بررسی رفتار دینامیکی و نشست خاک های ریزدانه تثبیت شده با سیمان تحت بارگذاری قطارهای سریع السیر: مدل سازی اجزای محدود و ارزیابی آزمایشگاهی

توسعه خطوط راه آهن سریع السیر به عنوان یکی از ارکان حمل ونقل پایدار، مستلزم شناخت دقیق رفتار ژئوتکنیکی بستر تحت بارهای دینامیکی ناشی از عبور قطار است. در مسیر پیشنهادی راه آهن سریع السیر اصفهان–تهران، بخش هایی از مسیر بر روی خاک های ریزدانه قرار دارد که به دلیل تراکم پذیری، تغییرشکل پذیری و حساسیت به بارگذاری های تکراری، می توانند عملکرد و ایمنی خط را تحت تاثیر قرار دهند. ازاین رو، ارزیابی رفتار دینامیکی این خاک ها و بررسی روش های بهسازی آن ها برای طراحی و بهره برداری ایمن ضروری است. هدف این پژوهش، بررسی اثر سرعت قطار بر نشست و پاسخ دینامیکی خاکریز احداث شده بر روی خاک های ریزدانه مسیر اصفهان–تهران و ارزیابی کارایی تثبیت سیمانی بستر است. بدین منظور، مدل سازی عددی سیستم خاکریز–بستر با روش اجزای محدود در نرم افزار PLAXIS ۲D انجام و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شد. سپس، تحلیل حساسیت پارامترهای موثر شامل سرعت قطار، نسبت آب به سیمان، ... و ضخامت خاکریز بر میزان نشست و ارتعاشات بستر انجام گرفت. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان داد که تثبیت سیمانی خاک های ریزدانه موجب کاهش تغییرشکل های قائم و بهبود عملکرد دینامیکی بستر نسبت به حالت بهسازی نشده می شود. همچنین، نسبت آب به سیمان، نسبت ماسه به سیمان و ضخامت خاکریز از مهم ترین عوامل موثر بر نشست و پاسخ ارتعاشی بستر هستند. بررسی اثر سرعت قطار نیز نشان داد که در محدوده سرعت های مطالعه شده، افزایش سرعت به تنهایی رابطه خطی با افزایش نشست ندارد و پاسخ بستر حاصل برهم کنش سرعت قطار، ویژگی های ژئوتکنیکی خاک و مشخصات لایه بهسازی شده است. این یافته ها می تواند مبنایی برای طراحی و بهینه سازی بستر خطوط راه آهن سریع السیر در خاک های ریزدانه، به ویژه در مسیر اصفهان–تهران (محدوده وزوان–میمه–قرقچی)، فراهم کند.

کلیدواژه ها:

راه آهن سریع السیر ، خاک های ریزدانه ، بهسازی سیمانی خاک ، نشست دینامیکی