A cikk szerzője:

Dr. habil. Fischer Szabolcs egyetemi docens
SZE

Szatmári Tamás alkalmazásmérnök
Low and Bonar Hungary Kft.

Georácsokkal és geokompozitokkal erősített szemcsés rétegek laboratóriumi vizsgálatai

A vasúti alépítménybe beépülő szemcsés anyagokat (kiegészítő rétegeket) a földmű teherbírás-növelése és/vagy védelme érdekében alkalmazzák. A hagyományos vasúti felépítmény jelentős tömegét kitevő zúzottkő ágyazat is szemcsés anyag, ellenben funkciója eltér a kiegészítő rétegekétől. A kiegészítő rétegekben (és alattuk) beépített geoműanyag rétegek műszaki és gazdasági előnye, hogy általuk jelentősen javítható a vágánygeometria stabilizálása.


Az 1. táblázatban foglaltuk össze annak a nyolc (GG1–GG7, valamint COMP jelölésekkel) erősítő elemnek a tulajdonságait, amelyeket a vizsgálatsorozatban alkalmaztunk.

A mérési eredmények feldolgozási módszere

Minden egyes georácsra, az adott szemcsés rétegben, az összes nyírási síkra 3-3 vagy 4-4 mérést végeztünk el, és a mérések átlagával dolgoztunk. Az egy-egy nyírási síkra kapott nyomóerő-elmozdulás grafikonok esetén a belső nyírási ellenállást az 5 mm és 40 mm közötti keretelmozdulás tartományán mért adatsorra illesztett lineáris regressziós függvény meredekségével jellemeztük. Az erősítő funkcióval felruházott geoműanyagokat legtöbbször nem a szakítószilárdságukkal, hanem az 1-2%, akár 0,5%-os szakítómerevségükkel jellemzik, hiszen ebben a zónában definiálhatjuk a georács és a szemcsés anyag optimális együttdolgozását. (Megjegyzés: a korábbi kutatásokban – a mostanitól eltérően – az egyes nyírási síkokra jellemző, maximális nyomóerőértékeket vettük figyelembe, ami sokszor 50-70 mm-es keretelmozdulások hatására alakult ki. A valóságban, üzemi körülmények között ekkora – főleg vízszintes – alakváltozása nem lehet a geoműanyag-erősítésű szemcsés anyaghalmaznak – tönkremenetel vagy stabilitásvesztés nélkül. Ezért reálisabb a jelenlegi értékelés.)
A továbbiakban a nyírószilárdság jellemzésére a szemcsés anyaghalmazban az egyes nyírási síkokra jellemző belső nyírási ellenállás kifejezéseket alkalmazzuk. Természetesen az olyan szemcsehalmazok esetén, mint amilyen a vasúti zúzottkő ágyazatot, az SZK1 keveréket, illetve az FZKA 0/56 anyagot felépítő törtszemcsés, szabálytalan alakú, élesélű köveket és finom szemcséket is tartalmazó halmaz, még laboratóriumi körülmények kö­zött sem mérhető tökéletesen pontos, szemcsehalmazra vonatkozó belső nyírási ellenállás. Azaz a mért eredményeknek – a szabálytalan alakú kövek véletlenszerű eloszlásából adódóan – meghatározott szórásuk lesz. A lineáris regressziós függvények meredekségi értékeinek átlagolásával határoztuk meg a belső nyírási ellenállás paramétereket különböző georáccsal vagy georács-kompozittal kialakított rétegszerkezetek esetén az egyes nyírási síkokban. A nyírások közben regisztrált nyomóerőket nem korrigáltuk a keretek között mért súrlódási ellenállások értékeivel. Ezt a közelítést azért alkalmaztuk, mert a súrlódási ellenállások nagyságai a mért nyomóerőkhöz képest kicsiny mértékűek, azonban eredményeink megfogalmazásakor tudatában voltunk annak a ténynek, hogy a laboratóriumi vizsgálatok mérési adatait ezek elhanyagolható mértékben befolyásolták. Valamint abból az okból kifolyólag, hogy a mérések több különböző időponthoz és vizsgálatsorozathoz köthetők, minden egyes eredmény esetében az adott vizsgálat null-méréséhez (erősítetlen esetéhez) viszonyítottuk az erősített eset meredekségi arányszámát.

Eredmények és megállapítások

A többszintes nyíróládás vizsgálattal meghatároztuk a tömörített erősítés nélküli és a különböző típusú georáccsal és georács-kompozittal erősített törtszemcsés vasúti zúzottkő ágyazatra az SZK1 keverékre, valamint az FZKA 0/56 anyagra jellemző belső nyírási ellenállás függvények értékeit a georács/geokompozit síkjától mért vertikális távolság függvényében.

6. ábra. Az 5…40 mm keretelmozduláshoz tartozó lineáris regressziós függvény meredekségének aránya a vasúti zúzottkő ágyazat esetén, 3 nyírási síkban
Az 6. ábra a vasúti zúzottkő ágyazat esetén mért eredményeket szemlélteti az első, a második és a harmadik nyírási síkon, különböző georácsok esetére. A sötétkék, azaz az 1,0 értékű oszlop minden esetben az erősítetlen szemcsés halmazt mutatja, azaz a referenciamérést. Az eredményekből az alábbi három lényeges megállapítást tehetjük:

  • a többszintes nyíróláda alkalmas a vízszintes síkokra jellemző belső nyírási ellenállás megállapítására;
  • a belső nyírási ellenállás georácsok beépítésével növelhető, azaz az interlock hatás kimutatható a módszerrel;
  • a belső nyírási ellenállás növekmény még 20 cm-re is érzékelhető a georács síkjától számítva (azaz a 3. nyírási síkban);
  • a különböző georácsok eltérő eredményeket adtak.

A 7. ábrán már csak az 1. nyírási síkban mért értékarányok olvashatók le, csoportokba rendezve, nyílásméret alapján. Az első, legnagyobb nyílásméretű csoportban a GG2 és GG6 georácsok szerepelnek, a második csoportban az átlagos nyílásmérettel rendelkező GG1, GG4 és GG6 georácsok láthatók, a harmadik csoportba pedig a kis nyílásméretű termékeket helyeztük el (GG3 és GG7).

7. ábra. Az 5…40 mm keretelmozduláshoz tartozó lineáris regressziós függvény meredekségének aránya a vasúti zúzottkő ágyazat esetén, a georács síkjában

A csoportokba rendezés alapján leolvasható a diagramról, hogy hasonló nyílásméretű termékek hasonló eredményeket hoztak. Kisebb eltérések ugyan megfigyelhetők, például a GG7 georács beépítése majdnem 30%-kal csökkentette a belső nyírási ellenállás mértékét, ami logikusnak tekinthető, hiszen a zúzottkő ágyazat legkisebb, 31,5 mm átmérőjű szemcséi sem fértek bele 30 mm oldalhosszúságú egyenlő oldalú háromszög nyílásokba, azaz így az interlocking hatás sem jöhetett létre, sőt feltételezhetően egy csúszófelületet hozott létre a homokréteg és az ágyazat között.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Kurhan, D. M.: Determination of dy­na­mic loads from the wheel on the rail for high-speed trains, Science And Transport Progress. Bulletin Of Dnipropetrovsk National University Of Railway Transport, 2015/3, pp. 118–128.
  • [2] MSZ EN 13250:2014+A1/2015: Geo­textíliák és rokon termékeik. A vas­utak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői, 44 o.
  • [3] Dr. Horvát F., Fischer Sz., Major Z.: Geoműanyagokkal erősített vasúti zúzottkő ágyazat újszerű vizsgálata többszintes nyíróládában. Sínek Világa, 2012/6.
  • [4] Fischer Sz.: A vasúti zúzottkő ágyazat alá beépített georácsok vágánygeomet­riát stabilizáló hatásának vizsgálata. PhD-értekezés, SZE MMTDI, 2012, 148 o.
  • [5] dr. Fischer Sz.: A vasúti zúzottkő ágyazat és a szemcsés kiegészítő rétegek alá beépített georácsok belső nyírási ellenállásának vizsgálata. Sínek Világa, 2014/4.
  • [6] www.researchgate.net/profile/Szabolcs_Fischer/contributions.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2016 / 6. 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 | ©