Dr. Fischer Szabolcs Németh Attila Széchenyi István Egyetem, Építész-, Építő- és Közlekedésmérnöki Kar, Közlekedésépítési Tanszék

Átírás

1 A VASÚTI ZÚZOTTKŐ ÁGYAZATI KŐANYAGOK EGYEDI KŐZETFIZIKAI VIZSGÁLATAI Dr. Fischer Szabolcs Németh Attila Széchenyi István Egyetem, Építész-, Építő- és Közlekedésmérnöki Kar, Közlekedésépítési Tanszék KULCSSZAVAK vasúti zúzottkő ágyazat, aprózódás, laboratóriumi vizsgálat ÖSSZEFOGLALÁS A cikk egy 2017-es ÚNKP-s kutatás (Új Nemzeti Kiválóság Program) kezdeti eredményeit (irodalomkutatását) foglalja össze, amelynek témája A vasúti zúzottkő ágyazat innovatív típusú aprózódás-vizsgálata. A cikkben bemutatjuk a vasúti zúzottkő ágyazati anyagok konvencionális (értsd: szabványos) és egyedi (nem szabványos) laboratóriumi, terepi (pályás) és DEM-es szimulációkkal végzett aprózódás-vizsgálatával kapcsolatos legújabb nemzetközi kutatási eredményeket, azaz a téma ún. state of the art -ját. Fontos megemlíteni, hogy több kutató és kutatócsoport is foglalkozott ezzel a kutatási területtel és értékes kutatási eredményeket publikáltak az alábbi részterületeken a teljesség igénye nélkül: összefüggést kerestek a vasúti ágyazati kőanyag aprózódása, valamint a kohézió, a halmaz belső súrlódási szöge, valamint a réteg vízáteresztőképessége változása között, vizsgálták az ún. angularity breakage jelenségét, a halmaz szemeloszlása és ágyazat aprózódása közötti összefüggésre keresték a választ, illetve a valós igénybevételeknek jobban megfelelő szemeloszlást határoztak meg, triaxiális vizsgálatokkal különböző terhelési feszültség értékekre (főfeszültségek és deviátorfeszültség) mérték a térfogati, valamint az x-y-z irányú alakváltozásokat, illetve az aprózódást, GPR-es (ground penetrating radar) vizsgálati módszert fejlesztettek ki a szemeloszlás meghatározására, a diszkrét elemes számítógépes szimulációk terén a szemcsék valóságos térbeli alakjához legjobban illeszkedő elemek generálását és a modellek validálását végezték, laboratóriumi és terepi vizsgálatokat is végrehajtottak geoműanyag erősítésekkel és anélkül, ezen esetekben mérték az zúzottkő ágyazati anyag aprózódását,

2 homokkal szennyezett ágyazat mechanikai tulajdonságainak javítását vizsgálták használt gumiabroncsokból gyártott gumi adalékanyagokkal, a keresztaljak aláverése okozta ágyazataprózódást mérték, ragasztott ágyazati kialakítást szintén vizsgáltak. Ezt követően részletezésre kerül a évben a Széchenyi István Egyetemen végzett laboratóriumi vizsgálat-sorozat végeredménye, amely ötletet és kutatási alapot is adott a évi folytatásra. Felvázoljuk a kutatási terveinket, amely a 2014-ben lezárt K+F kiegészítéseiként, az akkori vizsgálat-sorozat tovább fejlesztéseként tekinthető. Kifejtjük, hogy véleményünk szerint miért lenne érdemes a jelenleg használt szabványos vasúti ágyazati kőanyagra vonatkozó laboratóriumi aprózódási és kopási vizsgálatokat felülvizsgálni, és javaslatot teszünk az alternatív laboratóriumi vizsgálatok bevezetésére. IRODALOMJEGYZÉK /1995 PHMSZ előírás 3. számú módosítása, MÁV, /1995 PHMSZ előírás 4. számú módosítása, MÁV, 2010 Al-Saoudi, N. K. S., Hassan, K. H.: Behaviour of Track Ballast Under Repeated Loading. Springer Science+Business Media Dordrecht Published online: 26 September 2013, pp Ambrus, K., Pallós, I.: Útépítési zúzottkövek és zúzottkavicsok aszfaltkeverékek gyártásához, felületi bevonatok készítéséhez, Útpályaszerkezetek jegyzet, 2012 Anbazhagan, P., Bharatha, T. P., Amarajeevi, G.: Study of ballast fouling in railway track formations, Indian Geotechnical Journal, Vol. 42, No. 2, 2012, pp Arangie, P. B. D.: The influence of ballast fouling on the resilient behaviour of the ballast pavement layer, 6th International Heavy Haul Railway Conference, Kapstadt, 1997 Bajpai, P. K., Das, A.: Theoretical assessment of railway ballast degradation under cyclic loading, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp Bian, X., Sun, D., Li, W.: Experimental study on cyclic deformation and particle breakage of railway ballast, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp

3 Brancadoro, M. G., Bianchini Ciampoli, L., Ferrante, C., Benedetto, A., Tosti, F., Alani, A. M.: An Investigation into the railway ballast grading using GPR and image analysis, 9th International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR), , Edinburgh, DOI: /IWAGPR Claisse, P., Calla, C.: Rail ballast: conclusions from a histo-rical perspective, Proceedings of the Institution of Civil Engineers Transport, Volume 159, No. 2, 2006, pp Cseh, Z.: Kőanyagellátás kockázatai (hazai bányák esetén). Közúti Üzemeltetési és Fenntartási Napok, Sopron, 2013 DBS : Technische Lieferbedingungen Gleisschotter, DB Diógenes, D. F., Maia, R. S., Castelo Branco, V. T. F.: Evaluation of the ballast aggregates shape properties using digital image processing techniques, Cumulative deformation characteristic and shakedown limit of railway ballast under cyclic loading, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp Douglas, S. C.: Ballast Qualityand Breakdown during Tamping, AREMA, 2013 Esmaeili, M., Aela, P., Hosseini, A.: Experimental assessment of cyclic behavior of sand-fouled ballast mixed with tire derived aggregates, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 98, 2017, pp Fischer, Sz.: A vasúti zúzottkő ágyazat alá beépített georácsok vágánygeometriát stabilizáló hatásának vizsgálata, PhD disszertáció, Széchenyi István Egyetem Műszaki Tudományi Kar Infrastrukturális Rendszerek Modellezése és Fejlesztése Multidiszciplináris Műszaki Tudományi Doktori Iskola, Győr, 2012, 148 p. Fischer, Sz.: A vasúti zúzottkövek aprózódásvizsgálata egyedi laboratóriumi módszerrel, Sínek Világa, Vol. 57, No. 3, 2015, pp Fischer, Sz.: Breakage Test of Railway Ballast Materials with New Laboratory Method, Periodica Polytechnica Civil Engineering, Vol. 61, No. 4, 2017, pp Fischer, Sz., Eller, B., Kada. Z., Németh, A.: Vasútépítés, Universitas-Győr Nonprofit Kft., Győr, 2015, 331 p. Fortunato, E., Paixão, A., Fontul, S., Pires, J.: Some results on the properties and behavior of railway ballast, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp Fu, L. L., Xiao, J. H., Zhou, S. H., Zhang, D., Wang, Y. H., Liu, W. J., Jiang, L. H.: Roadbed improvement of an existing railway line located in

4 cold region by reusing crushed deteriorated ballast, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp Gaitskell, P., Shahin, M. A.: Use of digital imaging for gradation and breakage of railway ballast. Australian Geomechanics. 48, 2013, pp Gálos, M., Kárpáti, L., Szekeres, D.: Ágyazati kőanyagok, A kutatás eredményei (2. rész.), Sínek Világa, 2011, 1. szám, pp Ghataora, G. S., Burrow, M. P. N., Kamalov, R. S., Wehbi, M., Musgrave, P.: Migration of fine particles from subgrade soil to the overlying ballast, Railway Engineering-2017, Edinburgh, , DOI: /raileng Guo, Y. L., Jing, G. Q.: Ballast degradation analysis by Los Angeles Abrasion test and image analysis method, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp Indraratna, B., Nimbalkar, S., Christie, D.: The performance of rail track incorporating the effects of ballast breakage, confining pressure and geosynthetic reinforcement, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Tutumluer és Al-Qadi (szerk.), , Champaign, pp Indraratna, B., Nimbalkar, S., Rujikiatkamjorn, C., Neville, T., Christie, D.: Performance Assessment of Synthetic Shock Mats and Grids in the Improvement of Ballasted Tracks. Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013 Indraratna, B., Salim, W., Rujikiatkamjorn, C.: Advanced rail geotechnology Ballasted track, CRC Press Taylor & Francis Group, London (ISBN ), 2011, 409 p. Indraratna, B., Sun, Q., Ngo, N. T., Rujikiatkamjorn, C.: Current research into ballasted rail tracks: model tests and their practical implications, Australian Journal of Structural Engineering, 2017, DOI: / Indraratna, B., Sun, Y., Nimbalkar, S.: Laboratory assessment of the role of particle size distribution on the deformation and degradation of ballast under cyclic loading, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 142, No. 7, 2016, pp , DOI: /(ASCE)GT Jing, G., Liu, G., Shi, X.: Micro-analysis of ballast angularity breakage and evolution by monotic triaxial test, In: Bian X., Chen Y., Ye X. (eds)

5 Environmental Vibrations and Transportation Geodynamics. ISEV Springer, Singapore, pp , DOI: / _12 Kausay, T.: Adalékanyagok kőzetfizikai tulajdonságai, konferencia előadás, Út- és hídépítési műszaki előírások és alkalmazási tapasztalataik, Magyar Közút Zrt., Budapest, november 23. Kausay, T.: Zúzott betonadalékanyagok kőzetfizikai tulajdonságai a szabályozásban, Mérnökgeológia, Kőzetmechanika 2008, MÉRNÖKGEOLÓGIA- KŐZETMECHANIKA KISKÖNYVTÁR 7. (szerk.: Török Á., Vásárhelyi, B.), pp Kolos, A., Konon, A., Chistyakov, P.: Change of ballast strength properties during particle abrasive wear, Procedia Engineering, Vol. 189, 2017, pp Kondratov, V., Solovyova, V., Stepanova, I.: The development of a high performance material for a ballast layer of a railway track, Procedia Engineering, Vol. 189, 2017, pp Lichtberger, B.: Track compendium, Eurailpress Tetzlaff-Hestra GmbH & Co. KG, Hamburg, 2005, 634 p. Liu, G., Jing, G., Ding, D., Shi, X.: Micro-analysis of Ballast Angularity Breakage and Evolution by Monotonic Triaxial Tests. In: Bian X., Chen Y., Ye X. (szerk.) Environmental Vibrations and Transportation Geodynamics, Springer, Singapore, 2018, DOI: / _12 MCDOWELL, G.: Performance of geogrid-reinforced ballast, Ground Engineering January 2006, pp 4-6 MSZ EN : Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 1. rész: A kopásállóság vizsgálata (mikro-deval), 2012 MSZ EN : Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 2. rész: Az aprózódással szembeni ellenállás meghatározása, 2010 MSZ EN 13450:2003: Kőanyaghalmazok vasúti ágyazathoz MSZ EN : Kőanyaghalmazok termikus tulajdonságainak és időjárásállóságának vizsgálati módszerei. 2. rész: Magnézium-szulfátos eljárás, 2010 MSZ EN 933-3: Kőanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata. 3. rész: A szemalak meghatározása. Lemezességi szám, 2012 Nålsund, R.: Prediction of railway ballast service life, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp

6 Nimbalkar, S., Indraratna, B.: Field assessment of ballasted railroads using geosynthetics and shock mats, Procedia Engineering, Vol. 143, 2016, pp Pavia, C. E. L., Pereira, M. L., Pimentel, L. L.: Study of railway ballast fouling by abrasion-originated particles, Railway Engineering-2017, Edinburgh, , DOI: /raileng Plasser: Interner Forschungsbericht der Fa. Plasser S1 / 1998, Eindringversuche des Stopfaggregates von einer und einer Stopfmaschine in Schotterbett, 1998 Sadeghi, J. M., Zakeri, J. A., Najar, M. E. M.: Developing track ballast characteristic guideline in order to evaluate its performance, International Journal of Railway, Vol. 9, No. 2, 2016, pp Selig, E. T., Waters, J. M.: Track Geotechnology and Substructure Management, Thomas Telford, 1994, 446 p. Shi, X.: Prediction of permanent Deformation in Railway Track. Thesis submitted to the University of Nottingham. For the degree of Doctor of Philosophy. April 2009 Sun, Y., Chen, C., Nimbalkar, S.: Identification of ballast grading for rail track, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, Vol. 9, 2017, pp , DOI: /j.jrmge Weinreich, Z.: Nagysebességű vasutak pályafenntartási kitűzése, Sí-nek Világa, Vol. 53, No. 6, 2011, pp Wichtmann, T., Triantafyllidis, Th.: Effect of uniformity coefficient on G/Gmax and damping ratio of uniform to well graded quartz sands, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 139, No. 1, 2013, pp df (letöltés: ) Xiao, J. H., Zhang, D., Wang, Y. H., Luo, Z.: Cumulative deformation characteristic and shakedown limit of railway ballast under cyclic loading, Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, Loizos et al. (szerk.), , Athén, pp Xiao, J., Zhang, D., Wei, K., Luo, Z.: Shakedown behaviors of railway ballast under cyclic loading, Construction and building materials, 2017, DOI: /j.conbuildmat KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Az Emberi Erőforrások Minisztériuma ÚNKP-17-4 Új Nemzeti Kiválóság Programjának támogatásával készült.