerkezetére, tulajdonságaira. A mérést pillekocsival, gyalogmenetben végeztük, 900 és 450 MHz-es antennákkal (4. ábra). A vágány építés alatt volt, így például a zúzottkő ágyazat vastagsága és felső szintje a vizsgált szakaszon nem volt egyforma. A vágány a mérés idején forgalommentes volt.

5. ábra. Biatorbágy közelében mért 450 MHz-es jellegzetes radarszelvények6. ábra. Felszínről is látható ágyazathibaA felvételeken jól követhető a zúzottkő ágyazat alsó határa, és nem mutatnak egyértelmű eltérést az ágyazat minőségét illetően. Jól értelmezhető adatokat kaptunk az ágyazat alatti talajról, illetve talajerősítő rétegről. Igen sok helyen mutatkozik nedves altalajra utaló amplitúdókierősödés, frekvenciacsökkenés. Az 5. ábrán néhány jellegzetes információt tartalmazó szelvényszakaszt mutatunk be, amelyeken az alábbi színjelöléseket alkalmaztuk:
kék (vonal) – a zúzottkő ágyazat alsó határa,
zöld (tónus) – kiugró altalaj-szerkezeti változékonyság,
piros – nedvesedésre utaló jelkierősödés, illetve jellegváltások.
A szelvények vízszintes tengelyén a hek­tométer szelvényt, a függőlegesen a hul­lám beérkezési idejét tüntettük fel. Ez átlagsebességgel számolva 10 ns, ami kb. 0,5 m-t jelent mélységben.

7. ábra. Ágyazathibák 8. ábra. Radarantenna felszerelése az UDJ-reAz ágyazat alsó szintje többnyire jól követhető. Ahol a szint jól elkülönül az altalajtól, ott az ágyazatrostálás megtörtént. A kiértékelésnél nehézséget jelent, amikor a szint eltűnik, mert ott az altalaj és az ágyazat fizikai paraméterei alig különböznek egymástól. Ilyenkor a leggyakrabban előforduló eset, hogy nem történt meg a szennyezett ágyazat cseréje. Egyes helyeken függőleges értelemben vett szinteltolódások láthatók, ezeknél a rétegvastagság jelentősen változott. A felvételek alapján az is megállapítható, hogy az altalaj reliefje változékony, és több helyen inhomogenitásokat tartalmaz. Figyelmet érdemel, hogy a mért szakasz majdnem teljes hosszában nedvesedésre utaló reflexiós kép tapasztalható.

Kápolnásnyék–Dinnyés: kétvágá­nyos vonalszakasz geofizikai vizsgálata 13 km hosszban

A vonalszakasz mérésére ágyazathibák lehatárolása és prognosztizálása miatt került sor. Ezek egy része már a mérést megelőzően is látható volt a felszínen (6–7. ábra).
A korábbi radarméréseket a Sen­sors & Software Inc. (Canada) pulse­EKKO–1000 típusú berendezésével végeztük, többnyire 450–900 MHz frekvenciákon. Időközben megjelent a GSSI, USA SIR–20 típusú műszer 1 GHz frekvenciájú tölcsérantennával, amely kiváltotta az eddigi 900 MHz-es antennát. Ezt nem kell a talajfelszín közvetlen közelében mozgatni, ugyanakkor adatgyűjtés szempontjából sokkal gyorsabb az előzőnél, mert nagyobb sebességgel haladva, rövidebb idő alatt lehet vele a méréseket elvégezni, ami a vasúti forgalom fenntartása szempontjából nagyon fontos.

9. ábra. Mérés 40 km/h sebességgelA mérés egyszerűsége és az elvárásnak megfelelő gyorsabb kivitelezhetősége miatt ezzel az új berendezéssel végeztük el a teljes pályaszakasz felmérését. Az antenna fel- és leszerelése az UDJ típusú munkagépre (8. ábra) és a mérés összesen kb. két és fél órát vett igénybe. Az adatgyűjtés gyorsaságát jellemzi, hogy a hordozó jármű 40 km/h sebességénél a szelvény minden kb. 8 cm-ében kaptunk egy-egy teljes radar reflexiós jelet (9. ábra).
A cikk folytatódik, lapozás:1234Következő »
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2011 / 1. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©