Диагностика земляного полотна: различия между версиями
Admin (обсуждение | вклад) |
|||
| (не показана 1 промежуточная версия этого же участника) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| − | + | {{#seo: | |
| + | |keywords= полезная информация про Диагностику земляного полотна | ||
| + | |description= Диагностика земляного полотна | ||
| + | }} | ||
| − | Эксплуатируемое земляное полотно с позиций диагностирования подразделяется на следующие категории: I категория – аварийное земляное полотно, т. е. имеются участки, где произошли крупные деформации и остановлено движение поездов (например, сплы-вы откосов, разрушение насыпей, карстовые провалы). В этом случае происходит срочное восстановление земляного полотна и одновременно оперативно выполняется обследование не только разрушенного участка, но и смежных с ним участков земляного полотна; II категория – эксплуатируемые участки с обнаруженными деформациями земляного полотна, на которых действуют предупреждения об ограничении скоростей движения поездов; III категория – участки земляного полотна, расположенные в сложных инженерно-геологических условиях, поэтому требующие повышенного внимания из-за возможности проявления на них деформаций (районы распространения карста, болот, оползней, вечной мерзлоты); IV категория – высокие насыпи из глинистых грунтов, которые, как правило, потенциально ненадежны; V категория – стабильное земляное полотно, но его состояние необходимо оценить при назначении сроков ремонта пути. | + | {{XK|Wikirail|Главная|Категория:Путь и путевое хозяйство|Путь и путевое хозяйство|Категория:Земляное полотно|Земляное полотно}} |
| + | |||
| + | Научное направление, связанное с определением фактического состояния [[Земляное полотно|земляного полотна]], качественной и количественной оценкой изменений, происходящих в нем под воздействием динамических поездных нагрузок и влиянием природно-климатических факторов, а также с периодическим контролем земляного полотна в процессе эксплуатации ж.-д. пути, – диагностика земляного полотна – представляет собой систему, состоящую из совокупности взаимосвязанных элементов. В нее входят: объекты исследования; методы и технические средства диагностирования; классификация диагностических признаков (критериев распознавания деформаций); специально подготовленный персонал, взаимодействующий с объектом диагностирования по правилам, установленным соответствующей нормативно-методической документацией; заключение о техническом состоянии объекта с обоснованием возможности дальнейшей его эксплуатации или предложения по принятию срочных мер по его усилению. | ||
| + | __TOC__ | ||
| + | |||
| + | == Классификация == | ||
| + | |||
| + | Эксплуатируемое земляное полотно с позиций диагностирования подразделяется на следующие категории: | ||
| + | *I категория – аварийное земляное полотно, т. е. имеются участки, где произошли крупные деформации и остановлено движение [[Поезд|поездов]] (например, сплы-вы откосов, разрушение насыпей, карстовые провалы). В этом случае происходит срочное восстановление земляного полотна и одновременно оперативно выполняется обследование не только разрушенного участка, но и смежных с ним участков земляного полотна; | ||
| + | *II категория – эксплуатируемые участки с обнаруженными деформациями земляного полотна, на которых действуют предупреждения об ограничении скоростей движения поездов; | ||
| + | *III категория – участки земляного полотна, расположенные в сложных инженерно-геологических условиях, поэтому требующие повышенного внимания из-за возможности проявления на них деформаций (районы распространения карста, болот, оползней, вечной мерзлоты); | ||
| + | *IV категория – высокие насыпи из глинистых грунтов, которые, как правило, потенциально ненадежны; | ||
| + | *V категория – стабильное земляное полотно, но его состояние необходимо оценить при назначении сроков ремонта пути. | ||
В зависимости от категории состояния земляного полотна и эксплуатационных условий диагностические исследования полотна (изучение признаков, характеризующих его техническое состояние) подразделяются на детальные, рекогносцировочные (предварительные) и режимные. Детальная диагностика проводится на объектах земляного полотна с уже обнаруженными или с явными признаками проявления деформаций (I, II, III категории) и имеет своей целью получение исходных данных для разработки мероприятий по усилению земляного полотна. Рекогносцировочная диагностика выполняется с целью предварительной оценки состояния объекта и определения необходимости его дальнейшего детального обследования (III, IV и V категории). Режимная диагностика объекта (мониторинг его технического состояния) проводится периодически в процессе эксплуатации пути для выявления аномальных и сомнительных по состоянию участков (в дальнейшем они детально обследуются) и определения сроков и очередности выполнения ремонтных работ. Они применяются для всех категорий земляного полотна, но прежде всего для IV и V категорий. | В зависимости от категории состояния земляного полотна и эксплуатационных условий диагностические исследования полотна (изучение признаков, характеризующих его техническое состояние) подразделяются на детальные, рекогносцировочные (предварительные) и режимные. Детальная диагностика проводится на объектах земляного полотна с уже обнаруженными или с явными признаками проявления деформаций (I, II, III категории) и имеет своей целью получение исходных данных для разработки мероприятий по усилению земляного полотна. Рекогносцировочная диагностика выполняется с целью предварительной оценки состояния объекта и определения необходимости его дальнейшего детального обследования (III, IV и V категории). Режимная диагностика объекта (мониторинг его технического состояния) проводится периодически в процессе эксплуатации пути для выявления аномальных и сомнительных по состоянию участков (в дальнейшем они детально обследуются) и определения сроков и очередности выполнения ремонтных работ. Они применяются для всех категорий земляного полотна, но прежде всего для IV и V категорий. | ||
| Строка 7: | Строка 22: | ||
Система диагностики содержит традиционные и новые методы, основанные на различных физических принципах (геофизические методы), и специально разработанные передвижные диагностические комплексы. | Система диагностики содержит традиционные и новые методы, основанные на различных физических принципах (геофизические методы), и специально разработанные передвижные диагностические комплексы. | ||
| − | '''Традиционные методы''' включают эксплуатационные наблюдения (визуальный осмотр, учет выправок пути, замеры смещений масс грунта по маякам и маркам, проверка положения и роста трещин); геодезические методы (нивелирование по точкам створов и головкам рельсов, проверка сдвижки пути, съемка поперечных и продольных профилей земляного полотна); инженерно-геологические методы (бурение скважин, устройство шурфов, прорезей, расчисток, отбор проб грунта и их лабораторные испытания для определения физико-механических свойств). В отдельных случаях применяются специальные механические методы испытаний грунтов в массиве. Методы эксплуатационных наблюдений и геодезические методы характеризуют внешние признаки проявления деформаций; инженерно- | + | == Традиционные методы == |
| − | геологические методы определяют внутреннее строение и состояние грунтов земляного полотна; механические методы позволяют оценивать прочностные характеристики грунтов в массиве без отбора проб При применении только традиционных методов и существующих темпах их использования задача своевременного выявления опасных для движения поездов участков земляного полотна не может быть решена в ближайшем десятилетии. | + | |
| + | '''Традиционные методы''' включают эксплуатационные наблюдения (визуальный осмотр, учет выправок пути, замеры смещений масс грунта по маякам и маркам, проверка положения и роста трещин); геодезические методы (нивелирование по точкам створов и головкам рельсов, проверка сдвижки пути, съемка поперечных и продольных профилей земляного полотна); инженерно-геологические методы (бурение скважин, устройство шурфов, прорезей, расчисток, отбор проб грунта и их лабораторные испытания для определения физико-механических свойств). В отдельных случаях применяются специальные механические методы испытаний грунтов в массиве. Методы эксплуатационных наблюдений и геодезические методы характеризуют внешние признаки проявления деформаций; инженерно-геологические методы определяют внутреннее строение и состояние грунтов земляного полотна; механические методы позволяют оценивать прочностные характеристики грунтов в массиве без отбора проб. При применении только традиционных методов и существующих темпах их использования задача своевременного выявления опасных для движения поездов участков земляного полотна не может быть решена в ближайшем десятилетии. | ||
| + | |||
| + | == Геофизические методы == | ||
| + | |||
| + | '''Геофизические методы''' составляют основу современной системы диагностики земляного полотна, базируются на изучении закономерностей изменения различных физических полей в грунтах земляного полотна в зависимости от их сложения, свойств и состояния. Физические поля в земляном полотне могут возникать от направленных воздействий постоянного или переменного электрического тока через забитые в грунт электроды (электрометрический метод); от воздействия ударных нагрузок (например, молотом) по грунту (сейсмический метод); от движущегося поезда (вибрационный метод); от излучения электромагнитных высокочастотных зондирующих сигналов (радиолокационный метод). Принципиальная схема применения геофизических методов состоит в следующем: возбуждение физических полей в земляном полотне —> прием и преобразование ответных сигналов (отклик системы) -» регистрация сигналов измерительной аппаратурой -» автоматизированная система обработки полученной информации -> интерпретация и инженерно-геологическое истолкование результатов диагностики. Геофизические методы, как правило, применяются в комплексе с небольшим объемом контрольного бурения (обычно 10-15% от общего объема бурения, выполняемого при традиционном обследовании), что необходимо для более достоверной интерпретации и инженерно-геологического истолкования полученных данных. Ниже приведена краткая характеристика геофизических методов, которые применяются при диагностике земляного полотна. | ||
| + | |||
| + | == Электрометрический метод == | ||
| − | ''' | + | '''Электрометрический метод''' с использованием профилирования, вертикального зондирования позволяет обнаруживать деформации основной площадки в виде [[Балластный слой|балластных]] углублений и увлажненных зон грунта; определять карстовые полости; оценивать величину осадки насыпи на болотах; выявлять границы мерзлых грунтов в теле насыпей и их основании, а также решать ряд других задач. Наряду с электрическими измерениями по методикам профилирования и зондирования, когда измерения проводятся на поверхности земляного полотна, разработана модификация электрометрического метода - электродинамическое зондирование (ЭДЗ). Сущность ЭДЗ состоит в том, что в массив грунта на исследуемую глубину забивается ударами эталонного груза металлический зонд, состоящий из нескольких соединенных между собой труб. По мере погружения зонда в земляное полотно через определенные интервалы по глубине измеряется сила тока, пропускаемого в грунт через электроды, находящиеся на конце зонда. Метод ЭДЗ позволяет получать не только литологический разрез земляного полотна, но и данные о прочностных характеристиках песчано-глинистых грунтов до глубины порядка 5-7 м. |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | + | == Сейсмический метод == | |
'''Сейсмический метод''' в модификации профилирования, продольного (вдоль пути) и кругового (на откосах насыпей) зондирования, просвечивания (сейсмотомографии) тела насыпи с противоположных откосов позволяет решать подавляющее большинство задач, которые встречаются при всех видах | '''Сейсмический метод''' в модификации профилирования, продольного (вдоль пути) и кругового (на откосах насыпей) зондирования, просвечивания (сейсмотомографии) тела насыпи с противоположных откосов позволяет решать подавляющее большинство задач, которые встречаются при всех видах | ||
| − | диагностических исследований земляного полотна. Среди них детальные исследования внутреннего строения земляного полотна, определение водонасыщенных зон в насыпях и уровня грунтовых вод в их основании; оценка показателей свойств грунта и определение ослабленных по прочности зон в насыпях и их | + | диагностических исследований [[Земляное полотно|земляного полотна]]. Среди них детальные исследования внутреннего строения земляного полотна, определение водонасыщенных зон в насыпях и уровня грунтовых вод в их основании; оценка показателей свойств грунта и определение ослабленных по прочности зон в насыпях и их основании; обследование земляного полотна, эксплуатируемого в сложных инженерно-геологических условиях. |
| − | основании; обследование земляного полотна, эксплуатируемого в сложных инженерно-геологических условиях. | + | |
| + | == Вибрационный метод == | ||
'''Вибрационный метод''' разработан для диагностики насыпей, которые рассматриваются в виде системы, преобразующей входное динамическое воздействие в виде поездной нагрузки в выходную реакцию (отклик системы), например в изменяющиеся во времени колебательные процессы. Определенному состоянию эксплуатируемой насыпи соответствует группа признаков, проявляющихся в виде различных параметров колебаний. В результате исследований на эталонных объектах земляного полотна разработана классификация диагностических признаков для различных видов деформаций. Существенным преимуществом такого метода является возможность оценивать динамическое состояние насыпи во время ее функционирования, т. е. в процессе воздействия подвижного состава. | '''Вибрационный метод''' разработан для диагностики насыпей, которые рассматриваются в виде системы, преобразующей входное динамическое воздействие в виде поездной нагрузки в выходную реакцию (отклик системы), например в изменяющиеся во времени колебательные процессы. Определенному состоянию эксплуатируемой насыпи соответствует группа признаков, проявляющихся в виде различных параметров колебаний. В результате исследований на эталонных объектах земляного полотна разработана классификация диагностических признаков для различных видов деформаций. Существенным преимуществом такого метода является возможность оценивать динамическое состояние насыпи во время ее функционирования, т. е. в процессе воздействия подвижного состава. | ||
| Строка 25: | Строка 45: | ||
пассажирских поездов; для обнаружения насыпей, предрасположенных к внезапным аварийным деформациям в процессе следования подвижного состава. | пассажирских поездов; для обнаружения насыпей, предрасположенных к внезапным аварийным деформациям в процессе следования подвижного состава. | ||
| − | + | == Радиолокационный метод == | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | + | '''Радиолокационный метод''' основан на использовании излучаемых радиопередатчиком коротких электромагнитных сигналов, проникающих в грунт через передающую антенну. Отражаясь от слоев грунта, имеющих различные электромагнитные свойства, сигналы с информацией о состоянии среды улавливаются приемной антенной. По времени запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами (t) и скорости распространения радиоволн (v) определяется эхо-глубина залегания отражающего контакта: h=v*t/2. Скорость распространения радиоволн зависит от диэлектрической проницаемости грунтов (е). Различие величин е для разных грунтов позволяет определять границы между слоями грунта в земляном полотне и обнаруживать различные неоднородности. Радиолокационный метод характеризуется большой разрешающей способностью, технологичностью и высокими технико-экономическими показателями. Это объясняется возможностью непрерывных бесконтактных измерений с использованием транспортного средства. Для обследования сравнительно небольших по протяженности участков используется перемещающийся по [[Рельсовый путь|рельсовому пути]] радиолокационный комплекс «Геодефектоскоп», созданный на базе георадара (транспортного средства типа дефектоскопной тележки) и другого вспомогательного оборудования. Измерительный комплекс «Геодефектоскоп» предназначен для оценки состояния верхней части земляного полотна на глубинах 1,5—2 м с привязкой к конкретным пикетам. Решаемые задачи: выявление балластных углублений в основной площадке, определение границ промерзания и оттаивания грунта, выделение участков с балластными выплесками и др. Измерения выполняются непрерывно по длине пути со скоростью передвижения оператора 3-4 км/ч. Принципиально возможно размещение георадиолокационной системы в вагоне-путеизмерителе и получение комплексной информации о диагностируемых параметрах [[Верхнее строение пути|верхнего строения пути]] и [[Земляное полотно|земляного полотна]]. | |
| − | |||
| − | |||
| − | + | == Методы инженерного анализа и компьютерной обработки данных == | |
| − | + | '''Методы инженерного анализа и компьютерной обработки данных''' используются при диагностике земляного полотна на стадии рекогносцировочных обследований или мониторинга технического состояния пути для обработки путеизмерительных лент. Применяется также технология испытаний специальными передвижными комплексами с эталонными нагрузками (например, ЛИГО конструкций НПФ «Спецмаш»), которые позволяют оценить качество подрельсового основания и выделить потенциально опасные участки, на которых необходимо организовать детальные диагностические исследования. | |
| + | Современная система диагностики земляного полотна позволяет на основе оценки его фактического технического состояния научно обосновать очередность и установить сроки ремонта и усиления полотна; обеспечить повышенную безопасность движения поездов, что достигается своевременным выявлением поврежденных участков; создать безопасные условия работы на пути для персонала, так как при применении геофизических методов используется портативная переносная аппаратура, а измерения выполняются за пределами габарита приближения строения. При производстве работ не нарушается график движения поездов и не требуется предоставления технологических "окон". Экономический эффект от применения геофизической системы диагностики обусловлен более быстрым снятием ограничения скоростей движения поездов при прохождении деформирующихся участков (ограничения снимаются после выполнения работ по усилению земляного полотна); исключением перерывов в движении поездов вследствие своевременного предотвращения внезапного разрушения высоких насыпей и возникновения карстовых провалов вблизи пути; существенным уменьшением дорогостоящих и трудоемких геологоразведочных работ. | ||
| + | В России разработан диагностический комплекс в виде [[Вагон-лаборатория|вагона-лаборатории]] по инженерно-геологическому обследованию земляного полотна (ВИГО), которым оснащаются специально организованные при службах пути отечественных ж. д. Центры диагностики. | ||
| + | [[Категория:Земляное полотно]] | ||
| + | == См. также == | ||
| + | * [[Откос]] | ||
| + | * [[Бровка]] | ||
| − | [[ | + | * [[Берма]] |
Текущая версия на 08:43, 14 июня 2020
Научное направление, связанное с определением фактического состояния земляного полотна, качественной и количественной оценкой изменений, происходящих в нем под воздействием динамических поездных нагрузок и влиянием природно-климатических факторов, а также с периодическим контролем земляного полотна в процессе эксплуатации ж.-д. пути, – диагностика земляного полотна – представляет собой систему, состоящую из совокупности взаимосвязанных элементов. В нее входят: объекты исследования; методы и технические средства диагностирования; классификация диагностических признаков (критериев распознавания деформаций); специально подготовленный персонал, взаимодействующий с объектом диагностирования по правилам, установленным соответствующей нормативно-методической документацией; заключение о техническом состоянии объекта с обоснованием возможности дальнейшей его эксплуатации или предложения по принятию срочных мер по его усилению.
Классификация
Эксплуатируемое земляное полотно с позиций диагностирования подразделяется на следующие категории:
- I категория – аварийное земляное полотно, т. е. имеются участки, где произошли крупные деформации и остановлено движение поездов (например, сплы-вы откосов, разрушение насыпей, карстовые провалы). В этом случае происходит срочное восстановление земляного полотна и одновременно оперативно выполняется обследование не только разрушенного участка, но и смежных с ним участков земляного полотна;
- II категория – эксплуатируемые участки с обнаруженными деформациями земляного полотна, на которых действуют предупреждения об ограничении скоростей движения поездов;
- III категория – участки земляного полотна, расположенные в сложных инженерно-геологических условиях, поэтому требующие повышенного внимания из-за возможности проявления на них деформаций (районы распространения карста, болот, оползней, вечной мерзлоты);
- IV категория – высокие насыпи из глинистых грунтов, которые, как правило, потенциально ненадежны;
- V категория – стабильное земляное полотно, но его состояние необходимо оценить при назначении сроков ремонта пути.
В зависимости от категории состояния земляного полотна и эксплуатационных условий диагностические исследования полотна (изучение признаков, характеризующих его техническое состояние) подразделяются на детальные, рекогносцировочные (предварительные) и режимные. Детальная диагностика проводится на объектах земляного полотна с уже обнаруженными или с явными признаками проявления деформаций (I, II, III категории) и имеет своей целью получение исходных данных для разработки мероприятий по усилению земляного полотна. Рекогносцировочная диагностика выполняется с целью предварительной оценки состояния объекта и определения необходимости его дальнейшего детального обследования (III, IV и V категории). Режимная диагностика объекта (мониторинг его технического состояния) проводится периодически в процессе эксплуатации пути для выявления аномальных и сомнительных по состоянию участков (в дальнейшем они детально обследуются) и определения сроков и очередности выполнения ремонтных работ. Они применяются для всех категорий земляного полотна, но прежде всего для IV и V категорий.
Система диагностики содержит традиционные и новые методы, основанные на различных физических принципах (геофизические методы), и специально разработанные передвижные диагностические комплексы.
Традиционные методы
Традиционные методы включают эксплуатационные наблюдения (визуальный осмотр, учет выправок пути, замеры смещений масс грунта по маякам и маркам, проверка положения и роста трещин); геодезические методы (нивелирование по точкам створов и головкам рельсов, проверка сдвижки пути, съемка поперечных и продольных профилей земляного полотна); инженерно-геологические методы (бурение скважин, устройство шурфов, прорезей, расчисток, отбор проб грунта и их лабораторные испытания для определения физико-механических свойств). В отдельных случаях применяются специальные механические методы испытаний грунтов в массиве. Методы эксплуатационных наблюдений и геодезические методы характеризуют внешние признаки проявления деформаций; инженерно-геологические методы определяют внутреннее строение и состояние грунтов земляного полотна; механические методы позволяют оценивать прочностные характеристики грунтов в массиве без отбора проб. При применении только традиционных методов и существующих темпах их использования задача своевременного выявления опасных для движения поездов участков земляного полотна не может быть решена в ближайшем десятилетии.
Геофизические методы
Геофизические методы составляют основу современной системы диагностики земляного полотна, базируются на изучении закономерностей изменения различных физических полей в грунтах земляного полотна в зависимости от их сложения, свойств и состояния. Физические поля в земляном полотне могут возникать от направленных воздействий постоянного или переменного электрического тока через забитые в грунт электроды (электрометрический метод); от воздействия ударных нагрузок (например, молотом) по грунту (сейсмический метод); от движущегося поезда (вибрационный метод); от излучения электромагнитных высокочастотных зондирующих сигналов (радиолокационный метод). Принципиальная схема применения геофизических методов состоит в следующем: возбуждение физических полей в земляном полотне —> прием и преобразование ответных сигналов (отклик системы) -» регистрация сигналов измерительной аппаратурой -» автоматизированная система обработки полученной информации -> интерпретация и инженерно-геологическое истолкование результатов диагностики. Геофизические методы, как правило, применяются в комплексе с небольшим объемом контрольного бурения (обычно 10-15% от общего объема бурения, выполняемого при традиционном обследовании), что необходимо для более достоверной интерпретации и инженерно-геологического истолкования полученных данных. Ниже приведена краткая характеристика геофизических методов, которые применяются при диагностике земляного полотна.
Электрометрический метод
Электрометрический метод с использованием профилирования, вертикального зондирования позволяет обнаруживать деформации основной площадки в виде балластных углублений и увлажненных зон грунта; определять карстовые полости; оценивать величину осадки насыпи на болотах; выявлять границы мерзлых грунтов в теле насыпей и их основании, а также решать ряд других задач. Наряду с электрическими измерениями по методикам профилирования и зондирования, когда измерения проводятся на поверхности земляного полотна, разработана модификация электрометрического метода - электродинамическое зондирование (ЭДЗ). Сущность ЭДЗ состоит в том, что в массив грунта на исследуемую глубину забивается ударами эталонного груза металлический зонд, состоящий из нескольких соединенных между собой труб. По мере погружения зонда в земляное полотно через определенные интервалы по глубине измеряется сила тока, пропускаемого в грунт через электроды, находящиеся на конце зонда. Метод ЭДЗ позволяет получать не только литологический разрез земляного полотна, но и данные о прочностных характеристиках песчано-глинистых грунтов до глубины порядка 5-7 м.
Сейсмический метод
Сейсмический метод в модификации профилирования, продольного (вдоль пути) и кругового (на откосах насыпей) зондирования, просвечивания (сейсмотомографии) тела насыпи с противоположных откосов позволяет решать подавляющее большинство задач, которые встречаются при всех видах диагностических исследований земляного полотна. Среди них детальные исследования внутреннего строения земляного полотна, определение водонасыщенных зон в насыпях и уровня грунтовых вод в их основании; оценка показателей свойств грунта и определение ослабленных по прочности зон в насыпях и их основании; обследование земляного полотна, эксплуатируемого в сложных инженерно-геологических условиях.
Вибрационный метод
Вибрационный метод разработан для диагностики насыпей, которые рассматриваются в виде системы, преобразующей входное динамическое воздействие в виде поездной нагрузки в выходную реакцию (отклик системы), например в изменяющиеся во времени колебательные процессы. Определенному состоянию эксплуатируемой насыпи соответствует группа признаков, проявляющихся в виде различных параметров колебаний. В результате исследований на эталонных объектах земляного полотна разработана классификация диагностических признаков для различных видов деформаций. Существенным преимуществом такого метода является возможность оценивать динамическое состояние насыпи во время ее функционирования, т. е. в процессе воздействия подвижного состава. Вибрационный метод применяется при рекогносцировочной диагностике насыпей с выделением аномальных объектов; при мониторинге состояния насыпей в процессе эксплуатации ж.-д. пути в круглогодичном цикле с целью прогнозирования их состояния, в т. ч. при организации скоростного движения пассажирских поездов; для обнаружения насыпей, предрасположенных к внезапным аварийным деформациям в процессе следования подвижного состава.
Радиолокационный метод
Радиолокационный метод основан на использовании излучаемых радиопередатчиком коротких электромагнитных сигналов, проникающих в грунт через передающую антенну. Отражаясь от слоев грунта, имеющих различные электромагнитные свойства, сигналы с информацией о состоянии среды улавливаются приемной антенной. По времени запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами (t) и скорости распространения радиоволн (v) определяется эхо-глубина залегания отражающего контакта: h=v*t/2. Скорость распространения радиоволн зависит от диэлектрической проницаемости грунтов (е). Различие величин е для разных грунтов позволяет определять границы между слоями грунта в земляном полотне и обнаруживать различные неоднородности. Радиолокационный метод характеризуется большой разрешающей способностью, технологичностью и высокими технико-экономическими показателями. Это объясняется возможностью непрерывных бесконтактных измерений с использованием транспортного средства. Для обследования сравнительно небольших по протяженности участков используется перемещающийся по рельсовому пути радиолокационный комплекс «Геодефектоскоп», созданный на базе георадара (транспортного средства типа дефектоскопной тележки) и другого вспомогательного оборудования. Измерительный комплекс «Геодефектоскоп» предназначен для оценки состояния верхней части земляного полотна на глубинах 1,5—2 м с привязкой к конкретным пикетам. Решаемые задачи: выявление балластных углублений в основной площадке, определение границ промерзания и оттаивания грунта, выделение участков с балластными выплесками и др. Измерения выполняются непрерывно по длине пути со скоростью передвижения оператора 3-4 км/ч. Принципиально возможно размещение георадиолокационной системы в вагоне-путеизмерителе и получение комплексной информации о диагностируемых параметрах верхнего строения пути и земляного полотна.
Методы инженерного анализа и компьютерной обработки данных
Методы инженерного анализа и компьютерной обработки данных используются при диагностике земляного полотна на стадии рекогносцировочных обследований или мониторинга технического состояния пути для обработки путеизмерительных лент. Применяется также технология испытаний специальными передвижными комплексами с эталонными нагрузками (например, ЛИГО конструкций НПФ «Спецмаш»), которые позволяют оценить качество подрельсового основания и выделить потенциально опасные участки, на которых необходимо организовать детальные диагностические исследования.
Современная система диагностики земляного полотна позволяет на основе оценки его фактического технического состояния научно обосновать очередность и установить сроки ремонта и усиления полотна; обеспечить повышенную безопасность движения поездов, что достигается своевременным выявлением поврежденных участков; создать безопасные условия работы на пути для персонала, так как при применении геофизических методов используется портативная переносная аппаратура, а измерения выполняются за пределами габарита приближения строения. При производстве работ не нарушается график движения поездов и не требуется предоставления технологических "окон". Экономический эффект от применения геофизической системы диагностики обусловлен более быстрым снятием ограничения скоростей движения поездов при прохождении деформирующихся участков (ограничения снимаются после выполнения работ по усилению земляного полотна); исключением перерывов в движении поездов вследствие своевременного предотвращения внезапного разрушения высоких насыпей и возникновения карстовых провалов вблизи пути; существенным уменьшением дорогостоящих и трудоемких геологоразведочных работ.
В России разработан диагностический комплекс в виде вагона-лаборатории по инженерно-геологическому обследованию земляного полотна (ВИГО), которым оснащаются специально организованные при службах пути отечественных ж. д. Центры диагностики.