Ratapenkereen mallinnus ja vakavuuden vertailulaskelmat
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
masterThesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2008
Major/Subject
Pohjarakennus ja maamekaniikka
Mcode
Rak-50
Degree programme
Language
fi
Pages
102
Series
Abstract
In this Master’s Thesis the stability calculation and modelling of railway embankment built on old ground is examined by using different computer programs. Moreover, determination of various parameters needed in stability calculation is also studied. For targets of research two different kinds of cross-sections of railway embankments were chosen between Toijala - Turku railway section. The cross-sections examined were chosen based on previous stability calculations and samples taken from soil on the sites. Both research areas are situated near the city of Turku, one in Piipanoja and the other in Kärsämäki. In Piipanoja the railway embankment is on relatively flat ground, whereas in Kärsämäki the railway embankment is located on laterally inclined terrain. Undisturbed samples were previously taken and analysed from both sites by the Laboratory of Soil Mechanics and Foundation Engineering at Helsinki University of Technology. At Piipanoja site pore pressures were measured under both unloaded and loaded railway embankment. Five pore pressure sensors were used in measuring. Three sensors were installed under the centre line of the track and two beside the track. The measurements of loaded embankment were done by stopping a heavy freight train on the measuring site and recording the excess of pore pressure due to train load. The results from field measurements were compared with corresponding values of modelling calculations. The values of excess pore water pressure calculated by using Plaxis corresponded well to the measured values in Piipanoja. On the basis of this thesis Plaxis can be used in modelling excess pore pressure of clay near Turku. The three different computer programs used for stability calculation comparison were: Slope/w 2004, Geocalc v. 1.1 and Plaxis v. 8.6. The calculations were performed according to guidelines B 15 by The Finnish Rail Administration (RHK). The assumptions and results of the programs were mutually compared. The calculations were performed by using the efficient parameters defined by both the limit of pore pressure and the limit of failure. Regardless of the calculation program and used model, the greatest effect on the stability was observed to be the efficient parameters c’ and ϕ’. In addition, both thickness and shear strength of dry crust had essential impact on the final resultDiplomityössä tutkitaan eri ohjelmien avulla vanhan maanvaraan perustetun ratapenkereen vakavuuslaskentaa ja siihen liittyvää mallinnusta. Lisäksi työssä tutkitaan tarvittavien laskentaparametrien määritystä. Tutkimuskohteiksi valittiin kaksi erityyppistä ratapenkereen poikkileikkausta Toijala-Turku väliseltä rataosuudelta. Tutkittavat poikkileikkaukset valittiin alustavien vakavuuslaskelmien ja maasta jo aikaisemmin otettujen näytteiden perusteella. Molemmat kohteet sijaitsevat lähellä Turun keskustaa toinen Piipanojassa ja toinen Kärsämäessä. Piipanojassa ratapenger on suhteellisen tasaisessa maastossa, sen sijaan Kärsämäessä ratapenger sijaitsee sivukaltevassa maastossa. Tutkimuspaikoilta oli otettu häiriintymättömiä näytteitä, joita tutkittiin Teknillisen korkeakoulun pohjarakennuksen ja maamekaniikan laboratoriossa. Piipanojan kohteessa tehtiin huokospainemittaukset sekä kuormittamattoman että kuormitetun ratapenkereen alta. Mittaukset tehtiin viidellä huokospaineanturilla. Kolme anturia asennettiin radan keskilinjan alle ja kaksi penkereen viereen. Kuormitetun penkereen mittaukset tehtiin pysäyttämällä mittauskohteessa raskas tavarajuna, jolloin saatiin mitattua junakuormituksen aiheuttama huokospaineen nousu. Lopputuloksena kenttämittauksista saatiin junakuorman aiheuttama huokosvedenylipaine, jota vertailtiin laskelmissa mallinnettuihin vastaaviin arvoihin. Plaxiksella lasketut huokosylipainejakaumat vastasivat Piipanojassa luotettavasti mitattujen pisteiden ylipainetta. Diplomityön perusteella Turun seudun saville voidaan alustavassa mitoituksessa käyttää Plaxiksella laskettuja arvoja. Vakavuuslaskelmien vertailussa käytettiin kolmea eri tietokoneohjelmaa: Slope/w 2004, Geocalc v. 1.1 ja Plaxis v. 8.6. Laskennat suoritettiin Ratahallintokeskuksen (RHK) ohjeen ”B 15 Radan stabiliteetti olemassa olevat penkereet” mukaan. Ohjelmissa tehtäviä oletuksia ja laskettuja tuloksia vertailtiin keskenään. Laskelmat tehtiin sekä huokospainerajan että murtorajan mukaan määritetyillä tehokkailla parametreilla. Laskentaohjelmasta ja mallista riippumatta suurin vaikutus vakavuuteen havaittiin olevan tehokkailla parametreilla c’ ja ϕ’. Lisäksi kuivakuoren paksuudella ja leikkauslujuudella oli oleellinen vaikutus lopputulokseen.Description
Supervisor
Vepsäläinen, PauliThesis advisor
Heikkilä, JaakkoKeywords
vakavuus, varmuusluku, laskentaparametrit, elementtimenetelmä, liukupintamenetelmät, stability, excess pore pressure, safety factor