Расширение возможностей метода вибродиагностики для мониторинга земляного по...

Путь и путевое хозяйство. 2024, № 12. С. 13—16.

Railway Track and Facilities. 2024;(12): 13—16.

 

КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА

 

Научная статья

УДК 550.34, 624.131

Расширение возможностей метода вибродиагностики для мониторинга

земляного полотна

 

Антоновская Галина Николаевна1, Капустян Наталия Константиновна2

1заместитель директора по научной работе, заведующая лабораторией сейсмологии, докт. техн. наук. Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лавёрова РАН. Архангельск, Россия. essm.ras@gmail.com

2главный научный сотрудник, докт. физ.-мат. наук. Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Москва, Россия. Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лавёрова РАН. Архангельск, Россия. nkapustian@gmail.com

 

Аннотация. Предложено теоретическое обоснование и экспериментальная реализация новой методики для расширения возможностей вибродиагностики состояния грунтов железнодорожной насыпи. Основа методики состоит в сейсмометрической регистрации у основания насыпи колебаний от проходящих поездов с последующим определением амплитуд первого экстремума (Az) записи вертикальной компоненты в полосе частот (0,1–1,25 Гц). Сопоставление аналитического выражения воздействия движущегося поезда на насыпь и экспериментальных величин Az позволяет подобрать значения модуля сдвига µ грунтов насыпи, т. е. получить значения в условиях естественного залегания грунта. Непрерывные наблюдения дают возможность следить за изменением µ во времени, в том числе при оттаивании грунта. Чувствительность параметра к этому процессу показывает разрешающую способность методики.

Ключевые слова: железнодорожная насыпь, широкополосный сейсмометр, амплитуда, модуль сдвига.

 

CONTROL AND DIAGNOSTICS

 

Original article

Expanding the capabilities of the vibration diagnostics method for monitoring the condition of the roadbed

 

Antonovskaya Galina1, Kapustian Natalia2

1D.Sci, Deputy Director for Science, Head of the Laboratory of Seismology N.Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Arkhangelsk, Russia. essm.ras@gmail.com

2D.Phys.Math., Chief Scientific Officer. Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Arkhangelsk, Russia. nkapustian@gmail.com

 

Abstract. A theoretical justification and experimental implementation of a new technique for expanding the possibilities of vibration diagnostics of a railway embankment soil condition are proposed. The basis of the technique consists in seismic registration at the embankment base of vibrations from passing trains, followed by determination of the amplitudes of first extremums (Az) of the vertical component recording in a frequency band (0,1–1,25 Hz). A comparison of the analytical expression of the impact of a passing train on the embankment and the experimental values of Az allows us to select the values of the shear modulus µ of embankment soils, i.e., to obtain values in conditions of natural occurrence. Continuous observations make it possible to monitor the change of µ over time, including during thawing of the soil. This process shows the resolution of the technique.

Keywords: railway embankment, broadband seismometer, amplitude, shear modulus.

 

Список источников

 

1. Антоновская Г.Н., Капустян Н.К., Федоренко Е.В. Возможности сейсмической аппаратуры в задачах оценки состояния железнодорожных насыпей // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55, № 3. С. 61–73. DOI: 10.21455/si2019.3-4.

2. Антоновская Г.Н., Капустян Н.К., Шиленкова В.С. Экспериментальное подтверждение задачи определения модуля сдвига материала железнодорожной насыпи // Вопросы инженерной сейсмологии. 2023. Т. 50, № 3. С. 79–84. DOI: 10.21455/VIS2023.3–6.

3. О+Р 760/2. Диагностика земляного полотна: памятка введ. 20.04.2012 / ОСЖД. 2012. 16 с. URL: https://osjd.org/ ru/8931/page/106077?id=2398 (дата обращения 05.02.2024).

4. Добровольский И.П. Методика определения модуля сдвига материала железнодорожной насыпи // Вопросы инженерной сейсмологии. 2023. Т. 50, № 1. С. 84–88. DOI: 10.21455/VIS2023.1–6.

5. Коншин Г.Г. Упругие деформации и вибрации земляного полотна: учеб. пособие. М.: МГУПС (МИИТ), 2010. 180 с.

6. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов: Общая и прикладная. М.: URSS, 2019. 446 с.

7. Шаповалов В.Л. Диагностика балластного слоя и земляного полотна железных дорог методом георадиолокации: дис. … доктора техн. наук: 2.9.2 / Место защиты: РГУПС. Ростов-на-Дону, 2022. 396 с.

8. Geode exploration seismograph // Geometrics: сайт. 2023. URL: https://www.geometrics.com/product/geode-exploration-seismograph/ (Дата обращения 10.09.2023).

9. Телеметрическая сейсморазведочная система ТЕЛСС-402 // Геосигнал: сайт. 2023. URL: http://geosignal.ru/ essential_grid/telemetricheskaya-seysmorazvedochnaya-s/ (Дата обращения 05.02.2024).

10. Kapustian N.K., Antonovskaya G.N., Orlova I.P. Soil state testing using heavy vehicle vibrations // Energies. 2022. Vol. 15, № 3. Art. № 830. DOI: 10.3390/en15030830.

11. Products // Nanometrics: сайт. 2023. URL: https://nanometrics.ca/products. (Дата обращения 05.02.2024).