70 коп

ТРАНСПОРТ • 1965


с. н. полов,

канд. техн, наук

ДЕПОЗИТАРНОЕ
ХРАНЕНИЕ

БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ПУТИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО

«ТРАНСПОРТ»

| МОСК В А

1 96 В
В книге приведены краткие сведения из геологии
и механики грунтов, даны характеристики балластных
материалов, описано устройство балластного слоя, ос-
вещены вопросы, касающиеся работы балласта в пути
н способов повышения его устойчивости в различных
эксплуатационных условиях, изложены методы обсле-
дования балластного слоя, порядок отбора н исследо-
вания проб балластных материалов в полевых условиях
для составления проектов реконструкции и ремонта
пути, а также дли определения состояния балластного
слоя в различные периоды его эксплуатации.

Автор книги канд. техп. наук С. Н. Попов мно-
го лет работает по изучению балластных материалов и
имеет ряд опубликованных работ в данной области.

Книга является пособием для инженерно-техниче-
ских работников путевого хозяйства — инженеров ди-
станций и служб пути, дорожных мастеров, а также
может быть использована инженерно-техническими ра-
ботниками, строителями, занятыми укладкой верхнего
строения на новых линиях и вторых путях.

Книга будет полезна также студентам транспорт-
ных вузов и техникумов.

Сводный темплан литературы ио транспорту 1965 г. № НО

Кегго&лыия
Научив- гехвмч б-ка
МПС СССР
От автора

Балластный слой является важным элементом железнодорож-
ного пути, обеспечивающим устойчивость рельсовой колеи в профиле
и плане пондинамнческих воздействиях колес подвижного состава,
большие нагрузки и проходящих по пути с высо-
кими скоростями. От устойчивости балластного слоя зависят
сроки службы всех элементов пути.

Грузонапряженность железных дорог СССР является самой
высокой по сравнению с грузонапряженностью железных дорог
других стран мира. Скорости движения грузовых поездов на глав-
нейших направлениях сети дорог достигают 80 км/ч, а пассажир-
ских— до 140—160 км/ч.

Дальнейшее бурное развитие народного хозяйства и ускорение
технического прогресса в нашей стране в ближайшее время потре-
буют значительного увеличения грузооборота железных дорог и
повышения скоростей движения поездов. К этому должен быть под-
готовлен железнодорожный путь в целом и, в частности, его балла-
стный слой.

Балластный слой железнодорожного пути работает при нагруз-
ках в области упруго-остаточных деформаций 111. При этом следует
учитывать, что при одних и тех же условиях движения размеры на-
копления остаточных деформаций в балластном слое различны в за-
висимости от его состояния, определяемого периодами и условиями
эксплуатации. Например, при загрязнении балластного слоя посто-
ронними засорителями накопление остаточных деформаций чрезмер-
но увеличивается; следовательно, материал балластного слоя тре-
буется периодически очищать или заменять в тех частях призмы,
где это необходимо. В различных климатических условиях один
и тот же балластный материал работает по-разному. Поэтому очень
важно правильно и своевременно оценивать состояние балластно-
го слоя с тем, чтобы устранять появляющиеся дефекты в нем и не
допускать нарушений устойчивости пути.
В нашей стране на замену балластных материалов н усиление
балластного слоя ежегодно расходуется более 100 млн. руб.

При текущем содержании пути на работы, связанные с наруше-
нием балластного слоя — исправление пути по уровню, рихтовку
пути и др., затрачивается более 60% всех расходов рабочей силы
на текущее содержание пути. Расходы же рабочей силы на те-
кущее содержание пути составляют около 4/з всех ее расходов
в путевом хозяйстве.

Из этого можно заключить, какое значение имеет правильное и
экономное расходование средств, отпускаемых на содержание и
ремонт балластного слоя.

При строительстве и в процессе эксплуатации железнодорожного
пути приходится решать вопросы, касающиеся обеспечения устой-
чивости и долговечности балластного слоя.

Правильное решение этих вопросов в значительной мере зависит
от знания основ геологии и механики грунтов.

Известно много случаев нарушения устойчивости пути вслед-
ствие недостаточного учета свойств материалов, из которых устраи-
вался балластный слой и которые применялись в процессе его
эксплуатации. Определение пригодности горных пород в качестве
материалов для устройства и пополнения балластного слоя может
быть успешно проведено только при знании условий их образования
и свойств, которые излагаются в геологии. При этом должны рас-
сматриваться и общие зависимости, вытекающие из применения
к горным породам основных физических законов — законов меха-
ники, которые рассматриваются в механике грунтов.

На основе полного рассмотрения всех данных требуется нахо-
дить наиболее рациональные материалы и конструкции балластного
слоя как в техническом, так и экономическом отношении для раз-
личных условий эксплуатации и особенно для участков с большой
грузонапряженностью и высокими скоростями движения поездов.

Цель этой книги заключается в том, чтобы дать инженерно-
техническим работникам—путейцам и строителям железных дорог—
необходимые знания по балластному слою, которые позволили
бы им:

своевременно н правильно оценивать работу балластного слоя
в пути, а также пригодность балластных материалов для его
устройства;

организовывать необходимые исследования состояния балла-
стного слоя и балластных материалов в различные периоды экс-
плуатации при составлении проектов и укладке их в путь;

самостоятельно решать задачи, касающиеся повышения устой-
чивости балластного слоя.

В процессе написания книги большую помощь оказали свои-
ми советами проф. М. А. Чернышев, проф. Г. М. Шахунянц,
доктор техн, наук А. Ф. Золотарский, инженеры А. Н. Наумов,
В. В. Василов, С. Ф. Зорин и ряд других специалистов, которым
автор выражает глубокую благодарность.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ГЕОЛОГИИ И МЕХАНИКИ
ГРУНТОВ

Глава I

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ГЕОЛОГИИ

§ 1.	Минералы, их свойства, состав и классификация

Верхние слои земной коры принято называть грунтами. С ин-
женерно-строительной точки зрения грунты рассматриваются как
основания для различных сооружений, а в случаях их пригодности
и как строительные материалы для различных видов строи-
тельства, в том числе и для балластного слоя железнодорожно-
го пути.

Грунты состоят из различных минералов, подробное описание
которых для строителей железных дорог приведено в труде
проф. Б. М. Гумснского 121.

Соединения одного или нескольких твердых минералов назы-
ваются горными породами. Грунты представляют собой сохранив-
шиеся горные породы или продукты их разрушения.

Твердые минералы в большинстве случаев являются кристалли-
ческими веществами, особенностью которых является анизотроп-
ность, т. е. неодинаковые физические свойства по различным на-
правлениям.

Горные породы подразделяются по происхождению и по количест-
ву составляющих их минералов [21.

По происхождению, т. е. по начальной стадии их образования,
горные породы подразделяются на три группы:

1.	Магматические, или изверженные, породы, образовавшиеся
в результате внедрения расплавленной магмы из глубоких областей
земли в верхние слои ее земной коры или же ее излияния на по-
верхность при извержении вулканов.

2.	Осадочные породы, образовавшиеся в результате выветрива-
ния, переноса и отложения продуктов разрушения горных пород
в водных бассейнах или на поверхности земли.

3.	Измененные, или метаморфические, породы, образовавшиеся
под влиянием высокой температуры, огромного давления, паров
воды н газов магмы.
Горные породы по количеству составляющих их минералов под-
разделяются на породы простые, состоящие из одного минерала,
и сложные, состоящие из нескольких минералов.

Минералы обладают различными физическими свойствами, ко-
торые позволяют отличать их один от другого.

К физическим свойствам минералов относятся: цвет, прозрач-
ность, блеск, спайность и твердость.

По ц в е т у все минералы условно делят на темные, к которым
относят минералы темно-серого, темно-зеленого, черного и т. п.
цветов, и светлые, к которым относят минералы светло-серого,
розового, красноватого и т. п. цветов.

Прозрачность — свойство пропускать сквозь себя свет.
По прозрачности все минералы делятся на прозрачные, полупро-
зрачные и непрозрачные.

Блеск — отражение света минералом. У минералов различают
следующие виды блеска: алмазный — сильно искрящийся, стеклян-
ный, подобный блеску поверхности стекла; металлический — похожий
на блеск поверхности свежего излома металла; металловидный — то
же, что и металлический, но как у потускневшего металла; жирный —
похожий на блеск поверхности, смазанной жиром; восковой —
похожий на блеск поверхности, смазанной воском; шелко-
вистый — мерцающий; матовый — у минералов, не имеющих
блеска.

Спайность — способность минералов при ударе раскалы-
ваться по строго определенным направлениям. По спайности мине-
ралы разделяются на четыре группы:

а)	минералы с весьма совершенной спайностью, при которой
они расщепляются на тонкие листочки;

б)	минералы с совершенной спайностью, при которой после удара
молотком у них образуются выколы по спайности;

в)	минералы с несовершенной спайностью, при которой спай-
ность обнаруживается с трудом на обломках минералов;

г)	минералы, у которых спайность отсутствует и раскол проис-
ходит по различным направлениям и плоскостям.

В местах изломов образуются неровные и искривленные поверх-
ности и трещины, не приуроченные к определенным направ-
лениям спайности. При этом различают следующие пять видов
изломов:

раковистый, при котором поверхность излома похожа на вну-
тренние поверхности раковин;

занозистый, когда на поверхности излома имеются занозы,
ориентированные в одном направлении;

землистый, когда поверхность излома шероховатая и крошится
на мелкие землистые частицы;

ровный — при наличии ровной поверхности излома;
зернистый — при зернистой поверхности излома.

Т вердость определяется по способности одного минерала
царапать другой.
Для сравнения минералов по твердости пользуются специальной
шкалой Мооса из десяти минералов, в которой твердость минералов
возрастает с увеличением балла твердости. Так, например, у гипса
балл по твердости 2, а у полевого шпата и кварца он равен 6—7.
Самый наибольший балл у алмаза, равный 10.

Физические свойства минералов — цвет, прозрачность и блеск —
при назначении горных пород для балластных материалов не
имеют решающего значения и практически не учитываются, за ис-
ключением тех случаев, когда требуется установить наличие
в горной породе минералов, вредных для балластного слоя, как,
например, пирита, опала и др.

При определении пригодности горных пород для применения
в качестве балластных материалов спайность у минералов специаль-
но не определяется, а делается это в исключительных случаях для
суждения об образовании лещадок в балластных материалах при
разработке горных пород.

Твердость является основным показателем при решении вопро-
сов о пригодности той или иной горной породы для использования
в качестве балластного материала. Однако твердость в таких слу-
чаях определяют не по шкале Мооса, а испытанием образцов гор-
ной породы на специальных приборах.

Для нормальной работы электрифицированных участков желез-
ных дорог и оборудованных авто&токировкой весьма важно обеспе-
чить установленные нормы изоляции рельсовых цепей. Поэтому
во всех сомнительных случаях необходима проверка магнитных
свойств горных пород, предназначаемых для использования в ка-
честве балластных материалов.

Пэ химическому составу минералы, содержащиеся в горных поро-
дах, подразделяются на пять основных классов:

1)	самородные элементы, состоящие из одного какого-нибудь
химического элемента (алмаз, золото, сера и т. д.);

2)	сернистые соединения, представляю.цис собой соединения
металлов с серой;

3)	окисли кремния и металлов;

4)	соли кислородных кислот, объединяющие в себе ряд групп ми-
нералов: соли угольной кислоты — карбонаты; соли серной кис-
лоты— сульфаты; соли фосфорной кислоты — фосфаты; соли крем-
невых кислот — силикаты и соли кремнеглиноземных кислот —
алюмосиликаты;

5)	галоидные соединения, к которым относится галит (камен-
ная соль).

Для материалов балластного слоя используются только неко-
торые минералы из 3-го и 4-го классов.

Из окислов кремния главным представителем является минерал
кварц. Кварц встречается в виде полупрозрачных или непрозрач-
ных зерен. Цвет его различный в зависимости от примесей — от
светлого до темного. Кварц является минералом, стойким против
выветривания. Твердость его равна 7. Кварц является составной
частью многих горных пород, используемых для балластных ма-
териалов.

К скрытокристаллическим разностям кварца относятся кремни,
представляющие собой натечные почковидные формы и желваки.
Их составляющей является опал, и они в большинстве случаев
загрязнены примесью глины. Опал заполняет при натеках трещины
и пустоты различных горных пород и затвердевает в виде плотных
масс различной формы. Опал слагает целые пласты в осадоч-
ных горных породах в виде плотных или пористых масс различных
цветов, называемых опоками, трепелами и др.

Опоки легко поддаются разрушению и дают много мелких час-
тиц, загрязняющих балластный слой. Поэтому примесь их в балласт-
ных материалах даже в небольшом количестве является нежела-
тельной.

Из карбонатов наиболее распространены кальцит, или извест-
ковый шпат, и доломит. Кальцит является составной частью осадоч-
ных пород — известняков.

К силикатам относится оливин (перидот), авгит (пироксен),
роговая обманка и серпентин.

Оливин имеет оливково-зеленый цвет. Иногда он встречается
желтого и бурого цвета, спайность у оливина несовершенная,
твердость около 7.

Авгит имеет различные цвета: черный, зеленовато- и буровато-
черный, желто-зеленый и бурый. Спайность у авгита совершенная,
твердость 5—6.

Роговая обманка окрашена в зеленый или бурый цвет разных от-
тенков от темного до черного. Твердость роговой обманки около G,
спайность совершенная.

Роговая обманка, составляющая изверженную породу, назы-
вается горнблендитом, а метаморфическую — амфиболитом.

Порода, состоящая из серпентина, называется змеевиком, или
серпентинитом. К группе серпентина относятся эластичные волок-
нистые разности минерала, называемые асбестом и наблюдающиеся
в виде прожилок в породе.

К алюмосиликатам относятся калиевые и известково-натриевые
полевые шпаты. Главный представитель калиевых полевых шпатов —
ортоклаз — является составной частью многих изверженных
пород (гранитов, сиенитов), а также метаморфических пород
(гнейсов).

Известково-натриевые полевые шпаты называются плагиокла-
зами, которые представляют собой смеси в различных соотноше-
ниях альбита и анортита.

В зависимости от соотношения альбита и анортита различают
следующие плагиоклазы: кислые с преобладанием альбита, сред-
ние с примерно одинаковым содержанием альбита и анортита и ос-
новные с преобладанием анортита.

К алюмосиликатам относятся также фельдшпат иды, которые по
химическому составу сходны с полевыми шпатами, но содержат
я
меньше кремнекислоты. У этих минералов ортоклазу соответствует
лейцит, а альбиту — нефелин. Лейцит — это бесцветный минерал,
твердость которого 5—6, а спайность отсутствует. Нефелин — ми-
нерал серовато-белого или серого цвета с различными оттенками.
Твердость его 5—6, спайность несовершенная.

По данным В. И. Вернадского, преобладающими элементами
земной оболочки и литосферы— земной коры являются девять эле-
ментов 13]. Распространенность этих элементов весьма неодинакова;
около трех четвертей составляют в сумме кислород и кремний, около
12% приходится в сумме на алюминий и железо, около 10% на
кальций, натрий, калий и магний и, наконец, 1% по весу состав-
ляет водород.

Это указывает на то, что в составе земной коры преобладающее
значение имеют соли кислородных кислот и окислы кремния.

§ 2.	Магматические горные породы

Внедрение магмы в толщу земной коры называется интрузив-
ным процессом, а излияние ее в виде лавы на поверхность земли
при извержениях вулканов называется эффузивным процессом.
В соответствии с этими процессами после застывания магмы обра-
зуются интрузивные и эффузивные породы.

Важнейшими признаками различия этих пород являются их
структура и текстура. Под структурой породы пони-
маются особенности ее строения, т. е. степень кристалличности,
размеры и форма кристаллов.

Интрузивные породы имеют кристалличсски-зср-
ннстую структуру, кристаллы которой различимы глазом. По ве-
личине кристаллов эти породы делятся на крупнозернистые
(более 5 мм), среднезернистые (1—5 льм) и мелкозернистые (ме-
нее 1 лглс).

Кроме того, различают породы с равномерно-зернистой структу-
рой, когда по размерам минералов нет больших колебаний, и нерав-
номерно-зернистой, или порфировидной, структурой, когда между
мелкими кристаллами рассеяны белее крупные.

Эффузивные породы имеют структуру в виде стекло-
ватой массы (различных цветов) с отдельными включениями в нее
кристаллов-вкрапленников. Эта структура называется порфировой.
Породы со стекловатой структурой со временем переходят в кри-
сталлические.

Под текстурой понимается слежение породы, т. е. признаки,
которые гыявляют расположение ее составных частей и их распре-
деление.

По текстуре породы разделяются на компактные и пористые.
К компактным относятся породы, независимо от их происхождения,
в которых невооруженным глазом нельзя выявить каверны или мел-
кие поры. К гористым относятся породы с явно видимыми кавер-
нами и порами.
Структура породы характеризует ее прочность. Установлено,
что мелкозернистые породы прочнее среднезернистых, а последние
прочнее крупнозернистых. Равномерно-зернистые породы прочнее
неравномер но-зер и истых.

К интрузивным породам относятся граниты, сиениты, диориты,
габбро и перидотиты, а к эффузивным породам — порфиры (кварце-
вые, бескварцевые), липарит, трахит, порфириты, андезиты, диа-
базы и базальты.

Граниты — это породы, обязательно содержащие кварц, калие-
вые полевые шпаты, кислые плагиоклазы и темные минералы.

Граниты имеют равномерную кристаллнчески-зернистую или
порфирэвидиую структуру. Цвет их различен от светлого до темно-
серого, а иногда розоватый.

Эффузивные пороты с минералогическим составом, аналогичным
составу гранита, называются кварцевым порфиром и липаритом.
Опи отличаются от гранитов порфировой структурой и различаются
между собой по плотности.

Кварцевые порфиры темнее, плотнее и тяжелее, нежели липа-
риты. У липаритов видны поры и даже каверны.

Сиениты — это породы различной зернистости, главными со-
ставляющими которых являются ортоклаз и микроклин, плагио-
клазы и темный минерал. Кварц в сиенитах встречается не часто.

Эффузивные породы с минералогическим составом, аналогичным
составу сиенита, но с порфировой структурой называются бесквар-
цевым порфиром и трахитом. Они окрашены в светлые тока: белые,
сероватые, желтоватые, красноватые и т. д. Трахиты, как правило,
светлее бескварцевы.х порфиров и имеют светло-серый цвет. Осо-
бенностью трахитов является заметная (на ощупь) некоторая шеро-
ховатость.

Диориты — это породы, состоящие из плагиоклазов, роговой
обманки и др. В качестве второстепенных минералов у диоритов
обычно встречаются кварц, ортоклазы и др. Они имеют различную
зернистость. Охраска их серая или зеленовато-серая.

Эффузивные породы с минералогическим составом, аналогич-
ным составу диорита, называются порфиритом и андезитом. Струк-
тура их порфировая и хорошо выражена. Окраска этих пород серая,
темно-серая и зеленая. Порфириты отличаются от андезитов боль-
шей плотностью.

Габбро — это породы, содержащие основные плагиоклазы.
Габбро бы зают от темного до черного цвета. Структура их крупно-
зернистая и иногда порфировидная.

Из эффузивных пород аналогом габбро с порфировой структурой
является базальт. На фоне черного цвета у базальта имеются свет-
лые мелкие кристаллы полевого шпата.

Диабазы бывают матовые и тусклые и имеют мелкозернистую,
в большинстве равномерную структуру. Окраска их темно-серая,
или зеленовато-черная, а иногда они окрашены почти в черный цвет.

Порода, состоящая преимущественно из оливина, называется
перидотитом. Эти породы имеют черный, темно-серый и другие тем-
ные цвета. Структура их в большинстве средне- и крупнозернистая
равномерная.

Подробное описание магматических, осадочных и метаморфиче-
ских горных пород приведено в трудах проф. Б. М. Гуменского 12]
и горного инженера В. Н. Лодочникова 13), а также в геологиче-
ском словаре [41.

§ 3.	Осадочные горные породы

Осадочные породы подразделяются на три группы: обломочные,
глинистые и химические и биохимические.

Обломочные породы состоят из обломков и частиц различной
крупности, образовавшихся в результате разрушения горных пород.

Глинистые породы являются продуктом химического разложения
магматических минералов.

Химические и биохимические породы образовались при выпаде-
нии веществ из водных растворов или при участии растительных
и животных организмов. Это обычно породы карбонатные, кремнис-
тые и т. д.

Свойства осадочных пород определяются их минеральным соста-
вом, структурой и текстурой, которые отражают процесс породо-
образования.

Структура обломочных и глинистых пород [2] определяется ве-
личиной обломков и зерен, составляющих эти породы (табл. 1).

Таблица 1

Обломочные и глинистые породы

Основные структуры	Нлнмеиованяе обломков м частиц	размеры обломков и частиц п мм
Г рубообломочная	Камии и валуны	Более 100
	Щебень и галька	40-100
	Хрящ и гравий	2—40
Песчаная	Песок	0,05—2
Пылеватая	Пыль	0,002-0,05
Глинистая	Глина	Менее 0,002
Смешанная	Различное сочетание ос-	Разные
	нов пых структур	

Для балластных материалов важное значение имеют форма и
размеры обломков и частиц. Обломки и частицы бывают резко остро-
реберными с режущими краями, угловатыми, полуокатанными и
окатанными.

У пород химического происхождения структуры подразделяют-
ся по величине зерен их слагающих (табл. 2).
Таблица 2

Породы химического происхождения

Наименование структур

Размер зерен
в мм

Внешние признаки

Грубозернистая
Крупнозернистая
Среднезернистая
Мелкозернистая
Разнозернистая

Более 1
0,5—1
0,1—0.5
Менее 0,1

Разные

Зерна в виде крупных кристаллов

Зерна на глаз хорошо видны

Зерна на глаз плохо видны

Зерна на глаз незаметны

Заметна неоднородность состава

При одинаковой структуре текстура любых осадочных пород
может быть: неоднородной —при расположении частиц без всякого
порядка; мнкрослоистой или ориентированной, когда частицы рас-
полагаются ориентированно — по направлению слоев; перемятой —
флюидальной, возникшей в результате воздействия оползневых
масс, сильного волнения и т. д., когда частицы располагаются по
направлениям действия этих сил; пористой, когда в породе имеются
поры различной величины.

В цементированных обломочных породах текстуры под-
разделяются еще по взаимоотношению обломков и частиц с це-
ментом:

основной цемент, когда зерна не соприкасаются между собой,
при этом цементация бывает обычно прочной;

цемент соприкосновения, когда зерна сцементированы в местах
их контакта, при этом цементация бывает непрочной;

цемент пор, когда цементом заполнено пространство между
соприкасающимися обломками и частицами, при этом прочность це-
ментации бывает различной;

цемент заполнения, когда цемент заполняет пустоты, оставшиеся
между зернами, связанными цементом другого минерального со-
става, при этом прочность цементации небольшая.

Помимо указанных текстур, у осадочных пород различают еще
макротекстуры, к которым относят слоистость, пластовую отдель-
ность и др.

Слоистость появляется при перерывах в накоплении осадков
разрушенных пород, что приводит к образованию поверхностей
напластования. Порода, ограниченная плоскостями напластования,
называется пластовой отдельностью. При переходе от одной пласто-
вой отдельности к другой происходит смена структуры и текстуры.
В каждом слое имеются нижняя (подошва) и верхняя (кровля)
плоскости напластования. Толщина каждого слоя называется его
мощностью.

Ряд слоев, мало отличающихся по возрасту, способу образования
и другим признакам, называется толщей слоев.

При решении вопроса о возможности использования обломоч-
ных пород для приготовления балластных материалов необходимо
при обследовании валунов (камней), гальки (щебня) и гравия
12
(хряща) обращать внимание на их минералогический состав, степень
выветрелости и окатанности обломков.

При рассмотрении цементированных пород следует определять
их структуру, текстуру и цемент, который может быть известковым,
кремнистым, железистым, глинистым и др. Наиболее прочны це-
менты кремнистый и железистый. Известковый цемент менее про-
чен. Плохими являются гипсовый и особенно глинистый цементы.

При цементации песков образуются песчаники. Песчаники под-
разделяются по величине их зерен на крупнозернистые с преобладаю-
щим количеством зерен величиной от 0,5 до 1 леи, среднезернистые
с зернами от 0,25 до 0,5 ,«л( и мелкозернистые с зернами размером
от 0,1 до 0,25 л.и.

К полиминеральным песчаникам относятся аркозы и граувакки.
Аркозы — песчаники с преимущественным содержанием кислых
полевых шпатов и кварца. Они имеют розовый и красный цвета,
почему их не всегда удается отличить от гранитов и некоторых
гнейсов.

Граувакки состоят преимущественно из полевых шпатов и разно-
образных других минералов. Они имеют темно-серый, зеленовато-
и голубоваго-серый и иногда почти черный цвет.

Прочность песчаников определяется видом их цементации, со-
ставом и сохранностью цемента.

При изучении песков должна быть выяснена их крупность и ми-
нералогический состав. Пески бывают мономннеральные, состоящие
из одного минерала (например, кварца), и полимннеральные,
когда они состоят из различных минералов (кварца и полевого
шпата).

Из химических и биохимических пород наибольший интерес
представляют карбонатные породы — известняки и доломиты.

По происхождению известняки подразделяются на органоген-
ные, типичными представителями которых являются ракушечные
известняки, и химические, к которым относятся известковые туфы.
Эти известняки характеризуются сильно выраженной пористой тек-
стурой.

§ 4.	Метаморфические горные породы

Метаморфические породы обладают ясно выраженной кристал-
лической структурой.

Текстуры этих пород бывают остаточными и вторичными. Пер-
вые относятся к породам до их метаморфизма, а вторые возникли
при нем.

Все метаморфические породы делятся на сланцеватые — кри-
сталлические сланцы — и несланцеватые.

Средн кристаллических сланцев следует отметить гнейсы и рого-
вообманковые сланцы. Гнейсы, образовавшиеся вследствие мета-
морфизма изверженных пород, называются ортогнейсами, а вслед-
ствие метаморфизма осадочных пород — парагнейсами.
Ортогнейсы в большинстве случаев соответствуют составу гра-
нитов и поэтому состоят из кварца, калиевых полевых шпатов,
кислых плагиоклазов и др.

Роговообманковые сланцы состоят из кристаллов роговой
обманки и кварца. По цвету они бывают от зеленого до
черного.

К несланцевым породам относятся мраморы и кварциты. Мра-
моры представляют собой перекристаллизованные известняки и
доломиты.

Кварциты состоят из одного кварца. Эта порода образуется при
метаморфизме кремнистых песчаников и представляет собой сплош-
ную кварцевую массу, в которой невозможно отличить цемент от
зерен под микроскопом. Цвет кварцитов светлый — белый и серый,
а иногда желтоватый и красноватый. Кварциты имеют высокую
прочность, так как твердость кварца равна 7.

Для приготовления балластных материалов могут быть исполь-
зованы материалы различных горных пород, отвечающие определен-
ным требованиям, которые будут приведены ниже в разделе о балла-
стных материалах.

Глава II

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ

§ 5.	Основные механические схемы грунтов

Работа балластного слоя железнодорожного пути под нагрузкой
от подвижного состава отражает в значительной мерс процессы
движения балластных материалов, которые могут быть выражены
при помощи общих законов механики. При этом материалы балласт-
ного слоя, так же как и грунты, могут быть представлены в виде
приближенных схем, которые в механике грунтов называют меха-
ническими схемами.

В механике грунтов рассматриваются следующие основные меха-
нические схемы грунтов:
сплошные системы;

несвязные скелетные системы (сыпучие тела);

скелетные системы с постоянным сцеплением;

системы сжимаемого скелета с заполнением пустот смачивающей
жидкостью (грунтовая масса);

системы сжимаемого скелета с частичным заполнением пустот
смачивающей жидкостью;

статистические дисперсные системы.

Подробное описание этих схем приведено в труде
проф. Н. В. Орнатского (51.
§ 6.	Сплошные системы

К сплошным системам относят грунты, представляющие собой
твердые тела с прочными и неизменяемыми связями между отдель-
ными частицами при возникающих в них внутренних силах. При
этом такое тело рассматривается как система, состоящая сплошь
из массы вещества, обладающей одинаковыми свойствами во всех
точках этой системы.

Эта механическая схема может быть применена к затвердевшим
грунтам, а также ко всем вообще грунтам, которые хотя бы временно
сохраняют неизменность своей внутренней структуры.

Изменение формы тела, рассматриваемого по механической схеме
сплошной системы, может происходить только при воздействии на
него таких сил, которые вызывают деформацию этого тела.

Переход к деформированному состоянию в телах, рассматривае-
мых по сплошной системе, происходит медленно, так как он связан
с перемещением частиц и изменением формы тела. Грунты, в которых
от воздействия сил при деформации происходят перемещения частиц
грунтового скелета, относятся к медленно деформирующимся мате-
риалам. Поэтому исследование хода деформаций
во времени для грунтов имеет весьма важ-
ное значение.

Для грунтов обычной является деформация сжатия, которая
вызывается весом вышележащих слоев самого грунта и сооружения,
расположенного на нем, а также силовыми воздействиями, вызывае-
мыми теми или иными механизмами, когда грунты являются фунда-
ментами и основаниями для установки или пропуска таких меха-
низмов.

Малая относительная деформация в сплошной системе прямо
пропорциональна напряжению.

Эта закономерность известна под названием закона Гука.

Коэффициент пропорциональности имеет определенное значение
для каждого твердого тела и называется модулем упругой деформа-
ции материала.

Прямая пропорциональность между напряжением и относитель-
ной деформацией может быть только в том случае, если нарастание
напряжений идет очень медленно. Если же нарастание напряжений
происходит быстро, то соотношение между напряжением и относи-
тельной деформацией нарушается в сторону отставания деформаций.
Это объясняется тем, что на перемещение частиц тела при деформации
требуется определенное время и при быстром росте напряжений де-
формация остается незаконченной. Завершение деформаций проис-
ходит после того, как прекращается быстрый рост напряжений.

У материалов, обладающих неоднородной структурой, наблю-
даются отклонения от закона Гука. У них между напряжением и
относительной деформацией имеется степенная зависимость.

Деформация тела, рассматриваемого по сплошной системе,
разделяется на две части:
упругую, или обратимую, часть деформации, которая исчезает
при удалении внешних сил, действующих на тело;

остаточную, или необратимую, часть деформации, которая со-
храняется после удаления внешних сил.

Упругая деформация происходит при нагрузках, не превышаю-
щих предельную нагрузку.

Напряжение ст, при котором в теле начинается появление оста-
точной деформации, называется пределом упругости. Все напряже-
ния за пределом упругости вызывают в теле остаточные деформации.

Диаграммы нарастания и исчезновения упругой деформации й
рассматриваются в механике грунтов как две ветви одной и той же
диаграммы и обозначаются соответственно прямая ветвь и
обратная.

Рис. I. Прямая и обратная
ветви диаграммы упругой
деформации

Обратимая -acme знерзич

Рис. 2. Обратимая и необ-
ратимая части энергии, зат-
раченной на упругую де-
формацию

Прямая ветвь диаграммы всегда отклоняется от линии закона
Гука в сторону меньших деформаций, а обратная ветвь диаграммы
отклоняется от прямой в сторону больших деформаций (рис. 1).

Прямая и обратная ветви диаграммы упругой деформации 6
всегда имеют замкнутую петлю, и диагональю этой петли является
прямая линия, выражающая закон Гука.

Несовпадение ветвей диаграммы указывает на то, что процесс
упругой деформации не является полностью обратимым.

Часть механической энергии, затраченной на упругую деформа-
цию, всегда остается иевозвращенной при удалении силы, несмотря
на то что сама деформация полностью снимается (рис. 2).

Необратимая затрата энергии при замкнутом цикле упругой де-
формации называется упругим гистерезисом, а петля на диаграмме
деформации — петлей упругого гистерезиса.

Необратимые затраты энергии, происходящие при замкнутых
циклах нарастания и удаления сил, расходуются внутри деформи-
руемой сплошной системы, и результатом их являются изменения
внутреннего строения тела.

В грунтах соседние друг с другом материальные частицы, об-
ладаю.цие различной деформируемостью, получают ввиду сплош-
ности системы одну и ту же деформацию, воспринимая на себя раз-
16
личные усилия-напряжения, что приводит к перенапряжению свя-
зей между ними и изменению свойств всего тела, рассматриваемого
как сплошная система. Особенно это проявляется в тех случаях,
когда отдельные материальные частицы получат напряжения выше
предела упругости.

При многократном циклическом действии сил может происходить
накопление этих нарушений в материале до таких размеров, что он
теряет свою сопротивляемость действующим силам и начинает раз-
рушаться. Это явление называют усталостью материала.

При действии силы происходит деформация тела не только в на-
правлении, совпадающем с действием силы, но и в поперечном на-
правлении.

Пуассоном доказано, что относительная поперечная дефор-
мация пропорциональна относительной продольной деформа-
ции тела.

* Деформации сплошных систем в поперечном направлении могут
быть оценены при помощи коэффициента поперечной деформа-
ции только при отсутствии ограничений для их поперечной дефор-

мации.

Грунты относятся к сильно деформируемым материалам, и сжатие
их даже между прилегающими к ним такими же грунтами в массивах
достаточной ширины и плотности может рассматриваться как сжатие
их в условиях невозможности поперечного расширения. Давление,
передающееся в направлении, перпендикулярном линии действия
сжимающей силы при сжатии грунта в условиях невозможности
поперечного расширения, создает боковой распор, который при
отнесении его к единице площади сечения выражается в единицах
напряжения (кГ/см3). Напряжение бокового распора пропорцио-
нально сжимающему напряжению.

За пределом упругости пропорциональность между напряжением
и относительной деформацией нарушается в сторону более интенсив-
ного нарастания деформаций. Вслед за этим наблюдается нарастание
деформаций при минимальном росте напряжений. Материал при этом
находится в состоянии текучести. Это состояние материала называет-
ся пластическим состоянием. Относительная деформация, соответ-
ствующая переходу материала к пластическому состоянию, называет-
ся критической деформацией.

При пластическом состоянии материала происходят значитель-
ные изменения внутренних связей материальных частиц сплошной
системы. Материал уже не обладает полной упругостью, так как при
удалении силы он не возвращается к своему первоначальному со-
стоянию.

Прочность сплошной системы характеризуется способностью
сохранять свою сплошность при деформациях.

Когда при определенных напряжениях связи между частицами
нарушаются и частицы начинают отделяться друг от друга, то это
является разрушением сплошной системы и она перестает сущест-
вооать-	______257- 5 .г „

2 3“' ’«	| (епдош ^7 ”	"

раузяв-техЕнч. G-kJ
При сплошной системе нс происходит одновременного разруше-
ния всей массы тела. Вначале обнаруживается наиболее слабое
место в системе, с которого и начинается разрушение отдельных
связей между частицами. По этой причине другие связи получаются
перегруженными и быстро сами разрушаются.

При динамическом приложении силы к материалу сплошной
системы абсолютная его деформация увеличивается по сравнению
с деформацией при статической нагрузке на величину в зависимости
от размера и скорости приложения силы. Эго происходит по при-
чине появления при динамике дополнительного усилия, представ-
ляющего собой силу инерции.

Такая увеличенная деформация не является устойчивой, так
как она не соответствует деформации, получаемой материалом при
статическом действии силы такой же величины. После окончания
действия силы инерции происходит обратное движение материала и
уменьшение его деформации. При дальнейших приложениях сиЛы
этот процесс повторяется, при этом происходит упругое
колебательное движение силы и материала, на который действует
эта сила.

Такие процессы происходят и в призме балластного слоя при ди-
намических воздействиях колес подвижного состава. Упругие коле-
бания происходят при сопротивлении среды деформируемого мате-
риала и потому имеют затухающий характер.

В связи с этим амплитуда колебаний не является постоянной и
уменьшается с течением времени. Период колебаний при этом увели-
чивается, что приводит к полному затуханию колебаний. Грунты
оказывают большое сопротивление упругим колебаниям, поэтому
в них затухание динамических деформаций в случае отсутствия пов-
торных импульсов происходит очень быстро. В случаях совпаде-
ния периода колебаний повторяющихся динамических импульсов
силы с периодом колебаний материала, на который действуют эти
динамические силы, возможно возрастание амплитуды колебаний до
опасных размеров (появление резонанса), способное привести к раз-
рушению материала даже при небольших силах динамического
воздействия.

§ 7. Несвязные скелетные системы (сыпучие тела)

Сыпучим телом называется система, в которой содержатся опи-
' рающиеся друг на друга мелкие частицы твердого вещества не
имеющие между собой никакой связи. В такой системе твердое веще-
ство в отличие от сплошной системы прерывается на границе каждой
отдельной частицы. В этой системе принимается, что пустоты между
твердыми частицами (скелета) ничем не заполнены и поэтому
в них не создается никаких усилий, препятствующих перемещению
одних частиц относительно других. На самом деле пустоты сыпу-
чего тела заполнены воздухом и влагой, которая удерживается на
поверхности твердых частиц.
Сыпучее тело не оказывает никакого сопротивления растягиваю-
щим усилиям и имеет ограниченное сопротивление сдвигу твердых
частиц друг относительно друга. Сопротивление сдвигу оказывает
только трение между частицами, которое образуется в результате
действия силы, прижимающей частицы друг к другу. При этом в точ-
ках касания поверхностей частиц образуются два взаимно перпен-
дикулярных усилия — нормальное, прижимающее частицы друг
к другу, и касательное, стремящееся сдвинуть частицы друг отно-
сительно друга. В тех случаях, когда касательные усилия превы-
шают силы трения, в сыпучем теле возникают внутренние сдвиги,
приводящие к его разрушению.

Сжатие, передаваемое в сыпучем теле в виде нормальных
усилий, имеет такое же сопротивление, как и в сплошной
системе.

Сопротивление сжатию сыпучих грунтов определяется прочностью
пород, из которых образовались зерна этих грунтов, и превышает
сопротивление сдвигу.

Нарушение прочности сыпучего тела происходит не в одной
точке, а по поверхности, отделяющей смещенную часть тела от не-
смещенной. Поэтому прочность сыпучего тела оценивается не по
сопротивлению сдвигу каждой частицы в отдельности, а по всей со-
вокупности сил трения, сопротивляющихся сдвигу по поверхности
разрушения. Эта совокупность сил трения в сыпучем теле называет-
ся внутренним трением и рассматривается как сила сопротивления
сдвигу в этом теле.

Величина силы трения зависит от рода материала, характера тру-
щихся поверхностей и величины силы давления, т. е. от прижимаю-
щей силы. Прижимающая сила, создающая трение, во всех случаях
направлена перпендикулярно поверхности сдвига.

Коэффициент, который характеризует внутреннее трение сыпу-
чего тела, называется коэффициентом внутреннего трения.

Напряжение внутреннего трения зависит от величины нормаль-
ного давления, т. е. чем больше нормальное давление, тем больше
будет и внутреннее трение, и чем меньше нормальное давление,
тем меньше и внутреннее трение.

Как известно, коэффициент внутреннего трения равен тангенсу
угла внутреннего трения, называемого также углом естест-
венного откоса.

Следует иметь в виду, что понятие о внутреннем трении в сыпу-
чих грунтах является весьма условным, так как поверхность, по
которой происходит сдвиг, проходит не между отдельными зерна-
ми, а рассекает их в различных сечениях, т. е. при сдвиге в сыпу-
чем теле происходит срез и разрушение частиц с нарушением струк-
туры тела (рис. 3).

Сжатие сыпучего тела возможно только при ограничении его
поперечного расширения. Ограничение поперечного расширения
может быть достигнуто искусственно устройством специальных огра-
ничительных стенок или же в естественных условиях передачей дав-
ления на сыпучее тело достаточных размеров через опорные площади
небольших размеров.

Если касательное напряжение равно напряжению внутреннего
трения, сыпучее тело находится в состоянии предельного равнове-
сия. Увеличение касатель-
\	ного напряжения после

? г/УУ-—j этого приводит к разруше-
|	ниям — сдвигам в сыпучем

теле.

В тех случаях, когда

Т-1 поверхность разрушения при сЗвисе вертикальное давление на
сыпучее тело превышает го-
Рис. 3. Плоскость среза в сыпучих телах р||36нталЬ|1ое усилие —
сопротивление сыпучего
тела поперечному смещению, — в сыпучем теле создается напря-
женное состояние, которое называется активным давлением.

Смешение сыпучего тела, т. е. его разрушение, при этом проис-
ходит вниз по плоскости, наклоненной к горизонтальной осн под

(Л <Ю 1

j ~ I (рис. 4, а), где <р — угол внутреннего трения.

Когда вертикальное давление на сыпучее тело менее горизон-
тального, в сыпучем теле создается напряженное состояние, назы-
ваемое пассивным сопротивлением, при котором разрушение сыпу-
чего тела происходит в виде смещения верхней части грунта вверх

Рис. 4. Характеристика сыпучего тела:
а—активное давление; б —пассивное сопротивление

по плоскости, наклоненной к горизонтальной оси под углом —

— как показано на рис. 4, б, заимствованном из труда проф.

Н. В. Орнатского [5].

По механической схеме сыпучего тела может рассматриваться
призма балластного слоя железнодорожного пути при ее устройстве
и в процессе эксплуатации, особенно в первый период, когда
в призме не накопилось засорителей, превращающих в ряде случаев
балластный слой в конгломерат.

20
§ 8.	Скелетные системы с постоянным сцеплением

К скелетным системам с постоянным сцеплением относятся грун-
ты, у которых связь между частицами скелета создается внутренним
трением и сцепленном. Под сцеплением у таких грунтов понимаются
внутренние силы, которые оказывают сопротивление разъединению
частиц и сдвигу их относительно друг друга, но не мешают действию
сил трения между частицами грунта при давлении на грунт.

В таких системах силы сцепления выключаются из работы при
прямом нажатии частиц друг на друга, т. е. сопротивление сжатию
в этих системах не связано с наличием связей между частицами.

Сопротивление сдвигу является основным сопротивлением, обес-
печивающим прочность системы, и определяется при этой системе
двумя факторами: сцеплением и внутренним трением.

Сцепление частиц препятствует их сдвигу в соответствии с проч-
ностью этого сцепления, и сдвиг в этой системе возможен только при
нарушении связей между частицами.

Эта механическая схема может быть применена к тем грунтам,
у которых связность между частицами сохраняется без больших
изменений в течение всего срока службы грунта.

Прочность скелетной системы с постоянным сцеплением обеспе-
чивается при условии, если касательное напряжение не будет пре-
вышать суммы напряжения внутреннего трения и сцепления в рас-
сматриваемом сечении.

§ 9.	Системы сжимаемого скелета с заполнением пустот
смачивающей жидкостью

Размеры, форма, прочность материала частиц и размещение их
в грунте весьма разнообразны: частицы не являются абсолютно
твердыми, а взаимное их расположение в скелете грунта не является
неизменным. В соответствии с природными свойствами грунтов
скелеты их являются сжимаемыми. Скелет грунта представляет
собой совокупность минеральных зерен различной величины, опи-
рающихся друг на друга и передающих усилия через точки
взаимного контакта. Каждое зерно в скелете грунта при передаче
на скелет различных усилий принимает на себя часть этого уси-
лия и сопротивляется ему, опираясь на соседние зерна.

При этом каждое зерно грунта, находящееся под действием при-
ложенных к нему сил, подвергается деформациям в той или иной
степени в зависимости от величины этих сил и прочности материала
зерна. Различие формы зерен и разнообразие их опирания друг на
друга придают этим деформациям сложный характер. Размеры
деформаций грунтовых зерен весьма незна-
чительны, так как на каждое зерно передается лишь небольшое
усилие, особенно в нижележащих слоях, однако эти деформа-
ции являются первой причиной сжимаемос-
ти грунта под действием сил.
Относительная устойчивость как отдельных зерен, так и всего
грунтового скелета нарушается при действии силы, вызывающей
переход их к более устойчивой форме равновесия. При этом про-
исходит изменение строения грунтового массива. Полученное при
действии определенной силы более устойчивое равновесие отдель-
ных зерен какого-либо участка массива или всего грунтового
скелета может оказаться также относительно устойчивым и претер-
певать новые нарушения при дальнейшем увеличении действую-
щей силы.

Переход твердых зерен и скелета грунта
в более устойчивое положение равновесия,
вызывающий изменение внутреннего строения грунта, являет-
ся второй причиной сжимаемости грунта
под действием си л. Деформация грунтового скелета при
этом в условиях невозможности поперечного расширения выра-
жается в уменьшении объема пустоте общем
объеме скелета за счет сближения между собой грунтовых зерен
и частичного их разрушения.

Пористость грунтового скелета выражают коэффициентом пори-
стости, представляющим собой отношение объема пустот к объе-
му тела.

Уменьшение коэффициента пористости в условиях сжатия
грунта рассматривается в механике грунтов как количествен-
ный показатель деформации грунтового скелета — его уплот-
нения.

Пористость балластных материалов выражают обычно в процен-
тах от общего объема этих материалов.

В пустотах между твердыми частицами грунта или балластного
материала может размещаться и передвигаться вода, проникающая
из атмосферы или водоносных горизонтов.

Пустоты у грунтов представляют собой мельчайшие по размерам
сообщающиеся сосуды различных направлений и форм. У балласт-
ных материалов в начальный период пустоты больше по размерам,
чем у грунтов, однако при загрязнении их в процессе эксплуатации,
т. с. при полном заполнении пустот более мелкими материалами,
они представляют точно такие же мельчайшие по размерам сообщаю-
щиеся сосуды, как и у грунтов. Проникшая в мелкие пустоты вода
соприкасается с поверхностью грунтовых зерен и вступает с ними
в физико-химическое взаимодействие. При этом на поверхности
скелетных частиц образуются адсорбционные пленки. Адсорбцион-
ные пленки воды на поверхности частиц при размере пустот между
частицами примерно в 10~' —10~2 л<л, как указывает проф.
Н. В. ОрнатскиЙ, могут не приниматься в расчет при определе-
нии условий передвижения воды в грунтах. Кроме того, при ске-
лете из крупных частиц неправильной угловатой формы происходит
соприкасание частиц друг с другом, а при уплотнении грунта углы
крупных частиц прорезают адсорбционные пленки в местах контакта
с другими частицами (рис. 5).
22
В мелкозернистых грунтах и загрязненных балластных материа-
лах, когда размеры пустот между частицами соизмеримы с толщина-
ми адсорбционных пленок, продвижение воды затруднено, а в не-
которых случаях, когда промежутки между такими зернами пол-
ностью заполнены адсорбционными пленками, становится вообще
невозможным.

В ряде случаев контакты между частицами будут нарушены и
усилия от частицы к частице будут передаваться через адсорбцион-
ные пленки. У балластных материалов, скелеты которых составляют
только крупные частицы, даже при заполнении их пустот мелкими
частицами давление от частицы к частице скелета передается через
контакты этих частиц.

Рис. 5. Адсорбционные пленки:
а —в крупнозернистом скелете: б —в мелкозернистом скелете

Если пустоты скелета грунта полностью заполнены грунтовой
водой, то движение воды в них происходит в соответствии с общими
законами движения жидкостей.

Грунт при заполнении его пустот водой состоит из двух физиче-
ских тел — твердых частиц грунтового скелета и жидкости, запол-
няющей пустоты. Эти два тела совершенно различны и следуют
различным законам в передаче внутренних сил.

Скелет грунта деформируется под действием сил по общему за-
кону, выражаемому кривой сжимаемости — уплотнения, а грунтовая
вода, являясь несжимаемой, подчиняется законам гидромеханики
и передает усилия стенкам сосудов-пустот в форме гидростатиче-
ского давления.

При отсутствии ограничительных герметических стенок вода
из грунтовой массы при сжатии вытекает и не участвует в сопротив-
лении грунта сжатию и является лишь временным заполнителем
пустот.

Сопротивление грунтовой массы сдвигу может рассматриваться
как сопротивление сдвигу грунта со сцеплением. Под сцеплением
в таких грунтах понимается внутреннее трение частиц скелета, вы-
зываемое сжимающим действием капиллярного давления.

Деформация сжатия грунтовой массы всегда сопровождается
уменьшением влажности; она возможна при свободном выходе воды
из нее.
Процесс деформации грунтовой массы рассматривается как
процесс, сопровождающийся фильтрацией воды из нее с постепен-
ным переходом напряжений с грунтовой воды на грунтовый скелет.
В этом процессе основную рать играют фильтрационные свойства
грунтов и подверженность их разжижению, которые и определя-
ют скорость и размеры деформации той или другой грунтовой массы.
Эти свойства датжны учитываться при установлении качественных
характеристик и нормативов по загрязнению для балластных ма-
териалов, применяемых в различных условиях эксплуатации.

§ 10.	Системы сжимаемого скелета с частичным
заполнением пустот смачивающей жидкостью

Запачнеиис пачностью всех пустот грунтового скелета водой
может происходить татько в отдельных местах грунтового массива.
Во многих же местах в грунте одновременно присутствуют: твердые
частицы грунтового скелета, вода, частично запачняющая пустоты,
и газ, запачняющий пустоты, свободные от воды.

Такие грунты рассматриваются по механической схеме — сис-
теме сжимаемого скелета с частичным заполнением пустот смачиваю-
щей жидкостью. В этой механической схеме сохраняются многие
положения из системы с полным заполнением пустот смачивающей
жидкостью. Однако некоторые из них проявляются по другому;
кроме того, в этой механической схеме проявляются новые положе-
ния, связанные с наличием газа в пустотах, свободных от воды.

Воздух проникает в пустоты грунта прежде всего при его про-
сыхании с поверхности. Испарение воды и проникание воздуха
в пустоты происходит неравномерно, так как грунт имеет различные
размеры пустот и различное их запачнение водой.

Газообразное вещество, находящееся в пустотах скелета грунта,
разделяется на два вида:

на свободный газ, имеющий сообщение с атмосферой и испыты-
вающий атмосферное давление. Такой газ не связан с изменением
физического состояния грунта;

на газ, не имеющий сообщения с атмосферой и находящийся
в окружающей его грунтовой воде, — защемленный газ. Этот газ
в условиях изменения температуры и давления влияет на свойства
грунта и передачу им внутренних сил.

В грунтах с крупнозернистым скелетом, к которым можно отнести
и балластный слой, образование защемленного воздуха маловероят-
но, так как в пустотах у этих грунтов содержится свободная вода,
допускающая выход скопившегося воздуха в виде пузырьков. Од-
нако при загрязнении балластных материалов в процессе эксплуата-
ции мелкими пылеватыми частицами, когда в пустотах между круп-
ными зернами образуется мелкозернистый скелет, образование
пузырьков защемленного газа возможно, особенно когда вода по-
ступает в балластный слой при атмосферных осадках и при капил-
лярном ее поднятии из земляного полотна.
Испарение воды идет более интенсивно в пустотах крупных раз-
меров, в которых содержится наибольшее количество свободной
воды. Поэтому для балластного слоя очень важно применять мате-
риалы с крупнозернистым скелетом и не допускать их загрязнения.

В отличие от ранее рассмотренной схемы в этой системе, содер-
жащей твердые частицы, жидкость и газ, давления передаются еще
и по законам газовой механики.

§ 11.	Статистические дисперсные системы

Все приведенные выше механические схемы предусматривали
равномерное распределение свойств рассматриваемого грунта во
всех его элементах и во всем массиве.

В природном грунте в разных точках массива встречается раз-
личное состояние грунта и свои показатели его качества. Как из-
вестно, строение грунта и его свойства подвержены изменениям во
времени. В определенный момент времени показатели строения и
свойств грунта в различных его точках могут совпадать и изме-
няться в одинаковой мере с течением времени.

По числу таких совпадений возможно судить об устойчивости
строения грунта.

В грунтах, находящихся в стабильном состоянии, число совпа-
дений будет наибольшим, а в грунтах, находящихся в процессе
формирования, совпадений меньше.

Различия в строении и свойствах в массе грунта и во времени
вызываются множеством причин, и не представляется возможным
установить влияние каждой из них и оценить по ним состояние
грунта. Такую оценку возможно делать только как комплексное
качество системы по рассмотренным выше механическим схемам
или же по количественным показателям фактического состояния
и свойств грунта в отдельных его точках. В последнем случае со-
стояние всего рассматриваемого массива грунта оценивается по чис-
лу совпадений численных значений показателей строения или со-
стояния грунта.

Как известно, этот метод количественного учета показателей
различных сложных явлений называется статистическим методом.

Грунты, состоящие из измельченных твердых частиц, у которых
связи между частицами являются неопределенными и выражаются
различными численными показателями, могут быть рассмотрены
по новой механической схеме, называемой статистической дисперс-
ной системой.

Во всех ранее приведенных механических схемах физические
показатели грунта выбираются по соображениям и на основе
этого теоретическим путем оценивается работа грунта в тех или
иных условиях, а по последней новой механической схеме выбор
этих показателей осуществляется по количественным данным, полу-
чаемым в результате обследования грунта в различных точках
массива.
В ряде случаев возможно сочетание преобладающего количества
показателей природных свойств грунта, определенных по послед-
ней механической схеме, с показателями свойств грунта, приняты-
ми в тон или иной механической схеме.

При определении в различных местах массива грунта показате-
лей его качества получаются неодинаковые их численные значения.
По единичным показателям в каком-либо месте грунта нельзя де-
лать никаких выводов, так как неизвестно, могут ли они харак-
теризовать качество всего рассматриваемого грунта.

Вероятность качественной характеристики грунта будет более
устойчивой в том случае, когда для ее численного вывода использу-
ется большое число определений.

Схема статистической дисперсной системы может быть применена
к тому или иному грунту только при хорошей его изученности в
различных местах массива и в различные сроки. Для этого должно
быть испытано достаточное количество образцов, позволяющих дать
совокупность данных по качеству грунта и построить кривую их рас-
пределения.

Показатели качества и состояния грунта связаны с другими его
природными характеристиками, которые в ряде случаев без стати-
стической обработки данных испытаний образцов позволяют пред-
варительно выяснить закономерности распределения этих показа-
телей и предусмотреть форму кривой распределения.

Про:]». Н. В. Орнатскнм 15] в качестве примера указывается,
что при строго горизонтальной слоистости, образовавшейся в ус-
ловиях формирования, обеспечивающих хорошую сортировку грун-
товых частиц, и при устойчивости горизонта грунтовых вод можно
ожидать равномерного распределения свойств грунта в каждом
горизонтальном сечении. Это позволяет при отборе образцов грун-
та для статистического испытания обратить основное внимание на
выяснение колебаний цифровых показателей по вертикальному раз-
резу, а по горизонтальному сечению произвести лишь необходимое
количество контрольных определений.

В балластной призме железнодорожного пути, которая устраи-
вается слоями заданной толщины из материалов, соответствующих
установленным требованиям, и имеет деятельный слой в процессе
эксплуатации, важнейшими показателями являются колебания в
состоянии материалов по вертикали в различных сечениях деятель-
ного слоя, а по протяжению должны отбираться пробы только для
контрольных определений.

Для построения правильных кривых распределения весьма важ-
но обеспечить одинаковую и достаточную точность показателей.
По кривой распределения определяются осредненные статистиче-
ские характеристики того или иного грунта — средняя величина
и рассеяние.
§ 12.	Упругие свойства грунтов

Деформация сжатия грунта разделяется на упругую и остаточ-
ную части.

К упругой деформации грунта относятся деформации адсорб-
ционных пленок, грунтовых зерен при передаче на них давлений,
не выходящих за предел упругости, а также деформации защемлен-
ного газа.

К остаточным относятся деформации, вызываемые переходом
некоторых частиц в более устойчивое состояние равновесия, а так-
же выходом в атмосферу пузырьков защемленного газа. Размер
остаточной деформации зависит от качественных показателей де-
формируемости грунта, его начального состояния (степени уплот-
нения), размера нагрузки на грунт, а при повторных нагрузках —
от скорости и частоты их приложения.

При первом цикле нагружения неуплотненного грунта без воз-
можности бокового расширения происходит уменьшение его пори-
стости до величины, соответствующей данному напряжению, а
при снятии нагрузки грунт не получает той пористости, которая
была вначале, т. е. при этом совершаются все остаточные деформа-
ции, вызванные данным напряжением в грунте.

При последующих циклах с таким же нагружением грунта,
т. е. при повторных нагрузках, пористость грунта вновь уменьша-
ется, но в меньшей мере, чем при предыдущих нагружениях. В за-
висимости от качественных показателей деформируемости грунта
в дальнейшем остаточные деформации уменьшаются до самых ми-
нимальных размеров и в конечном итоге образуются замкнутые
петли гистерезиса в пределах этой нагрузки. Если нагрузка на
грунт при последующих циклах будет увеличена, то остаточная
деформация при этом в первом цикле нагружения будет опять
вновь увеличена, т. е. произойдет накопление остаточной де-
формации.

Вследствие неоднородности в строении грунтов при одинаковых
повторных нагрузках также возможно образование остаточных
деформаций.

Таким образом, накопление остаточных деформаций в наиболь-
шей степени проявляется при первых циклах нагружения
грунта различными нагрузками, однако меньшие размеры остаточ-
ных деформаций при повторных одинаковых нагрузках могут
дать в сумме также значительную величину остаточной де-
формации.

Когда с увеличением количества циклов одинаковых повтор-
ных допускаемых нагрузок накопление остаточных деформаций
грунта прекращается и петля гистерезиса замыкается, грунт может
рассматриваться как вполне упругий материал. Однако это возможно
только при допускаемой нагрузке и при условии одинакового со-
стояния грунта во весь период действия повторных нагрузок. Оче-
видно, что упругость грунтов, а также балластных материалов при
ЧАСТЬ ВТОРАЯ

БАЛЛАСТНЫЙ слои железнодорожного пути

Глава III

УСТРОЙСТВО БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ

§ 13.	Назначение балластного слоя

Назначение балластного слоя сводится в основном к следующему:
воспринимать давления от рельсовых опор при прохождении
подвижного состава и обеспечивать при этом устойчивость всех эле-
ментов верхнего строения пути в вертикальном, поперечном и про-
дольном направлениях с минимальным накоплением остаточных
деформаций;

передавать давления, воспринимаемые от рельсовых опор, наи-
более равномерно на возможно большую площадь основной пло-
щадки земляного полотна, снижая их на единицу площади до ве-
личин, при которых не должны появляться остаточные деформации;

служить упругой подушкой, т. е. упруго перерабатывать удары
колес подвижного состава о рельсы.

Проф. Г. М. Шахунянц указывает, что при деревянных шпалах
около 55%, а при железобетонных шпалах почти 70% упругой
осадки происходит за счет сжатия балласта 161. При деревянных
шпалах на долю шпал приходится окаю 16% и на дачю земля-
ного паютна 22% упругой осадки, из которых окаю 16,7% отно-
сится к верхнему 1-л слою, около 4,5% ко второму 1-л слою и око-
ло 1,3% к нижним слоям земляного паютна. Приведенные данные
относятся к пути, распаюженному в выемке, при щебеночном бал-
ласте с высотой слоя 45 см до верхней поверхности шпал, уложен-
ном на гравийной подушке и песчано-гравийном грунте.

Исследования, проведенные на насыпи высотой 4 л, указали
на резкое увеличение дати участия земляного паютна в упругой
осадке, а дачя участия балласта в этой осадке при железобетонных
шпалах понизилась примерно до 35%. Это, по-видимому, объяс-
няется различием грунтов, их свойств и состоянием. Исследова-
ниями автора установлено, что на песчаной насыпи высотой 4 ,и
и нагрузке на ось 20 т около 85% упругой просадки происхо-
дит за счет сжатия щебеночного балласта и деревянных шпал.

Балластный слой должен удовлетворять следующим основным
требованиям:
обеспечивать наибольшую устойчивость пути при наимень-
ших расходах рабочей силы и балластных материалов на его со-
держание;

иметь наименьший износ и убыль при динамических воздействиях
подвижного состава, подбивках, при атмосферных явлениях: мо-
розе, дожде, ветре, а также не пылить при движении поездов;

хорошо отводить воду от верхнего строения и с основной пло-
щадки земляного полотна и обладать наименьшей способностью
к цементации при работе в пути;

иметь низкую электропроводность, обеспечивающую нормальную
работу устройств СЦБ.

Для предупреждения остаточных деформаций на основной пло-
щадке земляного полотна необходимо, чтобы передаваемые балла-
стным слоем фактические наибольшие давления на эту площадку
в самых неблагоприятных случаях не превосходили допускаемых.

Балластный слой устраивают из сыпучих материалов, передаю-
щих давления от подвижного состава под углом к нижележащим
слоям. Этот угол зависит от рода материала балласта, размеров
частиц, формы и степени шероховатости их поверхности. При этом
угол передачи давления по отношению к вертикальной плоскости
больше у материалов с крупными размерами зерен и кубической
формой частиц, т. е. эти материалы передают давление на большую
площадь, чем мелкозернистые материалы или материалы с округ-
ленной формой частиц.

§ 14.	Материалы, применяемые
для устройства балластногс слоя

Материалы для устройства балластного слоя по происхождению,
размерам частиц, их форме и способам обработки разделяются на
щебеночные, гравийные, асбестовые, ракушечные и песчаные.

Балластные материалы, удовлетворяющие установленным тех-
ническим требованиям и нормам, используются для укладки в путь
непосредственно из карьеров или отвалов или после соответствую-
щей их обработки на заводах, которая заключается в дроблении
камней до установленных размеров, отсеивании мелких и загряз-
няющих частиц, промывке и добавлении дробленых частиц.

Для приготовления путевого щебня используют материалы из-
верженных, осадочных и метаморфических горных пород: граниты,
сиениты, диориты, габбро, диабазы, песчаники, кварциты, извест-
няки и другие материалы, обладающие высокой прочностью и устой-
чивые в отношении атмосферных влияний.

В отдельных случаях для приготовления путевого щебня могут
быть использованы кристаллические кусковые или литые шлаки
металлургической промышленности, удовлетворяющие установлен-
ным требованиям (рис. 6).

По химическому составу шлаки разделяются на основные, нейт-
ральные и кислые.
Модуль основности шлаков определяется по формуле

СаО 4- MgO

SiO, + ALO3 4- Р,О, '

(1)

Шлаки относятся: к основным — с модулем основности Af>l,
к нейтральным -М =1 и к кислым — Л1<1.

Модуль основности шлаков характеризует их устойчивость
(кислые шлаки) или склонность к распаду (основные шлаки).

Для путевого щебня могут быть использованы только кристал-
лические кислые шлаки и, как исключение, нейтральные шлаки,

Рис. 6. Кристаллический металлургический шлак

если после трех лет нахождения их в отвалах они не имеют призна-
ков распада. Шлаки пористой и стекловидной структуры непри-
годны для путевого щебня.

Гравийные балластные материалы применяются в виде сортиро-
ванного гравия, обогащенного добавлением дробленых частиц,
или в виде естественного, карьерного гравия.

В качестве асбестового балласта используются отходы асбесто-
вой промышленности.

Пески в качестве балластных материалов используют только
крупнозернистые и среднезернистые. Мелкозернистый песок не-
пригоден для балластного слоя.

Перспективными материалами для балластного слоя являются
щебень, сортированный гравий и асбест.
Лучший из них — щебень.

На участках с интенсивным загрязнением щебня укладывается
комбинированный балласт, т. е. щебень с покрывающим слоем: на
дорогах Донбасса — из ракушки, а на дорогах Урала и Сибири —
32
из асбеста. С разрешения Министерства путей сообщения на стре-
лочных переводах станционных путей в качестве покрываю-
щего слоя может быть использован крупно- или среднезернис-
тый песок.

Покрывающий слой из асбестового балласта допускается ук-
ладывать в шпальных ящиках, у торцов шпал и под шпалами на
глубину 5—10 см ниже подошвы шпал.

Покрывающий слой из ракушки и песка допускается укладывать
па глубину только до подошвы шпал. На откосах призмы покры-
вающий слой при всех видах покрытий укладывается толщиной
10 см 1101.

Балластные материалы — карьерный гравий, ракушка и
песок — используются на линиях с невысокой грузонапряжен-
ностью.

Щебень. Размеры зерен для путевого щебня устанавливаются
исходя из требований, предъявляемых к балластному слою при тех
или иных условиях его эксплуатации.

По ГОСТ 7392—55 допускается приготовление щебня одной из
следующих фракций с размерами зерен по наибольшему измерению:

От 25 до 70 мм От 25 до 40 ч.м
» 40 » 70 >	> 15 > 40 >

Гранулометрический состав щебня должен быть равномерным,
чтобы не происходило опирания шпал только на отдельные крупные
частицы щебня, приводящего к нарушению устойчивости пути и
излому шпал.

Загрязненный щебень также приводит к нарушениям устой-
чивости пути. Поэтому в щебне фракций 25—70 и 40—70 леи до-
пускается содержание зерен размером от 70 до 90 мм и в щебне
фракций 25—40 и 15—40 леи— зерен крупностью от 40 до 90 лек в
количестве не более 5% общего веса щебня, а также содержание в
щебне всех фракций зерен менее установленных минимальных
размеров в количестве не более 5% общего веса щебня, в том числе
пылевидных частиц поболее 1%. В исключительных случаях, при
соответствующем технико-экономическом обосновании, количество
пылевидных частиц может быть увеличено, но не более чем до
1,5% общего веса щебня.

В процессе приготовления щебня фракций 25—70, 40—70 и
25—40 мм дроблением изверженных и прочных осадочных пород из
отходов отделяется щебень мелкой фракции с зернами размером
7—25 мм, а при дроблении менее прочных осадочных пород — с
зернами размером 15—25 леи. В щебне этих фракций допускается
содержание зерен размером от 25 до 90 леи и зерен мельче соответ-
ственно 7 или 15 мм также не более чем по 5% общего веса щебня,
в том числе пылевидных частиц не более 1%, а в исключительных
случаях, при соответствующем технико-экономическом обоснова-
нии, до 2%.

3 Зак, 946	33
Мелкий щебень, приготовленный нз отходов, не относится к
путевому щебню и используется по указанию Министерства путей
сообщения на линиях с невысокой грузонапряженностью.

Он может быть применен как самостоятельный материал для бал-
ластного слоя на малодеятельных линиях и станционных путях или
для повышения несущей способности песчаного балласта в качестве
добавки к нему.

Щебень всех фракций перед укладкой в путь должен быть чис-
тым. В нем не должно быть кусков глины, растительного слоя
почвы, мусора и других примесей. Зерен лещаднон формы допус-
кается минимальное количество. К зернам лещаднон формы по
ГОСТ 7392—55 относятся зерна, у которых длина больше толщины
в 3 и более раз.

Проч1гость щебня определяется его сопротивляемостью удару
при испытании его бойком на копре ПМ, т. е. степенью измельчения.
За эталон сопротивляемости щебня удару на копре ПМ в 100 еди-
ниц принят щебень твердых пород, приготовленный из Кириллов-
ского месторождения диабазов. Для балластного слоя железнодо-
рожного пути допускается применять щебень с сопротивляемостью
удару на копре ПМ не ниже 50, т. е. щебень твердых пород перед-
ней твердости.

Щебень мягких пород с сопротивляемостью удару на копре ПМ
менее 50, но не ниже 40 по ГОСТ 7392—55 допускается к применению
в качестве путевого щебня только с разрешения Министерства путей
сообщения.

На линиях с высокой грузонапряженностью, скоростным дви-
жением поездов и интенсивным пассажирским движением должен
преимущественно применяться только щебень твердых пород с соп-
ротивляемостью удару на копре ПМ не ниже 75.

Для испытания прочности щебня образцы готовят из каждой
фракции щебня отдельно, так как образцы, приготовленные из щеб-
ня 40—70 мм, будут давать завышенные показатели прочности, а
из мелкого щебня 7—25 мм, наоборот, заниженные.

Для иллюстрации на рис. 7 приведены графики испытаний щебня,
приготовленного из гранита, на копрах и в барабане при подготов
ке образцов по ГОСТу и в натуральных образцах.

Как видно из этих графиков, прочность щебня уменьшается
с уменьшением размеров зерен щебня, а также и по образцам
одной крупности, но с другим соотношением зерен различных
размеров.

Кроме того, при определении прочности щебня, приготовленного
из разнопрочного камня, необходимо обращать большое внимание
на правильность подготовки образцов для испытания, так как при
их подготовке слабые разности окалываются и в образцы для испы-
тания попадают только более прочные частицы. Перед испытани-
ями необходимо зерна щебня рассортировывать по прочности визу-
ально и прочность щебня определять по натуральным образцам без
их дробления на мелкий щебень 171.

Вотопоглощение щебня не должно превышать 1,5% веса щебня,
высуХот До постоянного веса. В этом случае он мороз^тоек
Н CIO не испытывают на морозостойкость. При большем водопогло
тении испытание на морозосЛ(кть ^язательпо.

Водопоглощен не щебня по ГОСТ /392-05 опреде. Р з р
нах примерно кубической формы с ребрами около 5 см незавио

-----по ГОС? д

_____натуральна* образцов

Рис. 7. Измельчение щебня,
приготовленного из прочного
гранита на копрах и в бараба-
не типа полочной шаровой
мельнипы, фракции:

/ — 40 — 70 «ж; 2— 85-70i жж: 3—
26 — 40 жж; 4 —15 —40 жж;

S — 7 — 25 мм

ОТ размеров №бнв. Определение и ЦНИИ МПС

зерен разных фракций крупностью от 7—10 до GO—/0 л<-« ПР> Ра
личной прочности щебня дало результаты, приведенные Ha P“c;J-
Из этого рисунка видно, что при уменьшении размеров зерен щеб-
ня водопогл ощен не их увеличивается. Рост этот у прочного щебня
незначителен. С уменьшением прочности	g

v мелких зерен щебня характеризуется большим ростом. На рис. J
приведены диаграммы водопоглощения щебня различных размеров,
XS прочности. Из этих диаграмм видно, что с понижением проч-
ности щебня водопоглощен не его во всех случаях увеличивается,
у щебня 25—70 и 40-70 леи твердых пород (прочность по копру 11. \
ботее 75) водопоглощен не не превышает Г», а у щебня 25 4 .ил

3’	35
Прочность по ГОСТу ( по попру ПН)
также твердых пород оно достигает 1,5% по весу. Щебень средней
твердости и мягких пород имеет водопоглощен не более 1,5%
по весу.

По ГОСТ 8269—56 водопоглощение щебня определяется по сред-
ней пробе испытываемого щебня.

Согласно ГОСТ 7392 —55 по морозостойкости щебень должен вы-
держивать следующее количество циклов попеременного замора-

Рис. 9. Водопог лощение щебня различных фракций,
пород и прочности

живания и оттаивания без каких-либо признаков разрушения в за-
висимости от климатических условий в месте его будущего приме-
нения: 25 циклов в суровых, 20 циклов в умеренных и 15 циклов
в мягких климатических условиях.

Климатические условия характеризуются среднемесячной тем-
пературой наиболее холодного месяца или количеством смен замо-
раживания и оттаивания (табл. 3).

Такое количество циклов попеременного замораживания и от-
таивания, требующее самого короткого времени на определение мо-
розостойкости щебня (на один цикл требуется больше рабочего
дня), допущено только при условии, что при этих циклах не будет
в щебне каких-либо признаков разрушения. В противном случае
Характеристики климатических условий

Показатели	Климатические условия		
	суроные	умеренные	мягкие
Среднемесячная температу- ра наиболее холодного  	  Количество смен эаморажн-  МВЯ	'1ИЧ . .	Ниже —15° С  Не менее 50	От —5 до —15° С  От 20 до 50	От 0 ДО —5° С  До 20

количество циклов должно увеличиваться, так как, по данным ис-
следований за 40-летний период, количество переходов температуры
с положительной на отрицательную и обратно, совпадающих с вы-
падением осадков, колебалось только за год в пределах 25 для
Москвы, 15 для Винницы и 45 для Ташкента.

Часто происходит так, что исследования на морозостойкость
материалов, разрабатываемых для путевого щебня на заводах, не
успевают за темпами выполнения этих работ.

Для ускорения этих исследований в ГОСТ 7392—55 предусмот-
рено определение морозостойкости щебня по потере в весе после
попеременного насыщения его серпокислым натрием и высушивания
в сушильном шкафу. При этом щебень не должен терять в весе
более 10*6 после проведения следующего количества циклов попе-
ременного насыщения его сернокислым натрием и высушивания
в сушильном шкафу: 5 циклов для применения его в суровых кли-
матических условиях, 4 циклов в умеренных и 3 циклов в мягких
климатических условиях.

При этом способе возможно в некоторых случаях разрушение
морозостойкого щебня, а поэтому в случае получения неудовлетво-
рительных результатов щебень не бракуется, а производится его
контрольное испытание способом попеременного замораживания
в морозильной камере и оттаивания в воде. Последний результат ис-
пытаний является окончательным.

На рис. 1(» для иллюстрации показано разрушение зерен щебня
различных размеров после пяти циклов насыщения их раствором
сернокислого натрия по тем же пробам, которые проверялись на
водопоглощен ие (см. рис. 8). Как видно из этого рисунка, разруше-
ние зерен щебня было различным в зависимости от прочности щеб-
ня. Так, например, при начальном количестве зерен каждого раз-
мера по 20 шт. при твердых породах щебня (пробы № 1,3) количест-
во их уменьшилось при отдельных размерах зерен максимум на
30—35%, а при щебне средней твердости и мягких пород—па
75—100%. При этом при щебне твердых пород произошло только
округление сторон отдельных зерен и уменьшение их размера на
небольшую величину — примерно в пределах 1—2 ль«. В мелком
щебне большее количество зерен получило округление, чем в круп-
ном, как это указано на рис. 11. При щебне же мягких пород прон-
38
Ptic. 10. Разрушение 20 зерен щебня каждой фракции и различ-
ной прочности (пробы помечены теми же номерами, что и на
рис, 8) после пяти циклов насыщения их сернокислым натрием:
л —количество («разрушившихся зерен: б —потери в весе после снеева
частиц мельче данное фракции
зошло почти полное разрушение зерен, особенно небольших разме-
ров, так как при их разрушении образовалось частиц размером
менее 0,1 леи более 10—15% по весу (рис. 12).

В табл. 4 приведены для характеристики данные по содержанию
в щебне фракции 25—70 мм зерен различных размеров после дроб-
ления и сортировки различных пород камня на щебеночных заводах.

Рис. И. Уменьшение размеров зерен у щебня твердой породы после
пяти циклов насыщения его сернокислым натрием

Из табл. 4 видно, что в щебне содержится большое количество
зерен размером более 40, 50 и 60 мм. Количество зерен размером
от 60 до 70 лея в этом щебне составляет от 21 до 31 % по весу, раз-

Таблица 4

Среднее количество зерен в Ч„ от общего веса щебня

Размеры огверстаП сита в мм		Порода камня и прочность по копру ПМ				
	щебня после рассева в мм	Разные, 66-103	Г ранит, 58—64	Гранит, 50-74	Песчаник, 42—81	Песчаник, 40-69
60	60—70	31,0	21,0	28,0	25,0	23.0
	25—60	69,0	79,0	72,0	75,0	77,0
50	50—70	63,6	52.2	59,0	47,0	55,1
	25-50	36,4	47.8	41,0	53,0	44,9
45	45—70	71,9	62,0	67.3	56,9	63,6
	2-5—45	28,1	38.0	32,7	43,1	36,4
40	40—70	79,4	73.2	75,3	68,9	74,9
	25—40	20,6	26,8	24,7	31,1	25,1
35	35—70	84,3	79,1	79,3	75,0	81,4
"" — 	25-35	15,7	20,9	20,7	25,0	18,6
мером от 50 до 70 мм — около
50?о или более, а при прочном
щебне оно достигает окаю 64%
по весу.

Количество зерен размером
от 40 до 70 жж составляет 75%,
а при прочном щебне достигает
почти 80% общего веса щебня.
Это указывает на то, что в щебне
фракции 25—70 мм основным
каркасом являются зерна разме-
ром от 40 до 70 мм. Среднее со-
держание зерен различных раз-
меров в щебне различных фрак-
ций после сортировки на щебе-
ночных заводах приведено в
табл. 5.

Из табл. 4 видно, что щебень,
изготовленный на одних и тех
же заводах, по прочности катеб-
лется от мягких пород до
средней твердости и твердых
пород.

Такое патожен не может быть
объяснено тем, что в забоях
встречаются материалы, различ-
ные по прочности, которые по-
ступают одновременно в перера-
ботку на щебень. Кроме того,
прочность щебня зависит от со-
держания зерен различных раз-
меров в образцах.

В табл. 6 в качестве приме-
ра приведены колебания проч-
ности щебня различных разме-
ров, приготовленного из гра-
нита и известняка на двух
заводах.

Из табл. 6 видно, что щебень
с размерами зерен от40 до 70 жж
нанбатее прочен и имеет мень-
шие катебания по прочности.
Эго объясняется, во-первых,
тем, что крупные зерна щебня
при дроблении породы на заво-
дах сохраняются по причине
их повышенной прочности, а ме-
нее прочные зерна от них отде-

fbjQOuxa'Dajni cidSK inn

-gimoau'Tinuanii одшззьт/он

0,1	0J	3	5	7	10	15 m tS 30 40 50 Ю

Диаметр отверстий cum 8 мм

Рис. 12. Разрушение зерен в щебне мягкой породы после пяти циклов насыщения их сернокислым натрием
Среднее содержание зерен в щебне в % по весу

Размеры зерен щебня п мм	Размеры щебня в ли»				
	40-70	25—70	23—40	13—40	7-10
60-70	35	25			*1—	
50—60	35	25	—	—	—
40—50	30	25					—-
30—40	а—	20	80	55	——
25-30	__	5	20	20	—
20—25		——	—	15	55
15-20	—	—	—	10	25
10—15	—	—	—	—	15
7—10	—	-	—	—	5

ляются и составляют окол породы, который попадает в ще-
бень с меньшими размерами зерен, а во-вторых, тем, что щебень
фракции 40—70.Н.М более равнозернистый н имеет примерно одина-
ковое соотношение зерен различных размеров.

Таблица 6

Таблица 7

Прочность щебня, приготовленного
из Двух пород камня, по сопротив-
ляемости удару на копре Л VI

Количество зерен лещадной формы
в % от общего веса щебня каждой
фракции

Размеры зерен щебня ь мм	Гранит
40—70	72—100
25—70	63—105
25—40	68—100
7—25	48—59

Известняк

62—70

58—66
57—68
37—54

Фракции щеб- ня о мм	Г РИ1П1Г твердых пород	Известняк мягких пород
40-70	0,7	5,9
25-70	7,5	9.4
25—40	25,3	26,8
7-25	33,5	43,2

На рис. 13 приведена диаграмма содержания в щебне зерен раз-
личных размеров в процентах по весу, которая наглядно иллюстри-
рует то, что щебень 40—70 мм имеет самые минимальные отклонения
по процентам содержания зерен различных размеров.

Количество зерен щебня в образцах одного и того же веса имеет
значительные колебания в зависимости от крупности щебня и соот-
ношений в нем зерен различных размеров. Так, например, в образ-
цах весом по 4 кГ содержится зерен различных размеров в соответ-
ствии с соотношениями по весу по табл. 5.

При щебне фракции 40—70 жл

»	»	»	23—70	»

»	»	»	25—40	»

»	»	»	7-25	»

27 до 30 шт.

60 > 75 »

140 » 180 >

3880» 4 440 шт.
по Лесу
Количество зерен щебня различных размеров также в соответ-
ствии с соотношениями по весу по табл. 5, приходящееся на 1 дм3
щебеночного слоя, составляет:

При щебне фракции 40—70 мм...... от 10 до 15 шт.

»	»	»	25—70	»........... >	35 » 40 э

»	»	»	25—40	>........... »	50 » 80 »

»	»	»	7—25 »........от 1 220 до 1550 шт.

Из приведенных данных видно, что щебень различных фракции
при одних и тех же условиях эксплуатации работает по-разному по
причине различной передачи давления через зерна щебня и различ-
ной его аккумулятивной способности.

В табл. 7 приведены данные по содержанию зерен лещаднон фор-
мы в щебне различных фракций, приготовленном из твердых и мяг-
ких пород камня.

Из табл. 7 видно, что при мягких породах количество зерен ле-
щаднон формы в щебне 7—25 мм больше примерно на 10?» по сравне-
нию со щебнем твердых пород, а в щебне с большими размерами
зерен оно почти одинаково.

В табл. 8 приведены данные по разрушению щебня различных
фракций, приготовленного из твердых и мягких пород камня. При
этом количество зерен в штуках в образце весом 4 кг определено по
частицам крупнее 7 .ч.ч, так как произвести подсчет зерен мельче
7 мм не представилось возможным и их количество указано по ве-
су в килограммах.

Таблица 8

Количество зерен после 20 уларов бойка весом 50 кГ с высотой
падения 0,5 м

Размеры щебня в мм	Гранит твердых пород		Известняк мягких пород	
	крупнее 7 мм в шт.	мельче 7 мм  В KS	крупнее 7 мм л ШТ.	мельче 7 ллс В Kt
40-70	357	0.194	663	0,418
25—70	449	0,270	725	0,520
25-40	714	0,413	1 008	0,680
7-25	2 585	1.041	3 118	1,350

Из табл. 8 и приведенных выше данных по содержанию зерен в
таких же образцах щебня до испытания видно, что при щебне фрак-
ции 7—25 .м.н произошло уменьшение количества этих зерен за счет
их разрушения.

Увеличение количества частиц мельче 7 .«.и в щебне различных
размеров, если принять за 100 % показатель для гранитного щебня
40—70 мм, составило соответственно при граните 100, 136, 214 и
537%, а при известняке 215, 268, 351 и 696%.

Таким образом, с уменьшением размеров зерен и понижением
прочности щебня происходит более интенсивный его износ.

Для иллюстрации на рис. 14 приведена диаграмма содержания
в гранитном щебне твердых пород различных фракций (в образцах
44

весом по 4 кг) зерен кубической и лещадной формы после приготов-
ления их на щебеночном заводе и после 20 ударов бойка весом 50 кг
с высотой падения 0,5 м в ступке копра ЦНИИ.

Из рис. 14 видно, что количество зерен как общее, так и лещад-
ной формы До дробления и после дробления было самое минимальное
в щебне с размером зерен от 40 до 70 ,и.и, больше в щебне фракций

от 25 до 70 .м.и и от 25 до 40 мм и
самое наибольшее в щебне с разме-
рами зерен от 7 до 25 леи.

Такие же соотношения в количе-
стве зерен наблюдаются у щебня,
приготовленного из песчаников и
известняков. Количественное же
содержание зерен лещадной фор-
мы в щебне всех фракций, приго-
товленном из одной горной породы,
зависит от спайности минералов
этой горной породы и ее проч-
ности.

Объемный вес щебня, с кото-
рым проводились опыты, приведен
в табл. 9.

Из табл. 9 видно, что объемный
вес как рыхлого, так и уплотнен-
ного щебня имеет значительные
колебания. Это зависит от располо-
жения зерен различных размеров
в скелете щебня при его насыпа-
нии, формы зерен, степени и спо-
соба уплотнения и ряда других
причин.

Степень уплотнения щебня за-
висит от качества материала щеб-
ня, формы и размеров зерен, содер-
жания в щебне зерен различных
размеров и других причин.

На рис. 15 приведена диаграмма
степени уплотнения щебня различ-
ных фракций.

Из рис. 15 видно, что щебень

Рис. 14. Диаграмма содержания
в гранитном щебне твердой поро-
ды (в образцах весом по 4 кг)
зерен всего и в том числе лещад-
ной формы после приготовления
щебня на Щебеночном завозе и
дробления : его на копре ЦНИИ:
/ — всего зерен до дробления; 2 —зе-
рен лещадной формы до дробления,
д —всего зерен после дробления (кро-
ме асреп мельче 7 л.м). •/ — зерен ле-
щадной формы после дробления (кро-
ме зерен мельче 7 мм)

с размерами зерен от 25—45 до

25—70 мм приобретает самую большую степень уплотнения. Щебень
с размерами зерен 35—70, 40—70, 25—40 и 25—35 мм имеет мень-
шую степень уплотнения. Это указывает на то, что стабилизация
пути на щебне с размерами зерен от 25—45 до 25—70 мм занимает
наиболее длительный период и всякие отклонения в плотности
щебня приводят к частым нарушениям устойчивости пути по
уровню.
50-10	45'10	40'10	35'10	25'10	25'50	25'95	25'40

Pc'меры щеВпя В мм

Рис. 15. Уплотнение щебня в процентах до начала разрушения его зерен:

/ и г — гранит: 3 и / песчаник
Объемный вес щебня в т'м*

Фракция щеб- ня в мм	Прочность щебня (породы)	Состояние щебня	
		РЫХЛЫЙ	Уплотненный
40—70	Твердый и средней твердости . . .  Мягкий		1,16-1,47  1,18—1,29	1,35—1.63  1,46—1,62
2.5—70	Твердый и средней твердости . . .  Мягкий		1,19—1,33  1.24—1,27	1,53—1,76  1,45—1,63
25—40	Твердый и средней твердости . . .  Мягкий		1,20—1,40  1,16—1,32	1.39—1,76  1,19—1.59
7—25	Твердый и средней твердости . . .  Мягкий	........	1,20-1.36  1,13-1.37	—

Одним из важнейших показателей для щебня всех фракций яв-
ляется объем пустот в нем. Чем больше пустот в щебне, тем выше
его аккумулятивная способность по накоплению мелких частиц и
засорителей за период эксплуатации, упругость пути под подвижной
нагрузкой, сопротивление сдвигу, фильтрационная способность
и устойчивость пути в процессе эксплуатации.

Полное заполнение пустот в щебне всех размеров мелкими ча-
стицами самого щебня и засорителями недопустимо.

В табл. 10 приведены объемы пустот в щебне с различными раз-
мерами зерен при укладке его без покрывающего слоя и с по-
крывающим слоем.

Таблица 10

Объем пустот в % от объема щебеночной призмы

Размеры щебня в мм	Под покрывающим слоем из балласта			
	При укладке Щебня без покры- вающего слоя			
		асбестового	ракушечного	песчаного, круп- па-и с ре диезе р- пнетого
25—70	34	27	24	17
40—70	38	27	25	19
25—40	33	27	26	21

Из табл. 10 видно, что щебень с размерами зерен от 40 до 70 мм
при укладке его без покрывающего слоя имеет наибольший объем
пустот. Под покрывающим слоем объем пустот в щебне всех размеров
сокращается за счет частичного заполнения пустот материалом по-
крывающего слоя.

Количество зерен щебня, через которые передается давление
нижележащим зернам, зависит от гранулометрического состава и
формы зерен щебня.

В щебне с резко различным размером зерен, например от 25
до 70 мм, зерна в призме располагаются весьма разнообразно. При
таких фракциях зерна в большей части случаев работают на изгиб
и как клинья (рис. 16), хотя и при равнозернистом щебне наблюдает-
ся иногда работа зерен как клиньев (рис. 17). Зерна шаровидной
формы с одинаковым диаметром располагаются в большинстве слу-
чаев в шахматном порядке (рис. 18). В щебне, более или менее рав-
нозернистом, с формой частиц, приближающейся к кубической,
например в щебне с размерами зерен от 40 до 70 лик или от 25 до
40 мм, зерна в призме располагаются в основном рядами, что обес-
печивает более правильную работу частиц на сжатие. Площадки

Рис. 16. Работа зерен щебня фракции 25—70
а—на изгиб; б —как клинья

соприкасания зерен располагаются по направлению сжимающего
усилия и давления распределяются под большим углом, чем при
щебне с различными размерами зерен или с шаровидной формой.

Рис. 17. Работа зерен равнозерни- Рис. 18. Работа шаро-
стого щебня	видных зерен балласта

Количество зерен равнозернистого щебня (см. рис. 17), приходя-
щееся на 1 слг его поверхности под опорами или сечения призмы
на любом горизонте ниже опор, равно
ь Ь

N = шт.,	(2)

где и ka— количество зерен, расположенных по одной и дру-
гой стороне квадрата, в шт.;

S — площадь поверхности щебня в см2 при стороне
квадрата е в сл<;

k — k — —
Ki — кг — д ,
здесь d — размер зерна щебня (средний) в см,
откуда	еа 1

' <3>
При щебне с различными размерами зерен или шаровидной
их формой количество зерен, приходящееся на 1 с.н* поверхно-
сти, равно

/£ е

Id dcosa

I е2 _ I

S d2cos aS d2cos a

ШТ.,

(4)

где a — угол расположения центров зерен по отношению к сто-
роне квадрата при расположении их в один ряд по другой
его стороне.

При зернах шаровидной формы любых размеров, ио с одинако-
вым диаметром этот угол равен 30 (см. рис. 18). Подробно об этом
изложено в труде инж. Б. Н. Сергеева |8J. При щебне с различны-
ми размерами зерен фракции 25 —70 лг.м этот угол равен примерно
50—52°. При щебне фракции 40—70 мм на 1 см2 площади приходит-
ся приблизительно 0,04, фракции 25—40 .и.и —0,11 и фракции 25-
70 .мл—0,08 зерна.

Ориентировочно можно принять, что давление от зерна к зерну
щебня передается по площади круга, радиус которого возможно
определить по формуле Гсртца

а=| 0,68-^ см.	(5)

Упругая деформация балластного слоя равна упругому сжатию
всех зерен балластного слоя на его глубине под опорами. Сближение
центров двух равных зерен щебня, принимая их условно за шары,
может быть определено также по формуле Гертца

3 /----7S-

V = 1/ 3,68 Д- с,и.	(6)

В этих формулах:

р — центральное давление одного зерна (шара) на другое в кг;
г — радиус зерна (шара) в сл;

Е — модуль упругости материала, из которого приготовлен
щебень, в кГ/см2.

Вертикальное давление, приходящееся на каждое зерно щебня,
непосредственно под опорами равно

Р г

(7)

где Р— среднее динамическое давление от подвижного состава,
приходящееся на 1 с.м2 поверхности щебня под опорами,
в кГ/см2;

N — количество зерен щебня, приходящихся на 1 с.и2 поверх-
ности щебня под опорами.

4 Зак. 916	49
Каждое зерно щебня опирается в среднем в трех точках на ниже-
лежащие зерна, а давление Р снижается по мере углубления в бал-
ластный слой в зависимости от степени равнозернистости щебня,
размера и формы зерен. При равнозернистом щебне с формой частиц,
близкой к кубу, давление Р снижается более интенсивно при боль-
ших размерах зерен щебня. При этом максимальный размер зерен
р	щебня не должен превышать мак-

Рис. 19. Углы передачи давления
н щебне:

30’ —при шаровидной форме частиц:

45" —При щебне фракции 25 — 40 мл;

52" —при щебне фракции 25 — 70 мм;

60" —при Щебне фракции 40 —70 .ил

Давление между зернами

давления под опорами, может

симально допускаемого размера для
путевого щебня.

Изменение угла передачи давле-
ния при различных размерах щебня

происходит за счет смещении цент-
ров зерен, расположенных друг над
другом, поз ват я ющ их с увеличе-
нием размеров зерен щебня пере-
давать давления на батьшую пло-
щадь (рис. 19).

При шаровидной форме частиц
различных размеров угат переда-
чи давления зависит от степени нх
разнозернистости и соотношений
этих зерен в балластном ма-
териале.

щебня для любого горизонта, кроме
быть определено по формуле

Р

__ *

? Л • 3 cos а

кГ,

(8)

где Рг — давление в кГ/см- в балластном слое на рассматривае-
мом горизонте, определяемое по правилам расчета пути
на прочность.

При среднем динамическом давлении от подвижного состава
Р =2,5 кГ/см~ давление на зерно на первом горизонте по сравнению
с давлением под опорой значительно снижается (табл. 11), притом,
чем разнозернистее и мельче щебень, тем сильнее уменьшается
давление между зернами. Это ведет к уменьшению упругости и не
снижает напряжения по глубине в той’степени, в какой это проис-
ходит при равнозернистом, но батее крупном щебне, так как угол
передачи давления у щебня с крупными зернами больше, чем у щеб-
ня с меньшими зернами.

Экспериментально и расчетом пути на прочность установлено,
что среднее напряжение Рг на глубине 20 - 25 см при различных
размерах щебня будет неодинаковым. В связи с возрастанием пло-
щади передачи давления при больших размерах зерен щебня
(в пределах допустимого) напряжение в балластном слое на одной
и той же глубине уменьшается.

Вертикальное даатение между зернами на этом горизонте при-
ведено также в табл. 11. Из данных таблицы видно, что вертикальное
50

Работа щебня в призме балластного слоя при средней динамической
нагрузке под шпалой 2,5 кТ/Г-и2

11 ок азаге ли	Фракции щебня в мм		
	40-70	25-70	25-40
Средние размеры зерен в см	*	5	4,5	3
Количество зер<н, приходящееся на 1 сл* п.то-	0,04	0.08	0.1 Г
щади, в шт. .	.			 .	*			
Сила давления на зерно под опорами в кГ ...	62,5	31.25	22,7
Угол передачи силы давления в град	....	50—70	30—75	30-60
Средний угол передачи силы давления в град .  Сила давления между зернами на первом гори-	60  41,6	16,7	45  10,9
зонте в кГ 		 	  Сила давления между зернами на глубине 20—			
	16,7		6.2
25 см в кГ 		  Уменьшение силы давления на глубине 20—25 см		8	
			
по сравнению с давлением на первом горизои- те (в число раз)	 ......	2,5	2,1	1,7
Диаметр круга-площадки передачи силы давле-  Среднее напряжение на глубине 20—25 с.н	1,8  1,0	1,2  1,2	0,8  1,43»
в кГ/см* . ...... 							
То же в % 	  Максимальное напряжение в середине сжатой	100  2517	120  1913	143
площадки в кГ/см3 	  Упругое сжатие щебеночного слоя;			1 784
			
толщиной 25 см с модулем упругости			
100000 кГ/см3: В JW.W			1,5	0,9	1,15
в %		100	60	77
толщиной слоя 25 см на песчаной подушке			
толщиной 20 см с модулем упругости  75000 кГ/см* в .нм 	>	, .	2-2,5	1,5-2	I.5-Z

давление между зернами при щебне фракции 40—70 мм больше при-
мерно в 2 раза по сравнению со щебнем фракции 25—70 мм и в 3,5
раза по сравнению со щебнем 25—40 мм.

Давление в балластном слое передается по кривым линиям,
т. V.с увеличением глубины под шпалой угол передачи давления
увеличивается. В первом приближении передача давления в бал-
ластном слое принята по прямым линиям, как показано на рис. 19.

В верхнем слое щебня диаметр круга-площадки передачи дав-
ления от одного зерна щебня другому зерну согласно формуле (5)
будет тем батьше, чем крупнее щебень. В нижнем слое щебня диа-
метр круга-площадки значительно уменьшается при щебне всех
размеров, так как уменьшается давление в балластном слое на
этой глубине.

Площадки передачи давления от одного зерна к другому при
опирании их ребрами друг на друга очень малы по сравнению с раз-
мерами зерен, поэтому местные контактные напряжения на этих,
площадках достигают очень больших величин.

4"

51
Напряжение в середине сжатой площадки может быть опреде-
лено по формуле Гертца, если принимать условно зерна щебня за
шары одинаковых размеров:

Стмакс = yZ0,235^ кПсм*.	(9)

Обозначения в формуле приняты те же, что и в вышеприведен-
ных формулах.

Максимальное напряжение в середине сжатой площадки между
зернами при среднем давлении на балласт 2,5 к Г см1 в верхнем слое
приведено в табл. 11.

При меньшей прочности мелкого щебня по сравнению с крупным
[71 контактные напряжения приводят к нарушениям связей между
зернами и более интенсивной осадке пути, а следовательно, к боль-
шей протяженности пути, требующей исправления по уровню на
1 млн. т брутто пропущенного груза.

Упругое сжатие балластного слоя равно укорочению расстояния
от подошвы опоры до центра первого зерна и сумме укорочений рас-
стояний между центрами зерен по числу их контактов в пределах
толщины балластного слоя:

Mt = ^ - Уг^\ b см,	(10)

где у0 — упругое сжатие до центра первого зерна под опорой
в с.м;

УсР — упругое сжатие — среднее укорочение расстояния между
центрами зерен в сл<:

h — толщина балластного слоя в сл<;

d = 2г—диаметр зерна в с.«;

b — коэффициент увеличения упругости балластного слоя
при различной форме зерен с учетом работы их на изгиб,
различных точек опирания между зернами и т. п.

По опытным данным, по сравнению с шарообразной формой зе-
рен этот коэффициент может быть принят равным от 4 до 5.

Упругое сжатие - укорочение расстояния между центрами
зерен — определяется по формуле (6). Среднее укорочение рассто-
яния между центрами зерен определяется по среднему давлению меж-
ду зернами, расположенными по высоте призмы, на основании пра-
вил расчета пути на прочность и схемы передачи давлений между
зернами, приведенными выше.

При напряжении балластного слоя под опорами 2,5 кГ!смг
упругое сжатие его при разных фракциях балласта приведено
в табл. 11. Полученные расчетом данные при о = 2,5 кГ/см* только
для щебеночного слоя толщиной 25 см с модулем упругости
100 000 кГ/смг близко совпадают с экспериментальными данными.

При увеличении толщины балластного слоя его упругость воз-
растает, однако упругость балластного слоя в основном обеспечи-
вается за счет упругого сжатия зерен, расположенных непосредст-
52
вечно под опорами и в прилегающих к ним слоях. Так, например,
при щебне с размерами зерен 40—70 мм упругое сжатие зерен
в верхнем слое примерно в 3 раза больше, чем на глубине 25 см.
При этом наибольшая упругость обеспечивается при щебне, имеющем
большие объемы пустот, т. е. при равнозернистом щебне с большими
размерами зерен, так как давление на каждое зерно в этом случае
приходится наибольшее.

Таким образом, с уменьшением размера зерен при разнозернистом
щебне упругость его уменьшается (см. табл. 11). С учетом упругости
подушки это снижение еще больше, так как при щебне 40—70 мм
давление на зерна на контакте щебня с подушкой больше, чем при
щебне фракций 25 —70 и 25—40 мм.

Важной характеристикой для щебня является сопротивление
его сдвигу при различных вертикальных нагрузках. Исследования
191 на специальной установке, имеющей площадь среза, близкую
к производственным условиям, показали, что силы сопротивления
щебня сдвигу при нагрузке только от собственного веса при толщине
слоя 25 с.м невелики, однако при щебне фракции 40—70 .н.и они
почти в 2 раза больше, чем при фракции 25—40 лг.м, т. е. возрастают
с 0,25 до 0,6 кГ/см*.

Увеличение вертикальной нагрузки на щебень вызывает быстрый
рост сил сопротивления сдвигу, особенно в начале сдвига, и увели-
чение угла наклона кривых сопротивления сдвигу в зависимости
от пути перемещения щебня:

т = /(£).

что указывает на прямую зависимость коэффициента пропорцио-
нальности от величины вертикальной нагрузки

Особенно проявляется это при начальном перемещении щебня
на величину 4—6 см. где в первом приближении значение k для
каждого вертикального давления является величиной постоянной.
Силы сопротивления сдвигу значительно возрастают с увеличением
размеров зерен и прочности щебня.

На рис. 20 приведен график зависимости максимальных сил
сопротивления сдвигу в щебне различной твердости от вертикаль-
ного давления на щебень. Из этого графика видно, что наиболее
устойчив в пути щебень твердых пород с размерами зерен 40—70 и
25 -70 .ч.и. Также устойчив щебень с покрывающим слоем из асбес-
тового балласта или ракушки. Это подтверждено опытом эксплуата-
ции пути с покрывающим слоем (с комбинированным балластом)
на ряде железных дорог.

По фильтрационным свойствам и водоудерживающей способно-
сти щебеночный балласт, удовлетворяющий установленным требо-
ваниям, также является нанлучшим балластным материалом. Коэф-
фициент фильтрации у такого щебня превышает 100 м/сутки,
53
а водоудерживающая способность минимальная. Водоудерживаю-
щая способность щебня зависит от количества содержащихся пыле-
видных и мелких частиц в щебне при укладке его в путь.

Рис. 20. График закиси мости сил сопроти-
вления сдвигу в различном щебне от вер-
тикального давления:

/ — комбинированный балласт из щебня твердых
пород и ракушки; 3 — комбинированный балласт
«э щебня мягких пород и ракушки; 3, 4,5.6
ецебень твердых Пород; 7. 8. 9, 16 — щебень мяг-
ких пород

Однако существенный
недостаток щебня заклю-
чается в том, что в нем все
пустоты постепенно запол-
няются посторонними засо-
рителями и тогда фильтра-
ционная способность его
уменьшается, а водоудер-
живающая способность
увеличивается в несколько
раз. Особенно это проявля-
ется на участках интенсив-
ного загрязнения щебня
углем, рудой, торфом и
другими засорителями при
полном заполнении пустот
даже только в части приз-
мы и при разъединении
скелета щебня прнподбив-
ках, т. е. при нарушении
структуры сыпучего тела—
смешении зерен щебня с за-
сорителями.

На рис. 21 приведены
графики зависимости коэф-
фициента фильтрации и
водоудерживающен способ-
ности щебня от степени его
засорения и загрязнения
различными засорителями.

При определении коэф-
фициентов фильтрации и
водоудерживающей спо-
собности были приняты
следующие составы засо-
рителей: для угольных
районов — частиц мельче
0,1 мм около 9%, мелкого
щебня около 40%, уголь-
ной пыли 45% и прочих
засорителей 6%; для ос-

тальпых районов — частиц
мельчеО.1 льм 13%, мелкогощебня околобО'о, угольной пыли 19%
и прочих засорителей 8% от процентов засорения и загрязнения
щебня, приведенных на рис. 21.
Как видно из рис. 21, загрязнение щебня, особенно угольной
пылью, сильно снижает коэффициент фильтрации щебня в повышает
его водоудерживающую способность до недопустимых размеров, что
приводит в таких случаях к выплескам и нарушению устойчи-

вости пути.

Для предохранения щебня от загрязнения в первую очередь

следует принимать меры к уменьшению потерь сыпучих грузов и
защите пути посадками от вредных действий пыльных бурь.

Рис. 21. График зависимости коэффициента фильтрации и водо-
удержнвающей способности щебня от степени его загрязнения
(сплошные линии—в угольных районах, пунктирные—в осталь-
ных районах)

Щебень, отвечающий нормам ГОСТ 7392—55, имеет высокую не-
сущую способность. Накопление остаточных деформаций при дина-
мических давлениях в щебне самое минимальное по сравнению
с другими балластными материалами. Однако при загрязнении щеб-
ня во влажные периоды времени интенсивность накопления остаточ-
ных деформаций может увеличиваться в 7 раз.

Опыт показал, что щебень с покрытием, т. е. комбинированный
балласт (рис. 22), может работать без очистки щебня при правиль-
ной эксплуатации до десяти лет на линиях с высокой грузонапря-
женностью и интенсивным загрязнением балластного слоя.

Для покрывающего слоя щебня могут применяться только
чистые материалы, отвечающие техническим требованиям [101.

Накопление остаточных деформаций в щебне фракции 40—70 мм
[11) снижается примерно на 2О?6 по сравнению со щебнем фракции
25-70 мм.

Исследования накоплений остаточных деформаций, проведенные
на стенде лаборатории балластных материалов ЦНИИ 191, при
щебне фракции 25—70 л».м без покрывающего слоя, с покрывающим
слоем из асбестового балласта в шпальных ящиках и на откосах,

ss
а также с покрывающим слоем под шпалами показали (рис. 23),
что во всех случаях при уплотненном щебне стабилизация балласт-
ного слоя после подбивки наступает быстро и накопление остаточ-
ных деформаций при нагрузке 16 Г на шпалу в последующем со-
ставляет 0,5—1 мм после 250 тыс. пульсаций, соответствующих
пропуску 4 млн. т груза брутто. Однако в начальный период после
подбивки осадки пути достигают 7—8 .«.и при щебне без покрываю-
щего слоя и с покрывающим слоем в ящиках^Н—15 мм после первой
подбивки и 5—6 ,w.« после второй подбивки при укладке покрываю-
щего слоя, кроме ящиков и под шпалу.

Рис. 22. Общий вид пути на щебне, покрытом раку-
шечным балластом, после трех лет его эксплуатации

Общая осадка пути после двух подбивок в последнем случае
составляла 19—21 мм, т. с. была примерно в 2,5 раза больше, чем
при щебне и при укладке покрывающего слоя только в ящиках до
подошвы шпалы.

Допускаемые напряжения на сжатие щебеночного балласта уста-
новлены (в правилах расчета пути на прочность) в щебне фракции
25—70 .m.w для локомотивов 5 кГ/смг, а для вагонов 3,25 кГсм*.
Разное допускаемое напряжение установлено по той причине, что
удельный вес ведущих локомотивных осей в комплексе воздействия
колес поезда на балласт невелик, хотя напряжения от них в балласте
почти в 1,5 раза выше, чем от вагонных осей.

Содержание в щебне зерен увеличенных размеров по сравнению
с допустимыми размерами ведет к нарушениям устойчивости пути
и обесценивает этот лучший балластный материал.

Для обеспечения наибольшей устойчивости пути при щебне необ-
ходимо применять равнозернистый прочный щебень с максималь-
но допустимыми размерами зерен, не допускать в щебне зерен с раз-
мерами более 70 мм, после укладки щебня полностью уплотнять его,
56
предохранять щебень от загрязнения. При этом на грузонапряжен-
ных и скоростных линиях применять щебень фракции 40—70 .и.я,
а на остальных линиях — фракции 25—40 мм.

Гравий. Сортированным гравием называется ис-
кусственная гравийно-щебеночная смесь, состоящая из гравия
определенных размеров, отсортированного из гравийно-песчаной
массы, и щебня, приготовленного из естественного камня или валу-
нов (ГОСТ 7393-55).

Рис. 23. График накопления остаточных деформаций (просадок шпалы):

/ — при щебне фракции 25 — 7С л.ч без покрылающего слоя; 2 —с покрывающим слоем в
шпальных ящиках до подошвы шпал на недостаточно уплотненном щебне; J при щеб-
не с покрывающим слоем из асбестового балласта и шпильных ящиках н под шпалой
(щебень хорошо уплотнен с добавочной подбивкой шпалы)

Отсортированный гравий без добавления щебня (рис. 24) — не-
устойчивый материал и потому не допускается для укладки в путь
в качестве балластною слоя. При добавлении к гравию мелкого
щебня несущая способность его повышается (см. рис. 25), однако
она ниже несущей способности нормального путевого щебня.

По ГОСТ 7393—55 размер отдельных зерен гравия и щебня
в сортированном гравии должен быть от 5 до 40 хм по наибольше-
му измерению. Допускается содержание зерен гравия размером от
40 до 45 мм и зерен щебня размером от 40 до 70 мм в количестве
не свыше 5% веса сортированного гравия, а также зерен размером
менее 5 .и.м не свыше 5%, в том числе пылевидных частиц не бо-
лее 1%веса сортированного гравия. В исключительных случаях при
соответствующем технико-экономическом обосновании с разреше-
ния МПС количество пылевидных частиц в сортированном гравии
может быть увеличено до 1,5% его веса.

В зависимости от гранулометрического состава отсортированно-
го гравия в него добавляется щебень в количестве, указанном
в табл. 12.

При добавлении к сортированному гравию дробленых частиц,
приготовленных из гравия и валунов, к щебню относят зерна с
одним или более срезами в любой плоскости с условием, что

Рис. 24. Гравий без добавления щебня
и песка

срез должен иметь наимень-
ший размер не менее двух
третей диаметра зерна.

Сортированный гравий
так же, как и путевой ще-
бень, должен быть чистым,
нс содержать кусков глины,
растительного слоя почвы и
других примесей.

Прочность сортированно-
го гравия по сопротивляе-
мости удару на копре ПМ
должна быть не менее 50.

В сортированном гравии
согласно ГОСТ 7393—55 ко-
личество зерен непрочных
горных пород (слабых извест-
няков, слабых песчаников,
выветрелых гранитов и др.)
не должно превышать 10%
общего веса гравийно-щебе-
ночной смеси.

По водопоглощению и морозостойкости к сортированному гравию
предъявляются точно такие же требования, как и к путевому щебню.

По несущей способности сортированный гравий уступает путе-
вому щебню нормальных размеров, в связи с чем его применяют на
линиях с меньшей грузонапряженностью, чем путевой щебень.

Для применения сортированного гравия на линиях с высокой
грузонапряженностью требуется изготовление щебня из гравия и

Таблица 12

Норма добанлення щебня н сортированный гравии

Количество зерен в гравии размером от 20 до 40 мм в % по весу	Количество щебня, добавляемого в гра- вий. в % к весу гравня	Количество зерен в гравии размером от 20 до 4U мм в % по весу	Количество щебня, добавляемого в гра- вий, в % к весу гравня
До 20	20	60	55
30	25	70	70
40	30	80	85
50	40	90	100
валунов, т. е. увеличение размеров его частиц до нормальных
размеров путевого щебня и доведения дробленых частиц
до 100%.

Сортированный гравий, отвечающий нормам ГОСТ 7393—55,
по несущей способности приравнивается к мелкому щебню.

Допускаемые напряжения на сжатие сортированного гравия
в правилах расчета пути на прочность установлены для локомоти-
вов 4 кПсм\ а для вагонов 2,75 кГ/смг, т. е. на 15—20% ниже, чем
для нормального путевого щебня.

СяЛю^спие шебт 9 nepmupola"*»" ipatuu ИЧ'ч)

Рис. 25. График зависимости несущей способности сор-
тированного гравия от содержания в смеси мелкого щебня

Карьерным гравием называется природная гравийно-
песчаная смесь, содержащая не менее 50% и не более 80% гравийных
частиц установленных размеров от веса смеси (ГОСТ 7394—55).

По ГОСТ 7394—55 к гравию относятся частицы размером от 3
до 60 мм. К песку относятся зерна размером менее 3 мм. В песке
должно быть кварцевых зерен нс менее 50% по весу.

В карьерном гравии по ГОСТ 7394—55 допускаются отдельные
зерна гравия размером от 60 до 100 мм в количестве не более 5%
веса смеси, а также зерна песка размером менее 0,5 мм в количестве
не более 50% веса песка.

В карьерном гравии количество зерен непрочных горных пород
допускается не более 15% общего веса гравия.

На рис. 26 приведен график зависимости несущей способности
карьерного гравия от содержания в гравийно-песчаной смеси гра-
вийных частиц, влажности и его загрязнения. Из этого рисунка на-
глядно видно, что при чистой гравийно-песчаной смеси как при
оптимальной влажности, так и при пашой водоудерживающей
способности наибольшая несущая способность достигается при
наличии гравийных частиц от 50 до 80% веса смеси. При уменьше-
нии и увеличении количества гравийных частиц от указанных гра-
ниц содержания гравия в смеси несущая способность карьерного
гравия снижается примерно до уровня несущей способности одного
песчаного балласта или гравия. При загрязнении же карьерного
гравия частицами менее 0,1 лги до 15% по весу несущая способность
его резко снижается даже при наличии в нем гравийных частиц от
50 до 80% по весу. Поэтому, кроме обеспечения норм содержания
в карьерном гравии гравийных частиц, необходимо следить за его
чистотой.

Согласно I ОСТ 7394—55 содержание пылевидных и глинистых
частиц в карьерном гравии дифференцировано в зависимости от ко-
личества песка в гравии и при укладке его в путь не должно превы-
шать величин, приведенных в табл. 13.

сравнению со щебнем н на 17—25% меньше по сравнению с сорти-
рованным гравием. На рис. 26 приведен также для сравнения гра-
фик несущей способности смешанного балласта из чистого песка и

Сйвсржчиие чогтиц гравии в карьерном гравии в%

С”Эермлчив щебни В песне в %

Рис. 26. График зависимости несущей способности
карьерного гравия от содержания в смеси гравий-
ных частиц и песчаного балласта при различном до-
бавлении к нему щебня размером зерен от 7 до 25 мм:
I — карьерный граьий при загрязнении до 15% и полной
влагоемкое ru. чистый карьерный гравий при пол-
ной водоудерж11п:||ищеП способнос1и; .1 —чистый карьерный
гравий при оптимальной влажности. 1 — чистый средвезер-
инстый песок с добаллеииеи щебня фракции 7 25 мм при
оптимальной влажности

Таблица 13
Максимально допускаемое содержание пылевидных и глинистых
частиц в карьерном гравии п % веса смеси

чистого мелкого щебня с раз-
мерами частиц от 7 до 25 леи.

Этот график наглядно ил-
люстрирует влияние формы
зерна на несущую способность
карьерного гравия.

Смешанный балласт —пе-
сок с добавлением мелкого
щебня имеет более высокую
несущую способность, чем
карьерный гравий — смесь из
песка и гравийных частиц.

Смешанный балласт при-
менялся на Юго-Восточной и
Орджоникидзевской дорогах
для повышения несущей спо-
собности песчаного балласта
в период до перевода пути
на щебень 1121.

Сопротивление сдвигу в
карьерном гравии равноценно
сопротивлению сдвигу в щеб-
не мягких пород с размером
частиц 40—70 и 25—70 льч.

д Ю 10 М *0 ЬО 60 70 ВО ОЗ ЮЗ
Садертание щебня В песне 0 % nj '"j

Рис. 27. Графики зависимости макси-
мальных значений сил сопротивления
сдвигу в смешанном балласте от содер-
жания в нем щебня различных разме»
ров при различных нормальных давле-
ниях на балласт

Сопротивление сдвигу в сме-

шанном балласте зависит от процента добавления в песок мелкого
щебня. При 60% содержания мелкого щебня в> песке сопротив-
ление сдвигу его является наибольшим (рис. 27).

Наибольший эффект в повышении устойчивости пути при сме-
шанных балластах достигался при следующих условиях работы и

При содержании
леска и гравии в
веса смеси

Пылевидные чаепщы Глинистые частицы,
размерим менее 0,1 .ил» определяемые способом
и глинистые частицы i набухания

40 -50

30 ю

20—30

1.0
0,75
0.5

В исключительных случаях при соответствующем технико-эко-
номическом обосновании с разрешения МПС допускается применение
карьерного гравия с количеством пылевидных частиц на 2% боль-
ше и глинистых на 0,25% больше, чем указано в табл. 13.

Допускаемые напряжения на сжатие карьерного гравия в пра-
вилах расчета пути на прочность установлены: для локомотивов —
3 кГ см2, а для вагонов — 2,25 кГ'см3, т. е. на 30—40% меньше по
60

смесях на линиях с грузонапряженностью более 15 млн. ткм км
брутто в год: 40% песка и 60% щебня по весу; на линиях с грузо-
напряженностью менее 15 млн. ткм'км брутто в год 60 и песка и
40% щебня по весу.

Смешанный балласт укладывался в верхней части балластной
призмы, как показано на рис. 28. Для смешения применялись только
чистые песчаные и щебеночные материалы, соответствующие по
прочности и гранулометрическому составу установленным нормам.
Хорошая устойчивость пути достигалась только при укладке
равномерной смеси в поперечном и продольном направле-
ниях пути.

Существенным недостатком карьерного гравия является пыление
песка, содержащегося в нем, в сухую погоду при скоростях движе-
ния уже более 30 км/ч [1 ]. Из-запыления карьерный гравий не
может применяться на линиях с высокими скоростями движения
поездов.

Асбестовый балласт. Асбестовый балласт состоит нз зерен
прочного мелкого щебня змеевика и волокон асбеста. Асбестовый
балласт имеет очень высокую степень уплотнения, доходящую
в отдельных случаях до 25—30%. Уплотненный асбестовый бал-
ласт имеет очень низкий коэффициент фильтрации и практически
не пропускает воду в балластную призму [13] и (141.

В связи с большой уплотняемостью этого балласта при укладке
в путь и в начальный период эксплуатации требуется уплотнять
его многократными подбивками. На рис. 29 приведен график накоп-
ления остаточных деформаций в асбестовом балласте при динамиче-
ской нагрузке на шпалу 16 Т.

Из этого графика видно, что для обеспечения стабильности пути
необходимо в начальном периоде эксплуатации произвести через
короткие промежутки нс менее двух-трех подбивок. После этого
асбестовый балласт работает так же, как и щебеночный. Однако при
увеличении влажности несущая способность асбестового балласта
уменьшается, что ведет к значительному росту интенсивности нако-
пления остаточных деформации.

Устойчивость пути на асбестовом балласте зависит от его
гранулометрического состава и содержания в нем волокон
асбеста

При большом количестве пылеватых частиц в асбестовом бал-
ласте путь на нем работает неудовлетворительно. При полном от-
сутствии или незначительном содержании волокон асбеста асбе-
стовый балласт работает также неудовлетворительно. При опти-
мальном соотношении зерен щебня и волокон асбеста и при мини-
мальном содержании пылеватых частиц асбестовый балласт ра-
ботает хорошо.

По результатам исследований ЦНИИ в асбестовом балласте со-
держится частиц размером 7—25 .и.м от 7 до 30% по весу, а осталь-
ное составляют зерна менее 7 леи, волокон асбеста содержит-
ся до 5%.

Положительным качеством асбестового балласта является то,
что на его поверхности после укладки образуется корка, которая
не пропускает засорители в балластную призму.

К недостаткам асбестового балласта относится то, что он подвер-
гается размыву на откосах при дождях и в весенний период при тая-
нии снега. Кроме того, в связи с низкой его фильтрационной спо-
62
собностыо на уклонах возможно передвижение скапливающейся
при дождях воды по поверхности призмы вдоль пути и выход ее на
откосы призмы с вымыванием из них асбестового балласта. Поэтому
при асбестовом балласте во влажные периоды года необходимо
постоянное наблюдение за состоянием балластной призмы и за от-

Рис. 29. График накопления остаточных деформаций в асбестовом балласте;
1 — в воздушно-сухом состоянии при двух добавочных подбивках: 2—и уплотненно»
состоянии после увеличения влажности; 2 —при заполнении пустот в хорошо уплотнен-
ном щебне асбестовым балластсм и прослойке его под шпалой без добавочной подбквкн

водом воды в местах возможного ее скопления. В сухое время года
при большом содержании мелких частиц в балласте наблюдается
выбивание его из-под шпал, особенно в стыках, нарушение за-
щитной корки и пыление при движении поездов.

В целях обеспечения устойчивости пути на асбестовом балласте,
необходим постоянный надзор за качеством асбестового балласта
на местах его погрузки. Этот балласт является отходом асбестовой
промышленности, и качество его зависит от степени дробления кам-
ня и образования пыли при изготовлении асбеста.
Хорошая устойчивость пути при асбестовом балласте дости-
гается при условии, если в нем содержится частиц крупностью:

Более 3 мм
3-1	> .

1-0.25 » .

0.25-0,1 »
Менее 0,1 мм

от 35 до 40%
» 15 » 20%
» 20 » 25%
» 7 » 10%
» 3 » 5%

Ракушечный балласт. По несущей способности ракушечный бал
ласт, состоящий из целых и обломанных морских раковин (рис. 30),

соответствует карьерному гравию.

Рис. 30. Общий вид ракушечного бал-
ласта

По ГОСТ 7395—55 раку-
шечный балласт должен со-
держать частиц размером
0,5 .«.и и крупнее не менее
50% общего веса. При этом
н ракушечном балласте допу-
скаются мелкие частицы (об-
ломки ракушек, песок и др.)
размером менее 0,1 мм в коли-
честве не более 6% общего ве-
са, в том числе глинистых ча-
стиц не более 1,5?».

Допускаемое динамическое
напряжение на сжатие раку-
шечного балласта установле-
но в тех же размерах, как
и для карьерного гравия.

Основные недостатки ра-
кушечного балласта:

при измельчении он цемен-
тируется и по этой причине
нарушается упругость пу-
ти (II;

при высоких скоростях движения поездов (70 км ч и более)
ракушка в сухое время года пылит и выносится на обочины, а также
за пределы основной площадки земляного полотна. Это приводит
к обнажению шпал и нарушениям устойчивости пути. Применение
ракушки для покрывающего слоя на щебне может быть допущено
на линиях с высокими скоростями движения поездов тотько при
условии предохранения ее от распыления.

По сопротивлению сдвигу ракушечный балласт занимает при-
мерно среднее положение между карьерным гравием и песчаным бал-
ластом 191.

Песчаный балласт. Песок в качестве балласта применяется
двух видов: крупнозернистый и среднезернистый.

Крупнозернистым называют песок с размером зерен преимущест-
венно от 1 до 3 мл. При этом зерен размером более 1 мм он дол-
жен содержать не менее 5О?6 по весу.

64	_______ ____________
К среднезернистым относят пески с размером зерен преимущест-
венно от 0,5 до 1 мм. При этом зерен размером более 0,5 .«.и он дач-
жен содержать не менее 50% по весу.

К крупно- и среднезернистым пескам относят и гравелистые
пески, содержащие гравийных частиц размером от 3 до 60 .чл< менее
50% по весу, при условии, если в крупнозернистом песке зерен от 1
до 60 мм. а в среднезернистом песке зерен от 0,5 до 60 мм содержит-
ся более 50% по весу.

Пески как крупнозернистые, так и среднезернистые дачжны быть
в основном кварцевые. Гравий и галька, содержащиеся в виде при-
меси в песках, дачжны быть из твердых и средней твердости горных
пород.

Пески для путевого балласта, как правило, применяются чистые.
Примеси пылевидных, глинистых и илистых частиц, т. е. частиц
размером менее 0,1 мм, ни в каком случае не должно быть
более 10% общего веса, в том числе глинистых частиц не
бачее 2% по весу.

Сопротивление песчаного балласта сдвигу минимальное посравне-
нню со щебеночными, гравийными, асбестовыми и ракушечными
балластами 191.

К основным недостаткам песчаного балласта относятся: спо-
собность его перемещаться при меньших нормальных давлениях,
чем другие виды балласта, т. е. он менее устойчив в пути; размывае-
мость его при дождях и при таянии снега и пыление при движении
поездов. При округлой форме частиц пески даже крупнозернистые
неустойчивы и не могут применяться в качестве балласта без повы-
шения их несущей способности добавлением мелкого щебня из камня
1121 или металлургических шлаков 115].

Допускаемое динамическое напряжение на сжатие песчаного
балласта меньше, чем на сжатие нормального щебня, на 38—45%,
сортированного гравия — на 27—30%, карьерного гравия и ракуш-
ки — на 9%.

Пз приведенных данных видно, что песчаный балласт является
плохим материалом для балластного слоя железнодорожного пути
и может применяться тачько с разрешения МПС на линиях с не-
высокой грузонапряженностью.

§ 15. Поперечные профили балластного слоя

Размеры балластного слоя на наших железных дорогах до 1964 г.
были установлены одинаковые для линий с различной грузонапря-
женностью. Незначительные изменения в размерах балластного
слоя были предусмотрены только в зависимости от рода балласта,
а также от укладки железобетонных шпал и бесстыкового пути.
При укладке гравийного и песчаного балласта балластная призма
поверху устраивалась шире, а татщина балластного слоя для од-
них и тех же условий эксплуатации делалась меньше, чем при щебе-
5 Зак. 946	65
ночном балласте. За рубежом размеры откосной части призмы зна-
чительно отличались от установленных для этой части призмы на
железных дорогах СССР (рис. 31).

Плечо призмы на железных дорогах СССР имело самые минималь-
ные размеры, а откос ее — наибольшую крутизну. Из рис. 31 видно,
что крутизна откосов призмы на железных дорогах различных
стран неодинакова. На железных дорогах ГДР и ФРГ принят уве-
личенный размер плеча призмы, а крутизна откоса — от 1 : 1,25
до 1 : 1,5. На американских железных дорогах плечо призмы имеет
различные размеры, а откос призмы более патогий, чем в других
странах.

Рис. 31. Размеры плеч и крутизны откосов балластной призмы на до-
рогах СССР до 1964 г. и за рубежом:

/ — сортированный граций (США — Пенсильванская железная дорога); 7 —щебень
(США — Пенсильванская желеэная дорога); 3 —сортированный гравий (США); < —
Щебень (США); 4—щебень на участках с железобетонными шпалами (ФРГ); 6 —
щебень (ГДР и ФРГ); 7 — железные дороги СССР (при бесстыковом пути и на
участках пути с железобетонными шпалами); 8 — песок (СССР); 7 —щебень и

. сортированный гравий (СССР)

Всесоюзным научно-исследовательским институтом Министерст-
ва путей сообщения (ЦНИИ МПС) были проведены теоретические и
экспериментальные исследования устойчивости пути при различ-
ных размерах призмы в разных эксплуатационных условиях, ре-
зультаты которых изложены в работах 116) и 117].

Теоретическая схема работы откосной части при различ-
ных размерах плеч и крутизне откосов призмы приведена
на рис. 32.

В основу расчета устойчивости откосной части призмы было по-
ложено условие, что возникновение сдвига в балласте при давлении
на конец шпалы тесно связано с его боковым распором, так как от-
косная часть призмы, прилегающая к сжимаемой части балласта
под концом шпалы, играет рать стенки, ограничивающей воз-
можность боковой деформации. При этих исследованиях было вы-
яснено влияние размеров откосной части балластной призмы на
вертикальную устойчивость пути. Установлено, что плечо балласт-
66
ной призмы необходимо в первую очередь для увеличения устойчи-
вости пути в вертикальной плоскости, а от этого достигается и наи-
большая его устойчивость в горизонтальной плоскости.

При теоретических исследованиях начало разрушения призмы
V конца шпалы рассматривалось в предположении двух плоскостей
сдвигов, приближенно моделирующих сплошную криволинейную по-
верхность сдвигов при равномерном распределении давления по
подошве шпалы.

Условием предельного равновесия служило требование, чтобы
усилие бокового распора Нл, передаваемое на вертикальную

Рис. 32. Схема работы откосной части балластной призмы
при действии на конце шпалы силы Р;

О, и 0, —вес Салластнсго мазегиала соствстствгнио в ебгемах
призмы / и II; С, и С, —сцепление Саллам»» го материала по по-
верхности сдвига соответственно призмы 1 и II; К, и К,~- реак-
ция устойчивой части балласта по плсскссти сдвига соответствен-
но у призмы I и II. —активнее давление призмы I. действую-
щее горизонтально на «боковую стенку»; Нп — горизонтальная ре-
акция «Соковой стенки» (пассивное сопротивление призмы II); у—
угол внутреннего трення балластного материала

«боковую стенку» призмы /I со стороны призмы / и представляющее
собой активное давление этой призмы, полностью уравновешивалось
пассивным сопротивлением Н„ призмы //.

Расчетами установлено, что, уменьшая крутизну откоса или уве-
личивая ширину плеча призмы, можно повысить устойчивость
пути. Так, увеличение ширины плеча призмы с 15 до 45 см приводит
к повышению несущей способности откосной части призмы в 1,8
раза. Такой же эффект достигается за счет уменьшения крутизны
откоса с 1 : 1,25 до 1 : 1,75. Примерно одинаковый эффект повыше-
ния устойчивости рельсовой нити со стороны откосной части при
плече 25 см и крутизне откоса 1 : 1,5 достигается без изменения
крутизны откоса увеличением ширины плеча призмы до 35 см
или же без изменения ширины плеча доведением крутизны откоса
призмы до 1 : 1,75. Равноценными по устойчивости оказались также
призмы, имеющие крутизну откоса 1 : 1,5 при ширине плеча 45 см,
крутизну откоса I : 1,75 при ширине плеча призмы 35 см и крутиз-
ну 1 : 2 при ширине плеча призмы 25 см.

Схема работы откосной части призмы, приведенная на рис. 32,
указывает на то, что нижняя часть откоса является поддерживаю-
щей, а верхняя — рабочей частью откоса, выполняющей роль под-
порной стенки против выдавливания балласта из-под концов шпал
в сторону откоса. Из этой схемы следует, что в верхней части откоса
при недостаточных размерах откосной части призмы в процессе
эксплуатации пути происходит выпирание балласта с уменьшением
крутизны откоса, а в нижней части крутизна его при этом увели-
чивается до момента нарушения устойчивого равновесия с после-
дующим уменьшением крутизны всего откоса призмы. Исследова-
ния показали, что равновесие нарушается более интенсивно при
меньших размерах откосной части призмы и при больших вертикаль-
ных давлениях на концы шпал.

Исследования 1111 показали, что на пути с деревянными шпалами
при существующих нагрузках на ось подвижного состава при
толщине щебня менее 25 см на контакте щебня с песчаной подушкой
под шпалами образуются деформации в виде замкнутых корыт с бор-
тами в шпальных ящиках и у торцов шпал. Если подушка из карь-
ерного гравия, соответствующего нормам ГОСТ 7394—55, то такие
деформации наблюдаются при толщине щебня менее 20 см. Как
в первом, так и во втором случае выявлено, что в процессе эксплуа-
тации толщина щебня уменьшается [9]. Во избежание этих дефор-
маций толщина щебеночного балласта должна соответствовать
условиям эксплуатации.

Расчет толщины балластного слоя по действующим правилам
расчета верхнего строения пути на прочность в настоящее время
ведется без учета того, что в верхнем слое призмы укладывается
материал с более высокой несущей способностью. Это приводит к не-
правильному определению толщины балластного слоя.

В работах советских ученых [51 и (18) показано, что распреде-
ление напряжений в грунтах идет под различными углами в за-
висимости от несущей способности того или иного грунта. При на-
личии многослойных оснований учитывается распределение напря-
жений в этих слоях, и в расчетах они приводятся к однослойным
эквивалентным слоям (рис. 33). Одинаковые напряжения по глубине
могут быть получены у материалов с разными углами внутреннего
трения при различной их толщине, т. е. у материалов с большим
углом внутреннего трения толщина слоя будет меньше, чем у мате-
риалов с меньшими углами внутреннего трения, так как в первом
случае давление распределяется на большую площадь, чем во вто-
ром. Из механики грунтов известно, что деформации всех тел нахо-
дятся в соответствии с испытываемыми ими напряжениями. Поэтому
подушка из песка, гравия, ракушки и других материалов, прикрытая
щебнем, не будет деформироваться в такой же мере, как при от-
сутствии щебня. Это объясняется тем, что напряжения, передавае-
мые на подушку через щебеночный слой, будут меньше тех, которые
68
передавались бы через такую же толщину балластного слоя, состоя-
щего из одного песка, гравия или ракушки.

В связи с более высокой несущей способностью карьерного гра-
вия и меньшей его деформируемостью по сравнению с песком тол-
щина щебеночного балласта должна быть дифференцирована в за-
висимости от качества материала подушки без снижения общей
толщины балластного слоя. Кроме того, все размеры балластного
слоя должны быть дифференцированы в зависимости от нагрузок

Рис. 33. Схема приведения слоистой системы к эк-
вивалентному однородному полупространству при
действии силы Р:

"i И углы передачи давления различными материалами

на путь от подвижного состава, т. е. по типам верхнего строения
пути. При наличии щебеночного слоя выравнивание напряжений,
а также допускаемые напряжения на основной площадке земля-
ного полотна достигаются при меньшей общей толщине балластного
слоя, чем без щебня.

По условиям размещения призмы на земляном полотне и полу-
чения большей ширины обочин лучше устраивать призму балласт-
ного слоя с увеличенной шириной плеча при наибольшей допусти-
мой крутизне откоса. Например, при толщине балластного слоя
55 см, ширине плеча 45с.и и крутизне откоса 1 : 1,5 ширина призмы
понизу уменьшается на 26 см с каждой стороны по сравнению
с шириной призмы при той же толщине балластного слоя, нос пле-
чом 25 см и крутизной откоса 1 : 2.

Откос призмы круче! : 1,5 для щебеночного балласта является
неприемлемым, так как в этом случае не обеспечивается необходи-
мая устойчивость пути даже при невысокой грузонапряженности.

На рис. 34 приведен график нарушения крутизны откоса 1 : 1,25
за короткий срок на линии с невысокой грузонапряженностью. Нз
этого рисунка видно, что за короткий период времени крутизна от
коса уменьшил ас ь'до 1 : 1,8. После заправки откоса (1/VIII 1961 г.

крутизна его вновь за короткий

Перилйи nai/ireltHui

Рис. 34. Графики изменения крутизны
откоса и ширины плеч щебеночной приз-
мы на линии с грузонапряженностью
до 10 млн. ткм!км брутто в год

срок уменьшилась до 1 : 1,7—
1 : 1,9, а на одном километ
ре — до 1 : 2,6. Ширина плеча
призмы все время сохранялась
в пределах 15 — 17 — 20 си.
Однако при этом происходила
опускание плеча призмы и
обнажение торцов шпал.

Исследования работы бал-
ластного слоя при разных
размерах откосной части приз-
мы в различных эксплуата-
ционных условиях на пути с
деревянными и железобетон-
ными шпалами показали, что
откосная часть призмы сильно
деформируется, если размеры
ее по ширине плеча и крутиз-
не откоса недостаточны для
данных условий эксплуатации.
Щебень выпучивается в верх-1
ней части откоса на высоте I
15—20 см, и балластная приз-1
ма в месте контакта щебня
с песчаной подушкой при
недостаточной толщине слоя
щебеночного балласта дефор-
мируется. При этом деформа-
ции под железобетонными
шпалами при 'одинаковых ус-
ловиях эксплуатации наблю-
дались при большей толщине
слоя щебня, чем под деревян-
ными шпалами. Для иллю-
страции на рис. 35 приведе-
ны графики деформаций пле-
ча в верхней и нижней частях
откоса призмы на участке
с особо тяжелым типом верх-
него строения пути. Из этих
графиков видно, что в про-
цессе эксплуатации происхо-

дит значительное уменьшение крутизны откоса в верхней его части,
т. е. подтвердилась теоретическая схема работы балластного слоя,
приведенная на рис. 32. На этом участке при средней общей началь-
ной крутизне откоса 1 : 1,7 за весь период наблюдений она

70
удерживалась в пределах I : 1,7—1 : 1.8, т.
гать, что откос находился в устойчивом

е. можно предпола-
положении. Однако

Рис. 35. График изменений

ширины плеча и крутизны от-
коса на участке с особо тяже-

верхняя часть откоса в начальный период значительно деформи-
ровалась и достигла крутизны 1 :2,4, а в нижней части крутизна
все время увеличивалась и достигла

В верхней части откоса после пер-
вого периода незначительно возросла
крутизна откоса за счет дальнейше-
го увеличения ширины плеча призмы
с 30 до 35 см.

Установлено, что на линии с
особо тяжелым типом верхнего строе-
ния пути при ширине плеча призмы
40—45 см и крутизне откоса 1 : 1,5
обеспечивается полная устойчивость
откосной части призмы. На линиях со
скоростями движения более 120 км/ч
крутизна откоса должна быть и при
увеличенной ширине плеча призмы не
более 1 : 1,75.

На участках с другими типами
верхнего строения пути нарушение
откосной части происходило при мень-
ших ее размерах подобно тому, как
это указано на участке с особо тяже-
лым типом верхнего строения пути.

Обочина земляного полотна в ряде
случаев была засыпана и препятство-
вала нормальному отводу воды из
призмы, а высота призмы равнялась

24—40 см.

На линии с тяжелым типом верх-
него строения пути, где в путь укла-

дывался щебень различных пород и
прочностей, откосная часть призмы
деформировалась более интенсивно,
чем при укладке щебня одного заво-
да. На этой линии крутизна всего
откоса достигла за короткий срок
1 : 2—1 : 2,3 при начальной крутизне

лым типом верхнего строения
пути:

/. 2 —средние размеры плеча и об-
щей крутизны откоса; 3 — средняя
крутизна нерхней части откоса; 4 —
средняя крутизна нижней части от*
коса

откоса, близкой к 1 : 1,5.

Деформации откосной части призмы сопровождались увеличением
ширины плеча призмы до 16 см. Крутизна откоса в верхней
его части на этих километрах достигала 1:2 — 1 : 5, а в нижней
части она колебалась от 1 : 1,3 до 1 : 1,9. Это произошло потому,
что щебень разных пород и прочностей нескольких щебеночных
заводов укладывался в разных соотношениях как по протяже-

нию, так и в поперечном направлении пути.

Наблюдения, проведенные на участке с тяжелым типом верх
него строения пути на неуплотненном щебне при различной его
толщине показали, что стабилизация пути занимает длительный
период. Наибольшие осадки пути происходят при большей толщине
слоя щебня под шпалой. Так, в первый период наблюдений на
участках с толщиной слоя щебня под шпалой 21—25 см интенсив-
ность осадки на 1 млн. т брутто прошедшего груза составляла
0,14—0,24 мм, а при толщине слоя щебня 32—Збс.и — 0,59—0,68 мм.
После пропуска 30 млн. т брутто груза интенсивность осадки пути
на участках с толщиной слоя щебня 32—36 си значительно снизилась,
однако она была выше, чем при толщине слоя щебня 21—25 см.
Посте пропуска 80 млн. т брутто груза интенсивность осадки пути
стала одинаковой на всех километрах.

Характер нарушений плеч и откосов щебеночной призмы при
железобетонных шпалах примерно такой же, как и при деревян-
ных. Интенсивность накопления остаточных деформаций в пути на
железобетонных шпалах была выше в 2—3 раза, чем на деревянных.

В связи с этим было проведено тщательное обследование состоя-
ния балластного стоя под железобетонными шпалами. Особое вни-
мание было обращено на состояние верхней поверхности подушки
под щебнем. Поверхность же земляного полотна не обследовалась,
так как общая толщина балластного слоя была более 60—70 см.

На всех участках поверхность подушки не была ровной, а Дефор-
мировалась как в поперечном, так и в продольном сечении призмы.
На отдельных участках щебень под шпалами имел большую тол-
щину, чем в шпальных ящиках. Разность в толщине щебня в этих
сечениях при толщине слоя щебня 21—25 см достигала 5—8 см,
при толщине слоя щебня 26—30 см равнялась 4 см н при толщине
31 см и больше не превышала I см. Такое же примерно положение
было зафиксировано у торцов шпал и в подрельсовом сечении.

На других участках, где подушка была из песчаного балласта
с примесью гравийных частиц, понижения верхней поверхности ее
наблюдались как под шпалами, так и в шпальных ящиках при тол-
щине слоя щебня от 20 до 35 см.

Это дало основание полагать, что в ряде случаев деформация
верхней поверхности подушки не вызывается особенностями работы
балластного слоя под железобетонными шпалами, а возникает в ре-
зультате неудовлетворительной планировки подушки при переводе
пути на щебень.

Чтобы выяснить, как влияют железобетонные шпалы на подушку,
было определено в процентном отношении распределение деформа-
ций в подушке при различной толщине слоя щебня как в продоль-
ном, так и поперечном сечении пути. Типичные диаграммы распре-
деления деформаций в подушке приведены на рис. 36. Из этих
диаграмм видно, что при меньшей толщине слоя щебня преобладают
деформации с просадкой подушки под шпалами. С увеличением тол-
щины щебня деформации с просадкой подушки под шпалами и
в шпальных ящиках становятся примерно равными. Такое поло-
жение создается, по-вндимому, вследствие того, что на участках
72
с недостаточной толщиной слоя щебня (до 25 см) в процессе эксплуа-
тации подушка продавливается, постепенно опускается, что приво-
дит к образованию корыт под шпалами в подушке. При толщине
слоя щебня более 25 см деформации верхней поверхности подушки
происходят значительно медленнее. Деформация вдоль шпалы от оси
пути в сторону откоса имеет тот же характер, что и при разрезах
призмы вдоль пути.

Деформации Йен

Рис. 36. Диаграммы распределения величин деформаций подуш-
ки под щебнем в продольном сечении призмы на участках тол-
щиной слоя щебня:

в —20 см и мсиес; 6—21—25 см; в — 26—30 см; I- просадил верхней
поверхности подушки под шпалами; 2 —просадки верхиеП поверхности
подушка в шпальных ящиках

Если толщина слоя щебня под шпалой менее 25 gw, то верхняя
поверхность песчаной подушки даже при наличии в ней гравийных
частиц деформируется.

Неправильная планировка подушки под щебень приводит к из-
менениям толщины слоя щебня (на коротких расстояниях) па 6—
7 gw, а в ряде случаев — до 10 см. Это вызывает неравноупругость
пути, различные размеры остаточных деформаций как по длине пути,
так и в поперечном его направлении, а в ряде случаев образование
пучин в зимнее время.

Общая толщина балластного слоя для линий с различными ти-
пами верхнего строения пути установлена по напряжениям, возни-
кающим от подвижного состава на основной площадке земляного
полотна, и допускаемым на нее напряжениям, установленным
ЦНИИ МПС действующими правилами расчетов верхнего строения
пути на прочность. Исходя из этого общая толщина балластного слоя
пути с деревянными шпалами должна быть для линий с особо тя-|
желым типом верхнего строения пути 55 см, тяжелым типом —50си
и нормальным типом — 45 см.

В связи с увеличением напряжений и деформаций в балластном!
слое на пути с железобетонными шпалами толщина щебеночногоI
слоя, а также общая толщина балластного слоя увеличены на 5 с.и|
по сравнению с толщиной балластного слоя на пути с деревянными!
шпалами.

На подушке из карьерного гравия и подобных ему материалов I
татщина щебеночного слоя может быть уменьшена на 5 см, так как |
в этом случае деформации в месте контакта щебня с подушкой воз-1
никают при больших напряжениях, чем на песчаной подушке. 1

При существующих нагрузках на осн подвижного состава]
и скоростях движения до 100 км/ч устойчивость пути без дефор-1
мацпи балластного слоя обеспечивается при толщине щебеночного Я
слоя под шпалой (в плотном сложении), равной 25 см. Наибольшие I
напряжения на этой глубине не превышают 1,3 кГ!см\ и, как пока-1
залп наблюдения, деформаций в месте контакта щебня с песчаной II
подушкой не было.

Если же скорости движения превышают 100 км/ч, то напряжения I
в месте контакта щебня с подушкой будут больше и могут вызывать I
деформации в балластном слое. Поэтому для линий со скоростями |
движения более 100 км/ч, т. е. линий с особо тяжелым и тяжелым I
типами верхнего строения пути, татщина слоя щебня увеличена с уче- ]
том грузонапряженности линий и скоростей движения для первого |
случая на 10с.«,а для второго на 5см. Этим будет обеспечено напряже- |
ние в месте контакта щебня с песчаной подушкой не батее 1,3 кПсм*' I

На основании исследований ЦНИИ приказом МПС 123 ЦЗ I
от 4 X 1963 г. на сети железных дорог с 1964 г. введены (рис. 37 I
и 38) для щебеночного балласта дифференцированные размеры приз- I
мы по типам верхнего строения пути.

В табл. 14 в сводном виде приведены размеры балластного слоя 1
при щебне для деревянных н железобетонных шпал.

Таблица 14

Размеры балластного слоя в см (в плотном сложении)

Г руэпнапря- женность ли- нии в млн. т -.м/нм брутто в год	Тип верхнего строении пути	Толщина балластного слоя под шпалой		Ширина плеча бал- ластной призмы	Крутизна откоса
		Щебня	Песчаной подушки		
Более 50	Особо тяжелый ....	35/40	20	45	1 : 1,5
25-50	Тяжелый 		30 35	20	35	1 : 1.5
Менее 25	Нормальный 		25.30	20	25	1 : 1,5

Примечания. I. В числителе укатана толщина щебня при деревянных >
шпалах, в знаменателе —при железобетонных шпалах.

2. При подушке из карьерного гравия и других соответствующих ему мате-
риалов толщина щебня может быть уменьшена па 5 см без уменьшения общей тол-
щины балластного слоя.
Рис. 37. Поперечные профили щебеночного балластного слоя на
песчаной подушке для верхнего строения пути с деревянными шпа-
лами типов:

Л —особо тяжелого; Б — тяжелого; В—нормального; а —на прямом участке
пути; б —в кривой радиусом 600 м. Возвышение наружного рельса и кривой
условно показано для особо тяжелого типа верхнего строения пути 150 мм.
для тяжелого типа 100 мм. для нормального 50 мм
Рис. 38. Поперечные профили щебеночного балластного слоя
на песчаной подушке для верхнего строения пути с железо-
бетонными шпалами типа:

А — особо тяжелого; Л-тяжелого; в—нормального; а —ил прямом
участке пути; б —в кривой радиусом 600 м.

Возвышение наружного рельса в крипоП соответственно для особо тя-
желого тина верхнего строения пути 150 мм, для тяжелого 100 лж, для
нормального 50 мм
В табл. 15 приведена ширина балластной призмы от оси пути
до подошвы откоса на прямом участке и в кривых при различных
возвышениях наружного рельса и размерах призмы, приведенных
в табл. 14.

Таблица 15

Ширина балластной призмы от оси пути до подошвы откоса в м

• При нормальном типе верхнего строении пути ил кривых R 600 м ширина
бяллаетипй приемы должна уьелнчиачться на 10 см, так как плечо приэмы со стороны
упорной рельсовой нити на таких кривых увеличивается на эту величину.

В связи с тем что в процессе эксплуатации и при ремонте пути
допускались значительные отклонения от установленных размеров
во всех элементах профиля призмы балластного слоя и нарушения
в использовании щебня, одновременно с введением новых попереч-
ных профилен балластного слоя с 1964 г. введены технические требо-
вания по их применению и технические указания по проектированию
балластной призмы. Технические требования по применению попе-
речных профилей установлены следующие:

I.	Отступления от установленных размеров в поперечных про-
филях для всех типов верхнего строения пути не должны быть более
следующих величин по элементам профиля:

а)	по толщине слоя щебня +5 см, —0 (на длине не менее 10 .и);

б)	по толщине подушки +10 см, —0 (на длине не менее 20 .и);

в)	по ширине плеча призмы ±3 см;

г)	по крутизне откоса -|-0,1 (по заложению).

2.	При нормальном типе верхнего строения пути на кривых ра-
диусом менее 600 м плечо балластной призмы уширяется с наруж-
ной стороны кривой на 10 си.

3.	Укладка железобетонных шпал должна производиться на
щебень с размерами частиц 25—70 или 40—70 льи с прочностью по
копру ПМ не менее 75. С разрешения Министерства путей сообще-
ния может быть допущена укладка железобетонных шпал на щебень
с прочностью по копру 11М 50—75.
4.	Укладывать в балластную призму смешанный щебень различ-
ных пород и прочности не разрешается.

5.	Толщина балластного слоя под шпалой с учетом допусков не
должна быть больше общей толщины балластной призмы, установ-
ленной для данного типа верхнего строения. Стон песка, гравия и
других материалов, лежащие ниже установленной толщины балласт-
ного слоя, должны рассматриваться как основная площадка земля-
ного полотна. При путевых работах выравнивание этих слоев на
обочинах до уровня подошвы откоса призмы должно производиться
дренирующими материалами, а в тех случаях, когда обочины за-
сыпаны загрязненными материалами, необходимо предварительно
производить их срезку и устраивать водоотводы из мест воз-
можного скопления воды на основной площадке земляного
полотна.

6.	В тех случаях, когда подушка из-под щебня выпущена и
устроена на всю ширину земляного полотна или когда обочина зем-
ляного полотна засыпана, допускается оставление такой засыпки
при условии, что она не препятствует отводу воды из балластной
призмы. Отметка поверхности обочины во всех таких случаях не
должна быть выше отметки верхней поверхности подушки под
щебнем.

7.	На поперечных профилях щебеночной призмы даны размеры
для плотного сложения балластных материалов. При укладке щебня
с размером частиц 25—70 мм толщину его слоя под шпалой следует
принимать с запасом на осадку при уплотнении в размере 20%
проектной толщины, а при щебне фракции 40—70 мм запас на осадку
принимать в размере 15% проектной толщины слоя щебня под
шпалой.

8.	Верх щебеночного балластного слоя при деревянных шпалах
должен быть на 3 см ниже верхней постели шпал, а при железобе-
тонных шпалах — в уровень с верхней постелью средней части
шпал.

9.	Па участках интенсивного загрязнения балластного слоя
вместо щебня по всей поверхности призмы на глубину не менее 10 см
может укладываться покрывающий слой из асбестового балласта
или ракушки; при этом периодически должна производиться уборка
засорителей с поверхности призмы и пополняться покрывающий
слой до установленных размеров.

Технические указания по проектированию балластной призмы
касаются вопросов ее размещения на земляном полотне и содержат
следующие пункты:

1.	Проектирование новых поперечных прсфилей балластного
слоя должно производиться при разработке технической докумен-
тации на реконструкцию, капитальный ремонт пути, средний ремонт
с постановкой пути на щебень или сортированный гравий, а также
в необходимых случаях и прн других видах путевых работ.

2.	Новые поперечные профили с размерами балластного слоя,
приведенными в табл. 14, должны применяться:
на линиях с особо тяжелым типом верхнего строения пути при
ширине земляного полотна на прямых 7,5 .и для однопутных ли-
ний и 11,6 .м для двухпутных линий;

на линиях с тяжелым типом верхнего строения пути при ширине
земляного полотна на прямых 7 .и для однопутных линий и 11,1 м
для двухпутных линий;

на линиях с нормальным типом верхнего строения пути при ши-
рине земляного полотна на прямых 6,5 .и для однопутных линии и
10,6 .ч для двухпутных линий.

На кривых участках пути новые поперечные профили балласт-
ного слоя применяются при наличии соответствующего уширения
земляного полотна. При указанных выше размерах ширины земля-
ного полотна обеспечивается ширина обочин не менее 50—60 см.

3.	В местах, где ширина земляного полотна не соответствует
указанным размерам, при проектировании балластной призмы могут
приниматься следующие решения:

а)	при небольших объемах работ предусматривать уширение
земляного полотна до указанных в п. 2 размеров;

б)	в остальных случаях проектировать новую балластную приз-
му с толщиной слоя щебня под шпалой не менее 25 сл в плотном
сложении при нормальном и тяжелом типах верхнего строения и
30 см при особо тяжелом типе с соблюдением крутизны откоса
1 : 1,5 и при общей толщине балластной призмы (включая песчаную
подушку) не ниже указанной в табл. 14. Ширина плеча балластной
призмы должна быть не менее 25 см, а при возможности и более
до указанных в табл. 14 размеров при условии сохранения обочннь!
не менее 50 см;

в)	при излишне высокой балластной призме из песчано-гравий-
ных материалов в случае перевода пути на щебень и сортированный
гравий предусматривать срезку балластной призмы до необходимых
размеров с применением имеющихся средств механизации.

4. В тех случаях, когда подушка из-под щебня выпушена на
обочины и устроена во всю ширину земляного полотна или когда
обочина земляного полотна засыпана песчаным балластом, должен
обеспечиваться беспрепятственный отвод воды из балластной
призмы. Отметка поверхности засыпки обочины во всех > таких
случаях должна быть не выше отметки верха подушки под
щебнем.

Размеры балластного слоя для участков с карьерным гравием
н песчаным балластом принимаются в соответствии с указаниями
Инструкции по текущему' содержанию железнодорожного пути 119].

Наибольший процент по протяжению составляет путь, уложен-
ный на насыпях на прямых участках. Затем идут насыпи на кривых,
выемки на прямых, выемки на кривых и, наконец, подходы к мостам,
которые в большинстве случаев расположены на насыпях и прямых
участках.

В процессе эксплуатации при ремонтных работах, связанных
с заменой балластного слоя, часть старого балласта попадает на
откосы земляного паютна и поэтому происходит постепенное,
так называемое бытовое уширение его основной площадки.

При капитальном ремонте пути татщина балластного слоя
в батыиинстве случаев приводится к норме, но призма укладывается
с более пологим откосом и меньшей_высотой (рис. 39). Ширина зем-

Рис. 39. Высота откоса при различной ширине бал-
ластной призмы на одном нз участков железных
дорог

ляного паютна от оси пути до бровки у насыпей на прямых участках,
на 88% их протяжения равна 3,5 .и и более, что позватяет, как это
видно из табл. 15, беспрепятственно укладывать призму балласт-
ного слоя с размерами, установленными для особо тяжелого и тя-
желого типов верхнего строения пути, при обочинах шириной не
менее 50—60 с.и.

§ 16. Напряжения в элементах профиля
балластного слоя

Исследованиями, проведенными в ЦНИИ МПС, установлено,
что между возникающими в балластном слое напряжениями о и
нагрузками на патушпалу Р (в пределах от 2 до5 Г) имеется прямо-
линейная зависимость, как это показано на рис. 40.

В табл. 16 приведены значения при различных расстояниях
от нижней постели деревянной шпалы до мессдоз, установленных
по схеме, указанной на рис. 40, при различной татщине слоев щебня
и песчаного балласта. Исследования проводились на стенде по опре-
делению размеров накопления остаточных деформаций в балласт-
ном слое конструкции автора и Л. В. Тулупова 19).

ЯО
s

Значения ~р~, полученные при опытах

Толщина бал* ластного слон	Расстоя- ние от по- дошвы				мессдозы				
под шпалой (щебпм/всега) и см	шпалы до мессдоз н см	1	2	3	4	5	6	7	8
20/45	25	0.27	0,32	0,24	0,01	0	0,26	0,12	0,02
25/50  30/55	30	0,20	0.32	0,16	0	0	0,21	0,14	0,03
	35	0.20	0.20	0,18	0.01	0	0,19	0,13 0.14	0,07
35/60	40	0.15	0.23	0,15	0.005	0	0,18		0,08
0/50	30	0.50	0,46	0,13	0,02	0	0,25	0.37	0.10
0/60	40	0,23	0,27	0,13	0,03	0,02	0,20	0,30	0,07

Для иллюстрации на рис. 41 приведена эпюра напряженного
состояния балластного слоя при деревянных шпалах, построенная
по значениям д из табл. 16 при толщине щебня 20 см и при общей
толщине балластного слоя под шпалой 45 см.

Из этой эпюры видно, что при небольшой толщине слоя щебня
напряжения под шпалой в 13 раз больше, чем в шпальном ящике.
Такое же примерно соотношение между напряжениями у торца шпа-
лы и в откосной части призмы. Образование различно напряженных
зон на контакте щебня с подушкой приводит к выпиранию материа-
ла подушки в шпальных ящиках и у торцов шпал и к продавливанию
щебня в подушку непосредственно под шпалами. Увеличение тол-
щины слоя щебня приводит к выравниванию напряжений под шпа-
лами и в шпальных ящиках.

На рис. 42 приведены изменения отношений в зависимости от
толщины слоя щебня в различных сечениях призмы. Из этого рисун-
ка видно, что при увеличении толщины слоя щебня с 20 до 35 см
напряжения снижаются более интенсивно вдоль шпалы — в сред-
нем по всем мессдоэам с 0,28 до 0,18, т. е. примерно в 1,5 раза,
а в подрельсовом сечении вдоль пути — с 0,17 до 0,14, т. е. только
в 1,2 раза. Это объясняется тем, что с увеличением толщины слоя
щебня напряжения непосредственно под шпалой снижаются,
а в шпальном ящике увеличиваются в связи с распределением дав-
ления через щебень набольшую площадь, чем это было при меньшей
толщине слоя щебня.

Выравнивание напряжений под шпалой и в шпальном ящике при
увеличении толщины слоя щебня имеет очень большое значение для
повышения устойчивости пути. Так, с изменением толщины слоя
щебня с 20 до 35 см разность в напряжениях под шпалой и в шпаль-
ном ящике уменьшается в 3 раза. При нагрузке на полушпалу
5 Т и при толщине щебня 20 сл эта разность составляет
6 Зак. 946	SI
откосы зелия кого полотна и поэтому происходит постепенное,
так называемое бытовое уширение его основной площадки.

При капитальном ремонте пути толщина балластного слоя
в большинстве случаев приводится к норме, но призма укладывается
с более пологим откосом и меньшей_высотой (рис. 39). Ширина зем-

Ширина балластной призны Вм от оси пути Во
повошбн относа J

Рнс. 39. Высота откоса при различной ширине бал-
ластной призмы на одном из участком железных
дорог

ляного полотна от оси пути до бровки у насыпей на прямых участках,
на 88% их протяжения равна 3,5 м и более, что позволяет, как это
видно из табл. 15, беспрепятственно укладывать призму балласт-
ного слоя с размерами, установленными для особо тяжелого и тя-
желого типов верхнего строения пути, при обочинах шириной не
менее 50—60 см.

§ 16. Напряжения в элементах профиля
балластного слоя

Исследованиями, проведенными в ЦНИИ МПС, установлено,
что между возникающими в балластном слое напряжениями о и
нагрузками на полушпалу Р (в пределах от 2 до 5 7’) имеется прямо-
линейная зависимость, как это показано на рис. 40.

В табл. 16 приведены значения р при различных расстояниях
от нижней постели деревянной шпалы до мессдоз, установленных
по схеме, указанной на рис. 40, при различной толщине слоев щебня
и песчаного балласта. Исследования проводились на стенде по опре-
делению размеров накопления остаточных деформаций в балласт-
ном слое конструкции автора и Л. В. Тулупова 19].

80
в

Значения -р-, полученные при опытах

Толщина бал- ластного слоя под шпалой (щебня/всего) п см	Расстоя- ние ОТ ПО’ дошпы шпалы до мгссдоа в см	№ мессдоэы							
		1	2	3	4	3	6	7	8
20/45  25/50  30/55  35/60  0/50  0/60	25  30  35  40  30  40	0,27  0,20  0,20  0,15  0,50  0,28	0,32  0,32  0,20  0,23  0.46  0,27	0,24 0,16 0.18 0,15 0,13 0,13	0,01 0  0.01  0.005 0,02  0,03	0  0  0  0  0  0,02	0.26  0.21  0,19  0.18  0.25  0.20	0,12 0.14 0,13 0,14  0,37 0,30	0,02  0,03  0,07  0,08  0,10  0,07

Для иллюстрации на рис. 41 приведена эпюра напряженного
состояния балластного слоя при деревянных шпалах, построенная
по значениям^ из табл. 16 при толщине щебня 20 см и при общей
толщине балластного слоя под шпалой 45 см.

Из этой эпюры видно, что при небольшой толщине слоя щебня
напряжения под шпалой в 13 раз больше, чем в шпальном ящике.
Такое же примерно соотношение между напряжениями у торца шпа-
лы и в откосной части призмы. Образование различно напряженных
зон на контакте щебня с подушкой приводит к выпиранию материа-
ла подушки в шпальных ящиках и у торцов шпал и к продавливанию
щебня в подушку непосредственно под шпалами. Увеличение тол-
щины слоя щебня приводит к выравниванию напряжений под шпа-
лами и в шпальных ящиках.

На рис. 42 приведены изменения отношений " в зависимости от
толщины стоя щебня в различных сечениях призмы. Из этого рисун-
ка видно, что при увеличении толщины слоя щебня с 20 до 35 с.м
напряжения снижаются более интенсивно вдаль шпалы — в сред-
нем по всем мессдозам с 0,28 до 0,18, т. е. примерно в 1,5 раза,
а в подрельсовом сечении вдоль пути — с 0,17 до 0,14, т. е. только
в 1,2 раза. Это объясняется тем, что с увеличением толщины слоя
щебня напряжения непосредственно под шпалой снижаются,
а в шпальном ящике увеличиваются в связи с распределением дав-
ления через щебень набольшую площадь, чем это было при меньшей
толщине слоя щебня.

Выравнивание напряжений под шпалой и в шпальном ящике при
увеличении толщины слоя щебня имеет очень батьшое значение для
повышения устойчивости пути. Так, с изменением толщины слоя
щебня с 20 до 35 см разность в напряжениях под шпалой и в шпаль-
ном ящике уменьшается в 3 раза. При нагрузке на патушпалу
5 Т и при толщине щебня 20 см эта разность составляет
6 Зак. 946	81
Рис. 40. Схема
расе т а и о в к и
мессдоз и гра-
фик завнеимо-

СТИ -- от Р

р

Рис. 41. Эпюра на-
пряжений в балласт-
ном слое при дере-
вянной шпале под
слоем щебня толщи-
ной 20 см на глубине
25 см от подошвы
шпалы (цифры над
ординатой показыва-

ют величину-^, по-

лученную при Р=Ж
= 2. 3. 4. 5, 6 Т)

I

1
1,2 кГ/см*. При этом происходят деформации в подушке. Под щеб-
нем толщиной 35 см разность напряжений составляет только
0,4 кПсм*, что не вызывает деформаций в подушке.

В откосной части призмы на расстоянии 25 см от торца шпалы
и на глубине 30 см ниже ее подошвы напряжения равны нулю. Это

соответствует теоретической схеме, при-
веденной на рис. 32, и указывает на то,
что деформации в нижней части откоса
под подвижной нагрузкой при крутизне
откоса не более 1 : 1,5 .могут происхо-
дить только в связи с де^юрмациями
его в верхней части.

При замене песка щебнем напряже-
ния в балластном слое значительно

6/я
о.ьо

или
о,чь
О.чч
0.41
0.40
О.М
0,36
С.ЗЧ
0.31
0,30
с,и
0.16
0.14
од:
ало
0J9
0.16
0,14
0.11

Счма распо
Л0твни.я
мессдоз

Рис. 43. График изменения
отношения -L и завнеимо-
Р

сти от толщины слоя песка
и щебня в различных се-
чениях призмы:

М1, Л/2, ЫЭ — номера мессдоз.
Цифры иа графике обозначают
средние значения ~ по трен
меесдозам

т mi

Рис. 42. Графики зависимости отношения
Д-от толщины слоя щебня в различных сече-
ниях призмы:

а —для подрельсового сечеиия; б—для сечения вдоль
шпалы (от рельса к концу). Средние значения по
м есс доза м•

/ — .Ml н Мб: 2 — Ml. Мб. М7 и М8: ff-MI, М2 и
М3. Значения по отдельным меесдозам:

3-М7; 4 —Мб; 5 —М2. 7-MI н в-М3 (расста-
новка мессдоз по рис. 4 I)

снижаются (рис. 43). Так, на глубине 30 см от подошвы
шпалы при песчаном балласте отношение равно 0,36 в среднем
по меесдозам, находящимся под шпалой. На той же глубине, но при
слое щебня толщиной 25 см это отношение уменьшилось и составля-
6"	83
ло 0,23, т. е. напряжения под щебеночным балластом снизились
на 37%.

Ла глубине 40 см при толщине слоя щебня 35 см напряжения
по сравнению с напряжениями под песчаным балластом снизились
на 22% (р в среднем при песчаном балласте равнялось 0,23, а при
щебеночном — 0,18). Снижение напряжений объясняется тем, что
при щебеночном балласте напряжения распределяются на большую
площадь, чем при песчаном балласте, так как угол передачи давле-
ния при щебне колеблется в пределах 45—60°, а при песчаном бал-
ласте он не превышает 30 .

Из этого следует, что при одинаковых условиях эксплуатации,
чтобы предотвратить деформации на основной площадке земляного
полотна, общая толщина балластного слоя при одном пес-
чаном балласте должна быть больше, чем при наличии слоя
щебня.

При железобетонных шпалах напряжения в балластном слое
выше, чем при деревянных, и с увеличением толщины слоя щебня
они снижаются менее интенсивно как вдоль шпал, так и вдоль пути.
Это объясняется тем, что напряжения под железобетонными шпа-
лами распределяются на меньшую площадь, чем под дере-
вянными.

Напряжения под концами железобетонных шпал в 2,5—3,8 раза,
а под концами деревянных в 1,7—2,3 раза меньше по сравнению
с напряжениями в подрельсовом сечении. Это связано с характером
изгиба шпал и указывает на то, что при деревянных шпалах дав-
ление распределяется на большую длину и более равномерно, чем
при железобетонных шпалах. Повышенные напряжения при же-
лезобетонных шпалах приводят к большим деформациям балласт-
ного слоя в месте контакта щебня с подушкой, если толщина слоя
щебня недостаточна.

§ 17.	Потребные объемы материалов для устройства
балластного слоя

Объемы щебня в плотном сложении в призме балластного слоя
при ее устройстве в соответствии с принятыми размерами для линий
с различными типами верхнего строения пути по табл. 14 приведены
в табл. 17.

В связи с различной плотностью балластного слоя под шпалами,
в шпальных ящиках, на плечах призмы, на откосах и в междупутье
степень уплотнения в среднем всего балласта в призме на основании
опыта эксплуатации может быть принята в размере 0,5—0,7 от сте-
пени уплотнения балласта под шпалой — от максимального его
уплотнения.

Исходя из этого при определении потребности балластных ма-
териалов в разрыхленном виде для призмы балластного слоя уста-
84
Объем щебня в м3 на 1 км одного нуги двухпутного участка на прямой
(в плотном сложении)

Тип верхнего строения пути	Род шпал	При песчпиоП подушке	При подушке из карьерного гравия
Особо тяжелый	Деревянные	  Железобетонные ....	2017  2 134	1 807  1922
Тяжелый	Деревянные ......  Железобетонные ....	1 740  1 857	1 535  1 652
Нормальный	Деревянные	  Железобетонные ....	1 190  1 590	1 290  1 394

новленных размеров принимают коэффициенты разрыхления для
щебня 1,1 и для песчаного балласта 1,15.

С учетом указанного коэффициента для щебня и дополнительного
расхода щебня на кривых средние нормы расхода щебня при раз-
мерах призмы по табл. 14 приведены в табл. 18.

Таблица 13

Норма расхода щебня на 1 км одного пути двухпутного участка в м*

Тип верхнего строения пути	Род шпал	При песчаной подушке	При подушке из карьерного гравия
Особо тяжелый	Деревянные 	  Железобетонные ....	2 269  2 442	2033  2 204
Тяжелый	Деревянные	  Железобетонные ....	1 961  2 135	1 735  1 908
Нормальный	Деревянные	  Железобетонные ....	1 669  1 834	1 452 1616

При постановке пути на щебень на однопутном участке нормы,
приведенные в табл. 18, уменьшаются на 4%. Объемы балластной
призмы из карьерного гравия, ракушки и песчаного балласта при
толщине слоя под шпалой 35 си, ширине плеч 20 см и крутизне от-
коса призмы 1 : 1,5 приведены в табл. 19.

Таблица 19

Объем карьерного гравия, ракушки или песчаного балласта
на I км одного пути двухпутного участка на прямой в .и3

Количество шпал на 1 км в шт.	Объем в плотном сложении	Потребность балласта с учетом коэффициента уплотнения
1 840	1 965	2 260
1 600	1 988	2 286
При погрузке в вагоны объем балластных материалов опре-
деляется в соответствии с методикой ГОСТ 8269—56 на местах
разработки, а для расчетов можно пользоваться данными табл. 20.

Таблица 20

Объемный насыпной вес балластных материалов с учетом их уплотнения
и влажности в т/м*

Наименование балластных материалов	Характеристика по прочности	Размеры зерен балласта в мм	Состояние балластного материала			
			воздушно* сухой		влажный	
			в рыхлом сложении	пплот- ном сло- жении	в рыхлом сложении	в плот- ном сло- жении
Щебень	/Твердых пород и средней твердости	25—70  40-70  25—40  7—25	1.35—  1,50  1,25—  1,15  1.30—  1.45  1.55-  1,60	1.60- 1.75  1.45—  1,60  1,50-  1.65  1,90-  2,00	1,55—  1,70	1.95-  2.05
	Мягких пород	25-70 40-70  25—40  7-25	1,25  1,25  1,20  1,50—  1,55	1,55  1,50  1.30  1,85-  1.90	—	1111
Г равий	сортиро-  ванный	—	3—40	1,85	2,20		
Гравий карьерный	—	3—60 и пе- сок 50% по весу	1.80—  2,00	2,2—  2.40	1.95—  2,05	2.5—  2.65
Ракушка		—	1,20—  1,55	1.65-  1,85	1,25—  1,60	1,75-  1.85
Асбестовый бал- ласт	—	**	1,45	1.9	1.2	1.9
Песчаный балласт	—	—	1,70—  1.80	1.85-  2,10	1.5-  1.8	2,1—  2,3
Глава IV

РАБОТА БАЛЛАСТА В ПУТИ

§ 18.	Принципиальная схема работы балласта в период
между ремонтами пути

При динамических воздействиях подвижного состава в балласт-
ном слое происходит накопление остаточных деформаций, которые
приводят к образованию плавных отклонений рельсовых нитей по
уровню от установленной нормы, перекосов и резких односторонних
просадок, вертикальных и горизонтальных толчков. Как известно,
лучшим считается такой балласт, который длительный срок работает
без появления перечисленных отступлений в пути или с образова-
нием их в незначительных размерах. Однако любой балласт за пе-
риод между ремонтами пути работает с накоплением остаточных де-
формаций в вертикальной плоскости, т. е. в процессе эксплуатации
происходит понижение профильной линии пути по отношению
к проектному профилю. Это понижение тем больше, чем ниже не-
сущая способность балласта, легче тип верхнего строения пути,
выше динамические нагрузки на путь и продолжительнее срок ра-
боты балласта в течение года с накоплением остаточных дефор-
маций.

Исследованиями автора [91 установлено, что между удельным
(на 1 млн. т брутто пропущенного груза) протяжением исправления
пути по уровню, вертикальной осадкой пути и объемами работ по
выправке его существует определенная зависимость. Удельное про-
тяжение исправления пути по уровню уменьшается с увеличением
грузонапряженности линии, так как растет количество отступле-
ний и часть их совмещается, но общее протяжение исправления
пути по уровню с увеличением грузонапряженности увеличивается.
Удельное протяжение исправления пути по уровню уменьшается
при увеличении ширины плеча призмы [16].

Принципиальная схема работы балласта в пути выражается в виде
кривой накопления остаточных деформаций в зависимости от про-
пущенного тоннажа (рис. 44).

При каждой проверке пути находят различные отступления
в разных сечениях призмы, т. е. каждое поперечное сечение балласт-
ного слоя в тот или иной отрезок времени работает отлично от дру-
гих сечений. При устранении этих отступлений путь в каждом се-
чении призмы приводят к общей профильной его линии, образую-
щейся в процессе эксплуатации. На рис. 44 приведены отступления
от профильной линии по одному поперечному сечению пути в раз-
личные отрезки времени. В других поперечных сечениях пути воз-
можно повторение таких отступлений, но в большинстве случаев,
как известно из результатов проверки пути и записей путеизмери-
тельных вагонов, на пути нет плавной профильной линии, а имеются
чередующиеся отступления от нее, которые характеризуют работу
балласта в разных поперечных сечениях призмы. Это объясняется
неодинаковой несущей способностью балластного стоя по протяжен-
ности пути и главным образом различными силовыми воздействиями
подвижного состава.

Задача обеспечения длительной устойчивости пути на линиях
с высокой грузонапряженностью и высокими скоростями движения
поездов заключается в том, чтобы создать балластный слой, который

ш

Отступлений в пути по уровню Они
I в средней

Периоды после ремонта пути
П

^Яиния продоль-
ного профиля
после ремонта
\nymu

'м-Запас на
осадно 1стеодини

Е

Периоде! между исправле-
нии ни пути по уровню

и$

Межремонтный период

Кривая понижения |
линии продольного ।

профили в процессе знсплиата-
иии в функции от прошедшею тоннажа \

Рис. 44. Принципиальная схема работы балласта в пути за период между
ремонтами (по одному сечению призмы)

работал бы на всем протяжении пути как в продольном, так и в по-
перечном сечении пути без накопления остаточных деформации
или с одинаковым их накоплением.

На рис. 44 балластный слой по его работе разбит на четыре пе-
риода:

I — период стабилизации балластного слоя;

II	— период нормальной работы балластного слоя;

111	— период роста накоплений остаточных деформаций перед
ремонтом балластного слоя;

IV	— период работы балластного слоя при невыполнении ре-
монта в установленный срок (период запущенности пути).

В 1 период после сдачи пути в эксплуатацию, если балластный
слой недостаточно уплотнен, идет интенсивное накопление остаточ-
ных деформаций.

Интенсивность накопления при одинаковых условиях эксплуа-
тации зависит от мощности верхнего строения пути, рода балласта,
толщины слоя его под шпалой, степени уплотнения балласта в
процессе работ и других причин. Исследования показали, что I пе-
риод может быть разделен на три этапа по интенсивности накопле-
ния остаточных деформаций (табл. 21).
Продолжительность этапов по времени примерно одинаковая
и зависит от грузонапряженности линии. При грузонапряженности
30—40 млн. ткм/км брутто в год продолжительность каждого этапа
равна примерно одному году. Из табл. 21 видно, что при большей

Таблица 21

Интенсивность накопления остаточных деформаций в щебеноч-
ном балласте фракции 25—70 мм в лт.и на I млн. т брутто
прошедшего груза

Период	Этап	Толщина слоя щебня под шпалой п см	
		30	25
	1	0,64	0,21
i	2	0,27	0,18
	3	0,18	0,14
1!	1	0,11	0,12

толщине слоя щебня под шпалой вначале идет более интенсивное
накопление остаточных деформаций, однако они быстро снижаются
и в начале 11 периода становятся меньше, чем при меньшей толщине
слоя щебня под шпалой. I период, сопровождающийся большими
объемами работ по исправлению пути по уровню, применением уплот-
няющих механизмов при ремонте пути, может быть сведен до мини-
мума или же совсем исключен из работы балласта в пути. Накопле-
ние остаточных деформаций в 1 период работы балласта может быть
выражено степенной функцией от прошедшего тоннажа

ДЛг = aQ? лик,	(12)

где Л/ц — накопление остаточных деформаций в .м.и в I период
после ремонта пути;

а — постоянный коэффициент;

Qx — прошедший тоннаж в млн. т брутто после ремонта
пути;

k — показатель степени (меньше 1), зависящий от типа
верхнего строения пути, рода балласта и его физико-
механических свойств, а также от толщины балласт-
ного слоя.

11 период — период нормальной работы балластного слоя — ха-
рактеризуется менее интенсивным накоплением остаточных дефор-
маций и меньшим удельным исправлением пути по уровню, так как
балластный слой стабилизировался и не получил еще загрязнения.
При таких материалах, как асбестовый балласт, карьерный гравий,
ракушка и песчаный балласт, возможно временное увеличение на-
коплений остаточных деформаций после дождей с повышением
влажности в балластном слое. Расстройства, вызываемые повыше-
нием влажности балласта, требуют более частого исправления пути
iio уровню, при которых балластная призма по протяжению пути
приводится также к профильной линии, образующейся в процессе
эксплуатации. Таким образом, П период по накоплению остаточных
деформаций зависит от рода балласта и размеров его частиц. В пер-
вом приближении этот период по накоплению остаточных деформа-
ций может быть выражен уравнением прямой

ЛЛц = bQt мм, ’	(13)

где ДЛц — накопление остаточных деформаций во II периоде после
ремонта пути в .н.и;

b—тангенс угла наклона прямой накопления остаточных
деформаций во II периоде к исходной профильной
линии, зависящий от тех же данных, что и показа-
тель степени в формуле (12);

Qt — прошедший тоннаж в млн. т брутто после I периода.

У щебня прочного и равнозернистого с размерами зерен 40—70 леи
этот угол является самым минимальным по сравнению с другими
щебеночными материалами и балластами. У такого щебня отступ-
ления в пути по уровню появляются реже и объемы работ по исправ-
лению пути по уровню являются минимальными.

Значение Ь — тангенса угла наклона прямой накопления оста-
точных деформаций — для каждого балласта равно величине общей
вертикальной осадки пути в миллиметрах от 1 млн. ткм/км
брутто при данном типе верхнего строения пути и соответствующем
состоянии балласта (табл. 22).

Таблица 22

Тангенсы углов наклона прямой накопления остаточных
деформаций в балласте на пути с рельсами типа Р50 и
эпюрой шпал 1 МО шт!км

Наименование балласта	Загрязнен- ность баллас- та	Значение Ь
Щебень фракции 40—70 л.и . . .	Чистый	0,05
>	»	25—70 » . . . .	>	0,10
Карьерный гравий		»	0,17
Песок среднезернистый		»	0.30

Для других типов верхнего строения пути в различных кли-
матических зонах b определяется расчетом |9).

III период характеризуется ростом накопления остаточных де-
формаций вследствие загрязнения балластного слоя и уменьшения
в связи с этим его упругости. В этот период требуется производить
ббльшие объемы работ по устранению неисправностей, чем во
II периоде. При увеличении этих объемов работ в 2—3 раза по срав-
нению со II периодом требуется производить ремонт балластного
слоя. В III периоде работы по исправлению пути по уровню выпол
няются с приведением рельсовых нитей к профильной линии, образо-
вавшейся в процессе эксплуатации. Накопление остаточных дефор-
90
наций в 111 периоде может быть выражено так же, как и в I периоде,
степенной функцией от прошедшего тоннажа, но с показателем сте-
пени больше 1:

Д/tin — aQ* лсд,	(14)

где ДЛш — накопление остаточных деформаций в III периоде в леи;
Q3 — прошедший тоннаж в млн. т брутто после II периода.

Остальные обозначения те же, что и в формуле (12).

Этот период по накоплению остаточных деформаций можно рас-
сматривать по спрямленной линии так же, как II период, но значе-
ния b для этого периода необходимо брать увеличенными в 2—3 раза
по сравнению со значениями Ь, приведенными в табл. 22.

Чрезмерно интенсивным накоплением остаточных деформаций
характеризуется IV период вследствие загрязнения балластного слоя
сверх установленных норм, что приводит к ограничению скоростей
движения поездов и перенапряжениям в элементах пути. Этот пе-
риод, как правило, не должен допускаться. Таким образом, при
нормальных условиях эксплуатации балластный слой должен ра-
ботать только в двух периодах между ремонтами, соответствующих
II и III периодам, приведенным на рис. 44.

Накопление остаточных деформаций за период между ремонтами
при укладке балласта без полного уплотнения

АЛ = АЛ| 4- ДЛп ДЛш jhjk.	(15)

При рельсах типа Р50 и щебеночном балласте за все три периода
АЛ равно 30 мм, из которых на ДЛ| падает примерно 15 мм, т. е.
50%. При грузонапряженности 40—50 млн. ткм/км брутто в год
это достигается за два года в средних климатических условиях.
При исключении I периода и удлинения за счет этого 11 периода
накопление остаточных деформаций за весь межремонтный срок
при этом же типе верхнего строения пути снижается до величины

ДЛ — ДАц 4- ДЛш = 20 л«.«,
т. е. на 33%.

При рассмотрении других поперечных сечений балластного слоя
на рис. 44 необходимо было бы изменить только t — сроки между
исправлениями пути на — величину отступлений в пути по уровню
в различные периоды, а кривую понижения профильной линии
в процессе эксплуатации пути оставить в том же виде, так как ра-
боты по исправлению пути по уровню во всех сечениях призмы неза-
висимо от характера и размеров отступлений ведутся с учетом обес-
печения плавных отводов и сохранения образовавшейся на момент
производства работ пониженной профильной линии пути до очеред-
ного его ремонта, при котором производится восстановление про-
филя пути.

На линиях железных дорог иногда при ремонтах профиль пути
повышают против проектной линии за счет добавочной подъемки пути
на балласт, что вообще неправильно и является нарушением правил
выполнения работ по ремонту пути. Однако накопление остаточ-
ных деформации в процессе эксплуатации на таком пути будет идти
так же, как это указано на принципиальной схеме работы балласта
в пути, приведенной на рис. 44.

При среднем ремонте пути с очисткой щебня уплотнение его не
производится и балластный слой после такого ремонта работает
во всех трех периодах по схеме рис. 44.

Из рассмотрения принципиальной схемы работы балласта в пути
следует:

1	период должен сводиться до минимума за счет уплотнения бал-
ластного слоя;

II	период может быть значительно удлинен за счет сокращения
продолжительности I периода, повышения устойчивости балластного
слоя и уменьшения его загрязнения;

III	период может быть также удлинен своевременным отводом
воды от шпал, т. е. частичными очистками балласта в шпальных
ящиках и у торцов шпал на всю ширину призмы;

IV	период допускать не следует, что достигается соблюдением
норм периодичности ремонтов пути.

Продление срока работы балласта в пути возможно за счет при-
менения таких материалов, у которых деятельный слой длительное
время находится в чистом состоянии.

§ 19. Деятельный слой щебеночного, гравийного и песчаного
балластов в различные периоды эксплуатации

Призма балластного слоя, устроенная из любых материалов,
с точки зрения работы ее под воздействием поездной нагрузки раз-
деляется на два слоя.

Верхний слой является активным, деятельным слоем. Этот слой
наиболее интенсивно подвергается изменениям по толщине, грануло-
метрическому составу материала, загрязнению и перемещениям час-
тиц в различных направлениях. Указанные процессы находятся
в прямой зависимости от размеров динамических воздействий под-
вижного состава, грузонапряженности участка, типа верхнего
строения пути, климатических условий, района прохождения линий,
условий погоды и ряда других факторов.

У щебеночных материалов деятельный слой различается в за-
висимости от размеров зерен щебня и характеризуется тремя раз-
личными явлениями: перемещением частиц самого материала, загряз-
нением балластного слоя и взаимопрониканием щебня и материала
подушки. На рис. 45 приведены схемы деятельного слоя при щебне
фракций 40—70, 25—70, 25—40 и 7—25 мм через полтора года
после укладки призмы на грузонапряженном участке с интенсивным
загрязнением щебня.

Перемещение неразрушившихся частиц щебеночных материалов
незначительно и происходит на очень малой глубине под подошвами
шпал, а засорение и загрязнение как разрушившимися частицами
92
самого щебня, так и посторонними засорителями распространяются
через пустоты в щебне на всю толщину слоя этих материалов — до
подушки или на часть толщины его. Как видно из рис. 45, в щебне
с меньшими размерами зерен (7—25 и 25—40 льи) засорители
в преобладающем количестве концентрируются около шпал в верх-
нем слое. В щебне с размерами частиц 7—25 мм за короткий срок
образуются замкнутые загрязненные корыта вокруг шпал. В щебне
фракции 25—70 .м.м засорители также задерживаются в большом
количестве в верхнем слое, но проникают они и глубже,что дает
возможность этому щебню работать в пути более длительный срок,

Рис. 15. Схемы деятельного слоя через полтора года после укладки призмы
в щебне фракций:

0 — 7 — 25 мм; 6 — 85 — 40 .«л; а—25 —70 мм; г —40 —70 мм

чем щебню размером 25—40 льч. В щебне с размерами частиц 40—
70 мм засорители в большинстве случаев проникают на всю глубину
слоя, и накопление засорителей в призме идет снизу вверх.

Загрязнение щебеночного балласта наиболее сильно происхо-
дит в верхней части шпальных ящиков, по боковым стенкам шпал,
у их торцов и под подошвами шпал. В начальный период в щебеноч-
ной призме засорители располагаются таким образом, что под шпа-
лой остается часть чистого щебня (см. рис. 45). В последующем пус-
тоты этого щебня также полностью заполняются засорителями.

Загрязнение щебня, особенно в районах с массовыми перевоз-
ками угля, руды и торфа, происходит весьма интенсивно. Загрязне-
ние щебня с одновременным его увлажнением образует смазку меж-
ду щебенками, что резко снижает его несущую способность.

Перемещение частиц чистого щебеночного балласта в балласт-
ной призме зависит от трепня соприкасающихся поверхностей щебе-
нок и их взаимного защемления. В щебеночном балласте сопротив-
ление перемещению частиц обусловливает его несущую способность,
т. е. чем больше защемление и трение, тем быстрее прекращается
смещение щебенок при воздействии динамических нагрузок.

Деформации в чистом щебеночном балласте образуются вслед-
ствие бокового в вертикального смещений щебенок из-за изломов
их кромок при переходе в относительно более устойчивое равновесие.
Перемещение частиц щебеночного балласта на стабилизированном
пути происходит на глубине 10—12 с.и. При загрязненном щебне
в зимний период происходит полное смерзание призмы в монолит,
как это показано на рис. 46. При смерзании загрязненной щебеноч-
ной призмы нарушается упругость балластного слоя.

Взаимопроникание частиц балластных материалов в зоне кон-
такта щебеночного балласта с подушкой бывает тем больше, чем
меньше толщина слоя щебня под шпалой, больше разница в разме-
рах зерен щебня и чем хуже качество материала подушки по грану-
лометрическому составу и загрязнению.

На грузонапряженных участках со щебнем, покрытым ракуш-
кой или асбестовым балластом (с комбинированным балластом),
в местах интенсивного загрязнения щебня при своевременной уборке

Рис. 4G. Смерзшийся загрязненный щебень. На шпа-
лах показаны смерзшиеся щебенки, отделенные из
призмы при помощи кирки

засорителей с поверхности призмы и одновременном пополнении
покрывающего слоя засорители длительный срок не проникают
в призму. На рис. 47 приведен разрез такой призмы на четвертый
год ее работы на весьма грузонапряженном участке с максимальным
загрязнением призмы угле.м. Из этого рисунка видно, что щебеноч-
ный и покрывающий слои сохранились за этот период в чистом виде.
Исследования проб, отобранных на этом участке, показали, что за
этот срок в деятельном слое призмы содержание частиц размерами
меньше 0,1 леи не превышало 2,5%, т. е. практически не увеличи-
валось и находилось в пределах загрязнения новой ракушки.
Нижние слои балласта как под шпалами, так и в ящиках, а также
слой балласта в междупутье и на откосе совершенно не загрязни-
лись. На этом же участке в балластной призме нз щебня фракции
25—70.«л< без покрытия ужена второй год после ее укладки произо-
шло полное загрязнение щебня.

При своевременной уборке засорителей с покрывающего слоя и
содержании его в норме щебеночный слой под ним может работать
без очистки до пропуска по нему 250—500 млн. т груза брутто,
как это установлено опытом Донецкой дороги.
Рис. 47. Раэрез'призмы из комбинированного балласта
(щебня с покрывающим слоем из ракушки) после трех
лет эксплуатации на груэонапряженном участке с ин-
тенсивным загрязнением (под шпалами чистый щебень)

Рис. 48. Загрязнение щебня под лентами на участке с
интенсивным загрязнением щебня (ленты сняты). Ще-
бень у шпал полностью загрязнен угольной пылью
При покрытии щебня в шпальных ящиках и у торцов шпал лен-
тами, плитами и другими подобными материалами засорение щеб-
ня происходит более интенсивно у шпал, т. е. в самой ответственной
и деятельной части призмы. На рис. 48 показано скопление засори-
телей у шпал под лентами (ленты сняты). Происходит это потому,
что при упругих осадках пути под подвижной нагрузкой ленты
в шпальных ящиках остаются на уровне их первоначальной уклад-
ки, в результате чего между лентами и шпалами образуются щели,
через которые при движении поездов в призму поступают в боль-
шом количестве засорители.

При покрытии щебня пластичным или жестким асфальтом около
шпал появляются трещины, через которые засорители в концентри-
рованном виде поступают в призму. Через эти же отверстия в призму
поступает вода, которая вместе с засорителями приводит к выпле-
скам и расстройствам пути.

часта*0,1"" 1ч7,по весу

частиц <• 0,1 пн 77. по весу

Рис. 49. Схема деятельного слоя в призме из карьерного гравия

Деятельный слой в призме из сортированного гравия имеет тот
же характер, что и у щебня фракции 7—25 мм, т. е. загрязнение гра-
вия происходит более интенсивно в верхнем слое и непосредственно
под шпалами.

Деятельный слой в карьерном гравии и ракушке характеризует-
ся бэлее интенсивным загрязнением балласта непосредственно под
шпалами и медленным его перемещением под шпалами на глубину
до 17 см. Загрязнение балласта в шпальных ящиках почти в 2 раза
меньше, чем под шпалами.

На рис. 49 приведена схема деятельного слоя в призме из карь-
ерного гравия.

В песчаных балластных материалах, т. е. материалах с малыми
размерами пустот между зернами, деятельный стой характеризует-
ся в основном перемещением частиц как самого материала, так и
частиц засорителей в шпальных ящиках, около торцов шпал и на
определенную глубину под шпалой. В балластный слой из таких
материалов там, где нет перемещения частиц балласта, засорители
не проникают, так как эти материалы являются фильтром для засо-
рителей. На рис. 50 приведена схема деятельного слоя у песчаного
балласта. Глубина деятельного слоя при одинаковых условиях экс-
плуатации тем больше, чем мельче и окатаннее частицы песчаного
балласта.
В сухое время года частицы песчаного балласта, пыль и различ-
ные засорители, расположенные вблизи боковых граней и у торцов
шпал, а также в шпальных ящиках, под действием динамических
нагрузок перемещаются из верхних слоев под шпалы и далее на

I Рис. 50. Схема деятельного слоя у песчаного балласта

глубину 10—15—20 ом (рис. 51). При этом происходит выпучивание
балласта в ящиках и ослабление постелей под шпалами. При выпу-
чивании влажного балласта в ящиках на поверхности призмы под
действием солнечных лучей происходит слабая цементация его.
Дальнейшее выпучивание балласта приводит к образованию комьев
песка на поверхности призмы, которые постепенно ссыпаются к бо-

Рнс. 51. Деятельный слой н песчаном балла
сте у торнов шпал

ковым стенкам шпал и, рассыпаясь при сотрясении, вновь попадают
под шпалы. Из-за ослабления балластной постели образуется отря-
сенне шпал. Во время отрясения засорители, а также загрязненный
и переработанный балластный материал размещаются вокруг шпалы
в виде корыта, замкнутого со всех сторон.

7 Зак. 946	97
На рис. 52 приведен разрез песчаного балласта у торцов шпал,
уложенного на сильно загрязненный до ремонта песчаный бал-
ласт. Ввиду недостаточной толщины уложенного при ремонте
нового балласта в последующем в шпальных ящиках на-
блюдалось выдавливание старого загрязненного балласта.

Рис. 52. Вылавливание загрязненного песчаного бал-
ласта из нижних слоев призмы

Па рис. 53 приведен разрез песчаного балласта у торцов шпал,
уложенного на достаточный слой чистого песчаного балласта. В ре-
зультате быстрого загрязнения песка под шпалами и недостаточной

Рис. 53. Вылавливание чистого песчаного балласта
из нижних слоев призмы

его несущей способности в шпальных ящиках наблюдалось выдав-
ливание чистого песчаного балласта из нижних слоев призмы.

На рис. 54 приведен разрез песчаного балласта у торцов шпал
98
с первым нижним, ранее образовавшимся, и вторым верхним дея-
тельным слоем, который образовался в процессе его работы, после
подъемки пути при среднем ремонте и увеличении эпюры шпал.

Наибольшее загрязнение песчаных балластных материалов на-
блюдается по контуру замкнутого корыта около шпал, непосред-
ственно под их подошвами, около боковых и торцовых стенок.
В середине шпалы балласт загрязняется примерно в два раза мень-
ше, чем под рельсами и по концам шпалы. Степень загрязнения бал-

Рис. 54. Разрез песчаного балласта у торцов шпал с
первым нижним и вторым верхним деятельным слоями

ласта постепенно уменьшается по мере углубления от подошвы
шпал в деятельный слои. Ниже границы деятельного слоя, где бал-
ласт не подвергается перемещениям, он не загрязняется и сохраняет-
ся в том виде, каким был при укладке или ремонте балластного слоя.

В дождливую погоду при наличии замкнутых корыт вокруг
шпал на дне корыт скопляется вода, которая при проходе колес под-
вижного состава выжимается из-под шпал в окружающие слои бал-
ласта, вымывает из них грязь и откладывает ее под подошвами шпал
в виде концентрированного прослойка. По этим причинам образует-
ся выплеск. Способствует образованию выплеска и ускоряет
этот процесс отрясение шпал.

В песчаном балласте ввиду меньшего его сопротивления сдвигу
процесс перемещения частиц наблюдается чаще, чем в карьерном
гравии, и протекает он весьма интенсивно.

§ 20.	Изменение фильтрационных свойств балластных
материалов в процессе эксплуатации

В требованиях, предъявляемых к балластному слою, указано,
что он должен хорошо пропускать или отводить воду и иметь ми-
нимальную водоудерживающую способность с тем, чтобы постоянно
7*	99
держать верхнее строение и основную площадку земляного полотна
в сухом состоянии. Как известно |1 I и 191, при увеличении влаж-
ности балласта значительно возрастает интенсивность накопления
остаточных деформаций в балластном слое, что приводит к увели-
чению объемов работ по исправлению пути по уровню, к повышению
расхода рабочей силы, а в ряде случаев и к ограничениям скоростей
движения поездов. Поэтому обеспечению быстрого отвода воды с пути
уделяется большое внимание.

Рис. 55. График зависимости коэффициента фильтрации
щебня фракции 25—70 мм от загрязнения частицами .ме-
нее 0,1 .ил при общем загрязнении и засорении частицами
менее 25 мм:

/-60%; 2-50%; J-40%; 4-30%

В процессе эксплуатации происходит загрязнение любого бал-
ластного материала, особенно в деятельном слое, что приводит
к ухудшению его фильтрационных свойств. Коэффициент фильтра-
ции балластного материала зависит от состава загрязнения и в пер-
вую очередь от содержания в составе загрязнения угля, пылеватых
и глинистых частиц. На рис. 55 приведен график зависимости коэф-
фициента фильтрации щебня фракции 25—70 мм от загрязнения его
частицами менее 0,1 .н.и и засорения частицами менее 25 мм в не-
угольных районах.

Из графика на рис. 55 видно, что коэффициент фильтрации зна-
чительно меняется в зависимости от соотношений в составе загряз-
нения частиц различных размеров. Так, при заполнении полностью
пустот в щебне частицами размером менее 25 л!.м коэффициент филь-
трации такого щебня уменьшается до 5 м/сутки при наличии в
составе загрязнения 10% частиц размером менее 0,1 ж.м. Если же
мелкий щебень еще не заполняет всех пустот в деятельном слое
щебня и не превышает 30% по весу, то при наличии в этом составе
даже 20% частиц размером менее 0,1 ,ч,и коэффициент фильтрации
превышает 100 м/сутки. В первом случае при ливне вода не ус-
100

левает уходить через балластный слой, задерживается в нем или
размывает его, так как для обеспечения отвода воды при ливне
коэффициент фильтрации должен быть не менее 7 м/сутки. Пу-
стоты в щебне нормальных размеров в данном случае заполнены
мелким щебнем и достаточно 5% пылеватых частиц для резкого
уменьшения коэффициента фильтрации щебня.

Рис. 57. Графики зависимости коэффициентов фильтрации (спло-
шная линия) и водоудержнвающей способности (пунктир) сред-
незернистого песчаного балласта от размеров и состава загряз-
нения

В угольных районах при содержании в составе загрязнения только
3,5% частиц размерами менее 0,1 мм коэффициент фильтрации не
превышает 5 м/сутки. Приведенные материалы свидетельствуют
о том, что в щебне фракций 40—70, 25—70 и 25—40 .нл< в процессе
эксплуатации не следует допускать накопления большого количест-
ва частиц размером менее 25 мм и размером менее 0,1 леи, так как
это ухудшает фильтрационные свойства щебня и вызывает частые
расстройства пути.

На рис. 56 приведены графики зависимости коэффициента
фильтрации щебня с покрывающим слоем от размеров и состава за-
грязнения частицами менее 0,1 мм. Из этого графика видно, что
щебень даже с пустотами, заполненными ракушкой, асбестовым или
песчаным балластом, фильтрует значительно лучше, чем один
покрывающий слой, так как полного заполнения пустот в щебне не
происходит ни при каком покрывающем слое. В случае загрязнения
102
покрывающего слоя до 15—20% он перестает фильтровать и требует
замены.

Из графиков также видно, что при загрязнении угольной пылью
ракушки или песка, заполняющего пустоты в щебне под покрываю-
щим слоем, фильтрация такого балласта значительно снижается.
Это указывает на то, что проникание засорителей как в покрываю-
щий слой, так и в щебень под ним допускать нельзя. Засори-
тели следует своевременно убирать с поверхности покрываю-
щего слоя.

На рис. 57 приведены графики зависимости коэффициентов
фильтрации и водоудерживающей способности среднезернистых
песчаных балластных материалов от размеров и состава за-
грязнения.

Из этих графиков видно, что состав загрязнения имеет боль-
шое влияние на величину коэффициента фильтрации. Так, например,
при одних и тех же размерах загрязнения, но при наличии в составе
загрязнения глинистых частиц коэффициент фильтрации снижается
примерно в 2 раза по сравнению с фильтрацией песка без загрязне-
ния глиной. Исходя из этого в технических условиях на песчаный
балласт содержание в составе загрязнения глинистых частиц огра-
ничено.

§ 21.	Основные причины расстройств балластного слоя
железнодорожного пут

Основными причинами расстройства балластного слоя являются
нарушения его прочности, устойчивости и размеров призмы, а также
равнопрочности и равноупругостн пути по протяжению.

Расстройства в балластном слое приводят к образованию нерав-
номерных осадок пути как в продольном, так и в поперечном направ-
лении; в отдельных случаях они могут достигать размеров, угрожаю-
щих безопасности движения поездов.

Нарушения прочности балластного слоя происходят в первую
очередь при недостатках в текущем содержании пути и балластной
призмы, а также при несоответствии рода балласта условиям экс-
плуатации, превышении допускаемых давлений на балласт, несоб-
людения требований, предъявляемых к балласту itb ГОСТу, уклад-
ке балласта без уплотнения при ремонтах пути и несвоевременном
выполнении работ по ремонту балластного слоя.

К недостаткам текущего содержания пути и балластной призмы
относятся нарушения установленных норм содержания всех эле-
ментов пути. Особое внимание следует уделять содержанию призмы
в соответствии с установленными размерами и в чистоте, водоотво-
дов в полной исправности с обеспечением равноупругостн пути в
течение всего периода эксплуатации пути.

Необходимо своевременно убирать с поверхности призмы засо-
рители и в первую очередь пылеватые частицы, приносимые на путь
ветрами с прилегающих к железной дороге полей. В местах загряз-
нения балластного слоя пыльными бурями вдоль железной дороги
рекомендуется устраивать полосы живой защиты по типу снегоза-
щитных посадок.

Нарушения размеров призмы балластного слоя происходят при
их несоответствии условиям эксплуатации, несоблюдении норм за-
паса балласта на осадку при уплотнении, нарушениях технических
требований по применению типовых поперечных профилей в различ-
ных условиях эксплуатации, недостаточной ширине земляного
полотна и по другим причинам, указанным выше при рассмотре-
нии вопроса нарушений прочности балластного слоя.

Нарушение равноупругости пути происходит в первую очередь
при изменениях равнопрочиости элементов пути по его протяжению
и в поперечном направлении, например из-за наличия стыков рель-
сов, применения разнотипных шпал, отступлений в расстояниях
между шпалами, наличия перекосов и отрясений шпал, применения
разнозернистого щебня или другого материала с различными раз-
мерами зерен, а также при частичных исправлениях пути по уровню,
различной высоте выправки просадок пути, подсыпке мелкого
щебня на щебень нормальных размеров, смешения щебня различных
пород и прочности, при неравномерном промерзании и оттаивании
балласта, при нарушениях прочности балластного слоя, размеров
его призмы и многих других причинах.

Равноупругин во всех сечениях путь очень устойчив и обеспе-
чивает высокие скорости движения поездов. Однако при нарушении
равноупругости пути, т. е. при наличии в пути неровностей, при
движении поездов возникают дополнительные силы давления колес
на рельсы, которые приводят к увеличению накопления остаточных
деформаций в пути и сокращению скоростей движения поездов. Ис-
следованиями неравноупругости пути [20] установлено, что среднее
изменение модуля упругости в соседних шпальных ящиках равня-
лось 35—40 кГ смг, максимальное 170 кГ/см*. При нагрузке на
колесо 10 Т средняя величина уклона динамического профиля ока-
зывается равной 0,0005. Если упругие просадки соседних шпал будут
иметь разницу 1,5 .и .и, то при расстоянии между шпалами 55 см
величина уклонов этого профиля будет составлять 0,003. По исследо-
ваниям канд. техн, наук Е. М. Бромберга, величина таких мест-
ных уклонов с учетом потайных толчков может достигать 0,004.

Динамическое давление колеса на рельс возрастает с увеличением
местного динамического уклона, особенно с увеличением жесткости
основания 1211. Поэтому в зимних условиях динамическое воздей-
ствие на путь увеличивается, что необходимо учитывать при замер-
зании загрязненного щебеночного балласта. Дополнительное дина-
мическое давление от подвижного состава на запущенном пути будет
примерно в 2 раза больше, чем на пути с нормальным его содержа-
нием. Это указывает на то, что накопление остаточных деформаций
в пути при несвоевременном выполнении ремонтных работ или не-
удовлетворительном текущем содержании пути в местах даже с не-
большими динамическими уклонами возрастает в 2 раза и более.
104
Следует сказать, что динамические неровности в пути возрастают
с увеличением срока работы пути после ремонта, при этом одно-
временно увеличивается протяжение пути с такими неровностями.

Таким образом, для обеспечения большей устойчивости пути
необходимо не допускать нарушений прочности балластного слоя,
размеров его призмы и неравноупругости пути.

§ 22.	Устойчивость пути на различных балластах

Главная функция балласта, находящегося непосредственно под
шпалой в деятельном слое, заключается в передаче различных дина-
мических нагрузок при любых климатических и атмосферных усло-
виях без перемещения частиц в этом слое или с минимальным пере-
мещением частиц на грузонапряженных линиях. Только при этом
условии обеспечивается устойчивость пути на длительный срок и не
будет частого образования корыт вокруг шпал с интенсивным загряз-
нением балласта. Из этого следует, что наибольшая устойчивость
пути достигается при балласте из таких материалов, которые обла-
дают большими силами сопротивления сдвигу (перемещениям час-
тиц), т. е. материалов, у которых при одинаковых условиях эксплуа-
тации деятельный слой распространяется на меньшую глубину под
шпалой.

В щебеночном балласте при нормальном его содержании остаточ-
ные деформации незначительны. Удельное протяжение пути,
требующее исправления по уровню на щебне, составляет на каждом
километре от 0,02 до 0,05 км на 1 млн. т брутто грузооборота.Удель-
ное протяжение исправления пути по уровню при загрязнении
щебня увеличивается и достигает на 1 клг в отдельных случаях
0,15 км на 1 млн. т брутто грузооборота.

Удельное протяжение исправления пути по уровню обусловлено
типом верхнего строения пути, прочностью камня, из которого при-
готовлен щебень, и размером щебня. Так, например, удельное про-
тяжение исправления при щебне фракции 40—70 мм примерно на
20%, а при щебне фракции 25—40 .«.и на 10% меньше, чем при щебне
фракции 25—70 лом.

Эго объясняется тем, что при щебне фракции 25—70 лья осадка
пути происходит неравномерно и в больших размерах. Лаборатор-
ные исследования (91 на стенде конструкции автора и Л. В. Тулу-
пова показали, что накопление остаточных деформаций при щебне
с размерами частиц 40—70 леи происходит на 15—20"» менее интен-
сивно по сравнению со щебнем фракции 25—70 льи.

При сортированном гравии удельное протяжение исправле-
ния пути по уровню зависит от гранулометрического состава гра-
вия и количества содержания в нем дробленых частиц. Как и при
карьерном гравии, оно колеблется от 0,06 до 0,15 кл« на 1 млн. т
брутто.

Удельное протяжение исправления пути по уровню на песчаном
балласте колеблется от 0,07 до 0,3 км на 1 млн. т брутто грузооборо-
те
та в зависимости от формы частиц, их крупности, конструкции верх-
него строения пути и динамических воздействий. На отдельных
участках пути, уложенных на песках с окатанной формой частиц,
из-за отрясения шпал и просадок приходилось выдавать предупреж-
дения о снижении скоростей движения поездов на 5—10-й день
после капитального ремонта, а при мелкозернистых песках в сухое
время года нередко весь путь имел массовое отрясение шпал через
две недели после ремонта.

Глава V

ТЕКУЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ

§ 23.	Основные положения текущего содержания
балластного слоя

Главной задачей ведения путевого хозяйства является непрерыв-
ное содержание пути в исправном состоянии. Эго достигается пра-
вильной организацией текущего содержания пути и выполнением
в установленные сроки ремонтов в соответствии с классификацией
путевых работ как по объему, так и по качеству их выполнения.

Хорошие результаты при текущем содержании пути дости-
гаются только при условии предупреждения появления неисправ-
ностей. Сроки службы всех элементов верхнего строения пути, если
они доброкачественны и уложены в соответствии с установленными
правилами, в первую очередь зависят от состояния и содержания
балластного слоя. Даже незначительные нарушения в балластном
слое, если они своевременно не устранены, создают неравнопрочность
и неравноупругость пути, которые приводят к большим дополни-
тельным объемам работ по текущему содержанию, сокращают сроки
службы элементов пути и подвижного состава, а во многих случаях
ухудшают эксплуатационную работу железных дорог, т. е. приводят
к сокращениям скоростей и задержкам в движении поездов.

Для обеспечения большей устойчивости пути целесообразно
периодически производить уборку засорителей с поверхности
призмы. Весной перед оттаиванием с балластной призмы следует
удалять снег вместе с засорителями, которые накапливаются в
большом количестве на пути за зимний период, чтобы не допус-
тить их проникания в балластный слой при таянии снега. В после-
дующем весной и осенью необходимо производить генеральные,
а через квартал текущие уборки засорителей с поверхности призмы.

Одновременно с этим требуется выполнять работы по заправке
балластной призмы, приведению ее в соответствие с установленными
размерами. Остальные работы по содержанию балластного слоя раз-
деляются на неотложные, к которым относятся все работы по устра-
нению образовавшихся отступлений и предупреждению появления
106
в пути неисправностей сверх установленных норм, и планово-пре-
дупредительные, которые выполняются для обеспечения равноупру-
гостн пути и повышения устойчивости балластного слоя.

Таким образом, основой текущего содержания балластного слоя
является предупреждение появления его расстройств, обеспечение
равномерного накопления остаточных деформаций и немедленное
устранение всех образовавшихся отступлений как в продольном,
так и в поперечном направлении от профиля линии равномерной
осадки. Несвоевременное устранение отступлений в балластном
слое приводит к преждевременному износу других элементов пути
и в первую очередь рельсов.

Несвоевременное выполнение ремонтов балластного слоя ослож-
няет текущее содержание пути, так как при чрезмерно загрязненном
балласте требуется выполнять в 2—3 раза больший объем работ по
исправлению пути, ускоряет износ элементов верхнего строения пути,
что в свою очередь ускоряет процесс нарушения устойчивости пути.

Последующее содержание пути в таких случаях затрудняется
даже при своевременно выполненном ремонте пути, так как из-за
несвоевременного устранения отступлений в балластном слое рель-
сы получают прогиб в стыках, а шпалы — большой механический
износ. При большом механическом износе шпалы дают большой
прогиб и давление на балласт передается через меньшую площадь.

Для равномерного накопления остаточных деформаций в балласт-
ном слое необходимо, во-первых, соответствие размеров профиля
призмы и типа верхнего строения пути условиям эксплуатации,
а во-вторых, исключение частичных выправок пути, т. е. такое по-
вышение устойчивости пути, которое давало бы возможность ра-
ботать балластному слою между ремонтами без его нарушения или
же с самыми минимальными объемами выправочных работ.

Отрясение шпал вызывает быстрое загрязнение деятельного
балластного слоя и является весьма опасным дефектом. Особенно
опасны односторонние отрясения шпал. Насколько опасен этот де-
фект, можно судить по величине потайных толчков, которые обра-
зуются при различной степени отрясения шпал (табл. 23). Отрясе-
пне шпал недопустимо ни при каких условиях, поэтому надо свое-
временно принимать меры к предупреждению этого опасного явле-
ния.

Таблица 23

Просадки шпалы под подвижной нагрузкой в мм

Подвижна* нагрузка	Степень отрясения шпалы			
	Неотрясеаная	Слабо отрясенная	Средне от рясенная	Сильно отрясенная
Вагон четырехосный . . Вагон двухосный . . . Величина	потайного  толчка 		4—4,5  3,5	5—6 5  1—1,5	9,5—10,5 9—9,5  5—6	IS—18.5 15,5—17,5  14—15
Для быстрого отвода воды и уменьшения накопления остаточных
деформаций весь балластный слой должен содержаться в чистоте.

На работы, связанные с расстройствами балластного слоя, рас-
ходуется от 50 до 70% затрат труда, разрешаемых на текущее содер-
жание пути. При этом около 30% затрат расходуется только на
работы, связанные с исправлением пути по уровню. Это указывает
на то, что устранению причин расстройств балластного слоя не
уделено еще должного внимания.

Таким образом, текущее содержание балластного слоя заклю-
чается в том, чтобы в любых условиях содержать его в состоянии,
обеспечивающем длительную устойчивость и исправную работу
всего пути.

§ 24.	Износ различных балластных материалов

Износ балластных материалов в пути представляет собой процесс
постепенного их разрушения, засорения и загрязнения в зависимости
от целого ряда факторов, которые в конечном итоге приводят эти
материалы в состояние, исключающее их дальнейшее использование
по прямому назначению. Износ щебня определяется по накоплению
в нем частиц размером менее 25 мм для щебня с размерами зерен
больше этого размера, частиц размером менее 15 леи для щебня
размером 15—40 и 15—25 льи, частиц размером менее 7 млг для
щебня размером 7—25 леи при одновременном накоплении в щебне
всех размеров частиц мельче 0,1 мм.

Износ всех остальных балластных материалов определяется по
накоплению в них частиц мельче 0,1 ,илг. Допускаемые нормы износа
балластных материалов приведены в табл. 24.

Таблиц а 24

Нормы допускаемого засорения и загрязнения балластных материалов

Балластные материалы

_	; Предельная норма в %

Размеры частиц засорения r по весу г

Щебень фракций -10—70,
25-70 и 25 40 мм

Мельче 25 я,ч

Щебень фракции 15—40
и 15—25 .н.м

Щебень фракции 7—25лм

Сортированный гравий

Ракушка

Карьерный гравий, пе-
сок; щебень с покры-
тием (комбинирован-
ный балласт)

В том числе мельче 0,1 .и.и
Мельче 15 мм

В том числе мельче 0,1 о
Мельче 7 мм

В том числе мельче 0,1 мм
Мельче 5 л.«

В том числе 0,1 мм
Мельче 0.1 .из»

»	0,1 »

В районах интенсив-
ного загрязнения
углем, рудой и тор-
фом — 30. в осталь-
ных районах —
35-40

5
20-25
3-5
20-25

20-25
3-5
20
15
Степень разрушения самого материала балласта зависит от его
прочности и размеров частиц, а также от типа верхнего строения
пути, грузонапряженности, нагрузки на ось подвижного состава и
скорости движения поездов.

Наиболее интенсивное загрязнение щебеночного балласта по-
сторонними засорителями происходит в основном на главных
путях грузонапряжеиных линий, на станционных путях с большой
маневровой работой, а также на стрелочных переводах этих станции,
в районах близкого расположения (до 100—200 кл), от мест погрузки
сыпучих грузов: угля, руды или торфа — и независимо от этих
расстояний после сортировочных станций, на которых производит-
ся большая маневровая работа по переформированию маршрутов
с сыпучими грузами, на главных путях, расположенных в районах
образования пыльных бурь или в местах систематического приме-
нения песка из песочниц локомотивов.

На участках, на которых загрязнение щебня происходит одно-
временно по ряду причин, интенсивность его загрязнения значи-
тельно увеличивается. Кроме того, интенсивность загрязнения щеб-
ня зависит от района расположения линии по климатическим усло-
виям, грузонапряженности линий — типа верхнего строения пути,
защиты пути от ветров, объемов перевозок сыпучих грузов в общем
грузообороте линии, скоростей движения поездов. Поэтому на ли-
ниях с массовыми перевозками сыпучих грузов имеются участки
с весьма интенсивным загрязнением щебня и участки, на которых
работы по ремонту пути производятся в сроки, установленные для
участков без интенсивного загрязнения щебня.

Из всех участков с интенсивным загрязнением щебня преобла-
дающими (окаю 90%) являются участки, загрязняемые сыпучими
грузами. Участков с загрязнением щебня пыльными бурями и
песчаной пылью из песочниц локомотивов немного, но засоряются
они интенсивно. Для песочниц локомотивов ежегодно расходуется
окаю 1,3 млн. ма тонкозернистого песка; применяется он на корот-
ких протяжениях н преимущественно на подъемах.

На участках самого интенсивного загрязнения щебня сыпучими
грузами при щебне твердых пород с размерами частиц 25 -7О.нл< засо-
рение этими грузами и посторонними засорителями составляет при-
мерно 75%, а в остальных районах окаю 50% общего засорения щеб-
ня. При этом загрязнение щебня происходит примерно на 50% от ссы-
пания грузов на путь и на 50% от их пыления и оседания пыли па путь.

В районах интенсивного загрязнения щебня на каждом кило-
метре в течение одного-двух лет в пустотах щебня откладывается
около 400 гп засорителей преимущественно из мелких сыпучих
грузов, что наносит огромный ущерб государству с точки зрения
потерь народнохозяйственных грузов, порчи пути и ухудшения
эксплуатационной работы железных дорог на этих участках.

Износ щебня в значительной мерс зависит от размеров частиц и
прочности щебня. Для иллюстрации этого на рис. 58 приведены
графики износа щебня различных фракций на грузонапряженном
109


по
участке при рельсах типа Р50 и эпюре шпал 1 840 шт!км. За 4 года
интенсивность загрязнения, но средним данным, составляла в оди-
наковых условиях эксплуатации при щебне фракций 25—70 мн —
0,33%, 40—70 лен — 0,1% и 25—40 леи — 0,49% на 1 млн. тбрутто
грузооборота. При этом в составе загрязнения частиц размером
3—25 мм было в щебне фракций 25—70 .м.м — 0,1 %, 40 70 лен —
0,03% и 25—40 леи — 0,18%. Таким образом, количество этих час-
тиц в общем составе загрязнения было при всех размерах щебня
равно примерно 30%. По средним показателям загрязнение щебня
фракции 25—70 леи было почти в 3 раза, а щебня фракции 25—40 мм
примерно в 5 раз больше, а по максимальным показателям — соот-
ветственно в 2 и 3 раза больше, чем щебня фракции 40—70 мм.

Объясняется это тем, что при щебне фракции 40 70л(.и в связи
с его большей устойчивостью производилось меньше работ по исправ-
лению пути по уровню и пустоты его были заполнены засорителями
не полностью. При щебне фракции 25—70 лгм пустоты были запол-
нены в большей степени, а при щебне фракции 25—40 мм — в еще
большей степени и в деятельном слое зерна щебня были разъединены
окружающей их массой грязи. Таким образом, загрязнение щебня
приводит к разъединению его зерен и он по несущей способности
при этом теряет все свои преимущества. Поэтому нельзя допускать
загрязнения щебня, особенно сверх установленных норм.

Для иллюстрации на рис. 59 приведены графики накопления за-
сорителей в различных сечениях призмы при щебне, близком по
размерам к фракции 40—70 лея, на грузонапряженном участке с ин-
тенсивным загрязнением щебня углем. Из этого рисунка видно, что
в верхнем слое в шпальных ящиках, под шпалами на глубине до
10 см и более 10 см накапливались засорители всех размеров: менее
25 ми, менее 3 мм и менее 0,1 льи. В шпальных ящиках ниже подошвы
шпал количество засорителей все время менялось в связи с выпол-
нением работ по подбивке шпал. Непосредственно под шпалой на
глубине более 10 см заметно более интенсивное накопление засори-
телей, так как при этом щебне оно шло снизу вверх.

На рис. 60 приведен график накопления засорителей в щебне с по-
крывающим слоем, проработавшим на грузонапряженном участке
с интенсивным загрязнением балластного слоя 7 лет. Из этого ри-
сунка видно, что интенсивное накопление засорителей с размером
частиц менее 25 мм наблюдалось в первый год в связи с выправкой
пути по уровню — подбивкой щебня под шпалы. В остальные годы
накопление засорителей в призме было незначительным, а по срав-
нению с загрязнением щебня оно было меньше почти в 7 раз. , ।

Накопление частиц размерами менее 0,1 ми в призме наблюда-
лось, но это вызывалось несвоевременной уборкой засорителей с по-
верхности призмы. Накопление засорителей на 1 млн. tn брутто
пропущенного груза за 7 лет составило всего: частиц размерами
3—25 мм — 0,01%; частиц размерами менее 0,1 ми — под шпалой
в среднем О,О15?6; максимально — 0,03%; по всем сечениям в сред-
нем — 0,01 %, максимально — 0,02%.
hаноп/ienut частиц размером меню О,'

Рис. 59. График износа щебня, близкого к фракции 40—70 мм, на грузонапряженном участке по
сечениям призмы
На рнс. 61 для иллюстрации приведены графики накопления
засорителей размерами менее 25 -ч.м, менее 3 лл и менее 0,1 мм по
сечениям призмы на этом участке за весь период работы. Из этого
рисунка видно, что в шпальном ящике и под шпалами наблюдалось
накопление частиц размерами менее 0.1 льм. При большом загрязне-
нии покрывающего слоя в ящике под шпалами загрязнение в срсд-

летний срок службы (пунктиром показаны средине значения,
сплошном линией — максимальные). Для первого года содержа-
ние в щебне мелких частиц дано с учетом просыпавшихся в
пустоты щебня из покрывающего слоя при укладке

нем не превышало за весь период 3% по весу. Под отдельными
отрясенными шпалами загрязнение за семь лет достигло 6% по весу.

Интенсивность загрязнения щебня определяется с учетом его
деятельного слоя, иначе для щебня, загрязненного только в верх-
нем слое, учет всех сечений привел бы к заниженному показателю
интенсивности его загрязнения. По одному верхнему слою также
нельзя определять интенсивность загрязнения, так как в этом слу-
чае щебень с размерами частиц 40—70 л<-« имел бы значительный
период нулевую степень загрязнения, а на самом деле в призме на-
копление засорителей идет снизу.

Ниже в табл. 25 приведены показатели интенсивности загряз-
нения деятельного слоя щебня различных фракций и прочности
при толщине его под шпалой 25 см на различных расстояниях от

8 Зав. 946	U3


'?33

1





я

3

Накопление частиц размером менее 0,1нн

х

t

1  

X

Е

Е

 11



J

f

L-dU



ч
6?
h

f s

S3

9

< э

И

3



я

I

3

3
сх

* -.

о 3

к с
= V
*8 х

5=
и
п £



СЗ «т»

2 *
° ч

И

х

8
мест погрузки сыпучих грузов, при тяжелом и нормальном типах
верхнего строения пути, на участках с преимущественным грузовым
движением поездов, при скорости движения поездов от 50 до 100 км/ч,
в средней климатической зоне при влажном состоянии бал-
ласта в течение 85 дней в году (в среднем), на участках, незащищен-
ных лесозащитными посадками, при направлении ветра к пути под
углом примерно 30й и при объеме перевозок угольных маршрутов,
равном 50—75% грузооборота.

При определении показателей интенсивности загрязнения дея-
тельного слоя щебня в табл. 25 были приняты одинаковые объемы
работ по исправлению пути по уровню на различных расстояниях
участков от мест погрузки угля, так как износ щебня рассматри-

Таблина 25

Интенсивность загрязнения деятельного слоя щебня частицами													мельче	
	25 мм на		млн. т брутто грузооборота							» %	по весу			
ОС я			Расстояние от мест погрузки сыпучих грузов в км											
5я я °	5	О с		до	100			100	-200		более 200			
и и л	<Я						3	а с о	Р и	Г с л	И			
														
° и „		а	. 2	6			1 . 2	6			. 3			
грхпс тип шпа	*  я ж	ос	е сы- груз	«8 А  о; -	С= -а		е сы- груэ	с эас  1	>S -3		eAdj ПЭ 9	я  ф ф t		
мл ш ути, пора	X я а	Я  о? °* а	i|	= я о	елки ебен]	О ф	1?	рочи 1ТСЛ1	елки ебеш	о ф	елки Пне	Г G. е о	ж -	О ф
Н с А	е	cS	< с	С а.	Z3		1 с	Eft	SH	са	Se	с И	£3	аз
	25—70	75	0.3	0,02	0,03	0,35	0,15	0,02	0,03	0,20	0,10	0,02	0,03 0,15	
га ©  С ТГ	40-70	75	0,14	0.02	0,02	0,18	0,07	0.02	0,02	0,11	0,05	0,02	0.02	0,09
X® н	25—40	75	0,46	0.02	0,05	0,53	0,23	0,02	0,05	0,30	0,15	0,02	0,05	0,22
3 5 о 2 х	25—70	50-75	0,3	0,02	0,06	0,38	0,15	0,02	0,06	0,23	0,10	0,02	0,06	0,18
елый, pe.ii эпюра ш шт!>	40—70	50-75	0,14	0,02	0.03	0.19 0,07		0,02	0,03	0,12	0,05	0,02	0,03 0,10	
	2.5—40	50-75	0,46	0,02	0,09	0,57	0,23	0,02	0,09	0,34	0,15	0,02	0,09	0,26
	25—70	40-50	0,3	0.02	0,11	0,43	0,15	0,02	0,11	0.28	0,10	0,02	0.11 0,23	
Тяж Р65,	40—70	40—50	0,14	0.02	0,06	0,22	0,07	0,02	0,06	0,15	0,05	0,02	0,06'0,13	
	25—40	40—50	0,46	0,02	0,16	0,64	0,23	0,02	0,16	0,41	0,15	0,02	0,160,33	
га Е	25-70	75	0,3	0,02	0.06	0.38	0,15	0,02	0,06	0,23	0.10	0,02	0,06	0,18
£ о	40—70	75	0,14	0,02	0,03	0,19	0,07	0,02	0,03	0,12	0,05	0,02	0,03 0,10	
рельсы  пал 1 84  L4	25-40	75	0,46	0,02	0,09	0,57	0,23	0,02	0,09	0,34	0,15	0,02	0,090,26	
	25—7о1тО—75		0.3 '	0,02 0,11		0,43	0,15	0,02	0,11	0,28	0,10	0,02	0.11	0,23
-3>	40—70 50—75		0.14	0,02 0.06		0,22	0,07	0.02	0.06	0,15	0,05	0,02	0,06 0,13	
® о	25—40	50—75	0,46	0,02'0,16		0,64	0,23	0,02	0,16	0,41	0,15	0,02	0,16 0,33	
U5 - га л	25—70	10—50	о,з	0,02	0,16	0,48	0,15	О.О2'	0,16	0.33	0,10	0.02	0.16	0,28
	40—70	40—50	J, 14 0,02		0.08	0,24	0.07	0.02	0.08	0.17	0,05	0,02	0,08 0,15	
хв.	25—40	10-50	0,46'0,02		0,24	0,72	0.23	0,02	0.24	0.49	0,15	0.02	0.240,41	
вался за период его работы в пути при загрязнении не более допу-
скаемой нормы. Поэтому интенсивность износа щебня при подбивках
шпал принята одинаковой для всех районов.

Из табл. 25 видно, что удельный вес посторонних засорителей при
рельсах типа Р50 в районах интенсивного загрязнения щебня со-
ставляет приблизительно 75%, а в районах без интенсивного загряз-
нения — 50% общего состава загрязнения. При рельсах типа Р65
удельный вес посторонних засорителей увеличивается соответствен-
но до 84 и 80% за счет снижения мелких частиц от разрушения
щебня при этих рельсах. Увеличение мощности рельсов в районах
интенсивного загрязнения щебня уменьшает загрязнение его при-
мерно на 10%, а в остальных районах — на 18%.

Повышение прочности щебня уменьшает загрязнение его в райо-
нах, близких к местам погрузки сыпучих грузов, при рельсах типа
Р65 на 10—20% и при рельсах типа Р50 на 13—27%. В остальных
районах за счет повышения прочности щебня может быть достигнуто
уменьшение засорения щебня соответственно на 20—50 и 28— 55%.

Наибольшее снижение интенсивности загрязнения щебня при
одинаковых условиях эксплуатации достигается изменением грану-
лометрического состава щебня. Так, при укладке щебня фракции
40—70 леи вместо фракции 25—70 мм интенсивность загрязнения
щебня в деятельном слое уменьшается в 2 раза, а вместо фракции
25—40 .и.ч — в 3 раза. Эти данные были проверены на четырех до-
рогах, и во всех случаях получено значительное снижение интенсив-
ности загрязнения щебня в деятельном слое призмы.

Таким образом, увеличением мощности верхнего строения пути —
укладкой рельсов типа Р65 и щебня повышенной прочности фракции
40—70 .ч.н — возможно уменьшить интенсивность загрязнения щеб-
ня по сравнению с его загрязнением при щебне мягких пород фрак-
ции 25—70 мм и рельсах Р50 в 2,7 раза, а по сравнению со щебнем
фракции 25—40 льч — в 4 раза.

При увеличении толщины слоя щебня под шпалой интенсивность
его загрязнения снижается. Особенно это заметно при щебне фрак-
ции 40—70 льи, так как накопление засорителей в нем идет снизу
вверх. При увеличении толщины слоя щебня под шпалой показате-
ли интенсивности загрязнения щебня, приведенные в табл. 25,
снижаются в соответствии с коэффициентами, приведенными
в табл. 26.

Однако перечисленные меры только уменьшают загрязнение
щебня. Поэтому наряду с обязательным применением этих мер
должны проводиться мероприятия по уменьшению потерь сыпучих
грузов и по предохранению щебня от загрязнения устройством защит-
ных покрытий из сыпучих материалов с предотвращением их пыле-
ния и выдувания закреплением битумными и другими эмульсиями.

Асбестовый балласт имеет низкую интенсивность загрязнения
(табл. 27), и применение его на участках перевозки сыпучих грузов
весьма целесообразно, особенно в качестве покрывающего слоя на
щебне.
Коэффициент влияния толщины
щебня на интенсивность
его загрязнения

Толщина слоя щеб- ня под шпалой в см	Фракции путевого щебня н мм		
	40-70	25-70	25-40
25	1	1	1
30	0.85	0,90	0,95
35	0,75	0.85	0.90

Интенсивность загрязнения асбес-
тового балласта на 1 млн.т брутто
при рельсах типа Р50 и эпюре шпал
1 840 тгп км

Расстояние от мест
погрузки сыпучих
грузов В Л Ai

До 100
100-200

Более 200

Загрязнение час-
тицами менее
0.1 мм о %

0.09

0.05

0.03

Карьерный гравии, ракушка и песчаный балласт применяют
в районах, удаленных от мест погрузки угля, руды и торфа, из-за
быстрого их загрязнения «деятельном слое (табл. 28). Не загрязня-
ются они только в том случае, если частицы их не перемещаются,
т. е. не находятся в зоне деятельного слоя призмы. Сравнивать интен-
сивность загрязнения щебня с интенсивностью загрязнения асбеста
или песчаного балласта нельзя, так как интенсивность загрязнения
у этих материалов имеет различную размерность: у щебня она опре-
деляется по накоплению частиц размерами менее 25 лш вместе с час-
тицами .мельче 0,1 лис, а у асбестового н песчаного балластов —
по накоплению частиц только мельче 0,1 лис, более крупные в них
почти не проникают. Накопление частиц мельче 0,1 лслс, т. е. загряз-
нение в щебне, составляет примерно 15—25% общего процента его

загрязнения.

Сравниваться со щебнем эти материалы могут только по нормам
периодичности между ремонтами. Периодичность же между ремон-
тами у песчаного балласта, уложенного в угольных районах, при
одних и тех же условиях эксплуатации меньше, чем у щебеночного
балласта. Иначе был бы прямой смысл переходить в таких районах
на песчаный балласт вместо щебня.

Таблица 28

Интенсивность загрязнения карьерного гравия, песка, ракушки в % по весу
на I млн. т брутто грузооборота на участках, расположенных дальше
200 км от места погрузки сыпучих грузов

Тип рельсов	Эпюрл шпал в шт/км	Карьерный ГрайнЛ	Ракушки	Среднезернисты Л песок
Р50	1 840	0,05	0,05	.0,07
Р43	1 840	0,06	0,07	0,10

Асбестовый балласт и ракушку целесообразно применять в виде
покрывающего слоя-фильтра па щебне. Щебеночный балласт имеет
самую высокую несущую способность по сравнению со всеми дру-
гими видами балласта, и продление срока его службы диктуется тех-
нико-экономическими соображениями, а не тем, что он в деятель-
ном слое якобы загрязняется быстрее, чем песчаный балласт.
§ 25.	Определение периодов между ремонтами и нормы
периодичности ремонта балластного слоя

Период между ремонтами балластного слоя в годах (L) можно
определить по норме пропуска тоннажа за период между ремонтами
и грузонапряженности линии по следующей формуле:

L = $ лет’ (16)

где Г — межремонтный тоннаж по ремонту балластного слоя
в млн. т брутто;

Q — грузонапряженность линии в млн. /пкм/к.м брутто в год.

Средний ремонт пути заключается главным образом в ремонте
балластного слоя и назначается при предельно допускаемом его
загрязнении в деятельном слое. Высота деятельного слоя различна
и зависит от рода балласта, размеров частиц, способов исправления
пути по уровню и т. д. При щебне средний ремонт пути выполняется
с очисткой щебня па полный слой, так как интенсивность загрязне-
ния в деятельном слое связана с общей толщиной щебня под шпалой.
При карьерном гравии, асбестовом балласте, ракушке и песчаном
балласте при среднем ремонте заменяется только верхний слоя бал-
ласта под шпалами на глубину 10—15 см в зависимости от высоты
деятельного слоя призмы.

Подъемочный ремонт, как известно, назначается по состоянию
пути для обеспечения его равноупругостн в периоды между сред-
ними или средним и капитальным ремонтами пути. Очистка балласта
выполняется при этом только как сопутствующая работа и только
в необходимых случаях в отдельных местах.

Межремонтный тоннаж по ремонту балластного слоя Т при всех
видах балласта можно определить по формуле

„ D — d ,

Т -------- млн. m брутто,	(17)

СК

где D — допускаемый процент засорения и загрязнения балластного
материала в деятельном слое при эксплуатации пути в %
по весу;

d — засорение и загрязнение балластного материала в началь-
ный период — перед укладкой в путь в % по весу;

с — интенсивность засорения и загрязнения различных бал-
ластных материалов в деятельном слое в % по весу на
1 млн. m брутто грузооборота при рассматриваемых усло-
виях эксплуатации;

к — коэффициент уменьшения показателя интенсивности засо-
рения и загрязнения балластного материала (с) в связи с пе-
риодическим производством подъе.мочного ремонта пути.
Этот коэффициент применяется в тех случаях, когда при
подъемочном ремонте производится сплошная подъемка
н подбивка всех шпал с добавлением нового щебня. В та-
ких случаях коэффициент к берется меньше 1, а во всех
118 остальных случаях — равным 1.
По формуле (17), пользуясь данными интенсивности износа бал-
ластных материалов и допускаемыми нормами их засорения и за-
грязнения, для среднесетевых условий были определены нормы меж-
ремонтного тоннажа по ремонту балластного слоя.

На основании опыта эксплуатации установлено, что норма пе-
риодичности для подъемочного ремонта равна примерно 0,6 нормы
периодичности среднего ремонта пути, за исключением случаев,
когда подъемочнын ремонт назначается раньше для повышения
устойчивости и продления срока работы балласта в пути. Таким
образом, подъемочнын ремонт назначается примерно в середине
интервала между капитальным и средним ремонтами для восстанов-
ления и обеспечения равноупругости пути (табл. 29). Поэтому за-
мена подъемочнын ремонтом среднего ремонта недопустима, а также
недопустимо расстройство всего балластного слоя при подъемочном
ремонте, так как это приводит к длительному периоду стабилизации
пути и преждевременному выходу из строя его элементов.

На главных путях с нетиповым верхним строением (табл. 30)
периоды между ремонтами значительно выше при щебне, асбесто-
вом балласте, сортированном гравии, карьерном гравии и ракушке
по сравнению с нормами периодичности при песчаном балласте.
Поэтому основной задачей на этих линиях является замена пес-
чаного балласта на балласты с более высокой несущей спо-
собностью.

В табл. 31 приведены среднесетевые нормы периодичности ре-
монтов пути на станционных путях. На основе среднесетевых норм
периодичности ремонта балластного слоя (см. табл. 29, 30, 31)
устанавливаются нормы периодичности ремонтов пути для каждого
участка отдельно с учетом местных условий.

Потребные объемы работ по подъемочному и среднему ремонту
пути определяются после распределения длины главных и станцион-
ных путей каждого направления на участки с различными типами
верхнего строения (в соответствии с характеристиками пути и грузо-
напряженностью, приведенными в табл. 29, 30 и 31).

Количество километров, подлежащих среднему ремонту на каж-
дом участке (Оср), может быть определено по следующей формуле:

Огр = 2^-Ок км,	(18)

1 ср

где П — развернутая длина участка пути с определенным типом
верхнего строения и грузонапряженностью в кл;

Q — грузонапряженность на данном участке в млн. ткм/км
брутто в год;

Тср — межремонтный тоннаж в млн. т брутто для среднего
ремонта при данном типе верхнего строения пути (по
табл. 29, 30 и 31);

Ок — развернутая длина пути на этом участке, на которой
будет произведен капитальный ремонт в текущем году,
в км.
. Среднесегевые нормы периодичности ремонтов пути на главных путях
с типовым верхним строением

Тил верхнего строения путл	Тип рельсов	Род балласта	Периодичность ремонтов в мли. m брутто (взрастаю- щим итогом)		
			Полномочный  ремонт	Сред- ннй ре- монт	Капи- таль- ный ремонт
1 особо тяжелый	Р75	—	Производится по особым указаниям МПС		
II тяжелый	Р65	Щебень, сортированный гравий, асбестовый балласт	150; 400	280	51Ю
111 нормаль-	Р50	То же	110; 280	200	350
ный		Карьерный гравий н ра- кушка	80; 150; 290	210	350
	Р75 перело- женные	Щебень, сортированный гравий, асбестовый балласт  Карьерный гравий и ра- кушка	150  100; 180; 350	280  260	4С0  400
	Р65 перело- женные	Щебень, сортированный гравий, асбестовый балласт  Карьерный гравий н ра- кушка	100  80; 150	200  210	280  290
	Р50 перело- женные	Щебень, сортированный гравий, асбестовый балласт, карьерный гравий, ракушка	70; 190	130	190

Примечания. I. При определении периодов между средними и подъ-
емочными ремонтами пути должна приниматься фактическая грузонапряженность
• нс менее 10 млн. ткм/км брутто на один путь в год. При этом во всех слу-
чаях подъсмочный или средний ремонт должен производиться не реже одного ра-
за в 5 лет.

2.	При нормальном типе верхнего строения и щгбне прочных пород нормы
периодичности среднего и подъемочиого ремонта должны быть увеличены, а при
щебне слабых пород уменьшены на 10—15%.

3.	Для участков, не имеющих покрытия и расположенных на расстоянии ме-
нее 200 км от места погрузки угольных, рудных и торфяных маршрутов, когда
перевозки указанных грузов составляют ие менее 25% общего грузооборота,
нормы периодичности с реднего и подъемочиого ремонта должны быть уменьше-
ны на 10—20%.

Количество километров, подлежащих подъемочному ремонту
на каждом участке определяется по следующей формуле:

0„ = Ф? - (0к + Оср) Mi,	(19)

* II

где Тп — межремонтный тоннаж в млн. m брутто для подъ-
емочного ремонта при данном типе верхнего строения
пути (по табл. 29, 30 и 31);

0к и 0ср — развернутая длина пути на этом участке, на которой
будет произведен отдельно капитальный и отдельно
средний ремонт пути в текущем году.
Среднесетевые нормы периодичности ремонтов на пути с цетиновым
верхним строением

Тип рельсов	Эпюра уклад- ки шпал в шт/км	Рпд балласта	Периодичное гь ремонт л в млн. т брутто прошед- шего грум во всех видах дви- жения (нарастаю- щим итогом)	
			Подъемоч-  НЫЙ	Сред- ний
Близкие	1 600 в пря-	Щебень, асбестовый балласт, сорти- рованный гравий  Карьерный гравий и ракушка	100	170
к Р50	МЫХ и 1 .411» в кривых		80; 135	165
	1 440 в пря-	Крупно- и средиезернистый песок  Щебень, асбестовый балласт, сорти-	50; 80  75	100  130
	мых и 1 600 в кривых	рованный гравий  Карьерный граний и ракушка	60; 100	125
Р43	1 600 в пря-	Крупно- и средиезернистый песок  Щебень, асбестовый балласт, сорти-	35; 60 65	75  125
и 1-а	мых и 1 840 в кривых	рованный гравий  Карьерный гравий и ракушка	60; 100	120
	1 440 в пря-	Крупно- и средиезернистый песок  Щебень, асбестовый балласт, сорти- рованный гравий  Карьерный гравий и ракушка	35; 60 50	75  95
	мых и 1 600 в кривых		45; 70	‘Ю
Р38	1 660 в при-	Крупно- и средиезернистый песок Асбестовый балласт, сортированный	25; 45  50; 80	55  100
	мых и 1 840 в кривых  1 440 в пря-	и карьерный гравий, ракушка  Крупно- и средиезернистый песок	30; 50	60
	мых и 1 600	Асбестовый балласт, сортированный и карьерный гравий, ракушка  Крупно- и срелнезернистый песок  Асбестовый балласт, сортированный и карьерный гравий, ракушка  Крупно- и средиезернистый песок	40; 65	N)
111-а	в кривых  1 440 в пря-		25; 40  30; 50	50  65
и легче	мых и 1 600 в кривых		20; 30	40

Примечания 1. При щебне прочных пород нормы периодичности уве-
личиваются на 10—15%. а при щебне слабых пород — уменьшаются на 10—15%.

2.	Для участков с мелкозернистым песчаным балластом нормы периодично-
сти среднего и подъемочиого ремонта пути следует устанавливать по нормам для
крупного я среднеэсрпнстого песка с уменьшением их на 25%.

3.	При определении периодов между ремонтами пути а годах для расчета
должна приниматься фактическая грузонапряженность, но не менее 5 млн.
тхм/км брутто на один путь в год. Подъемочиыб ремонт во всех случаях дол-
жен производиться не реже одного раза и 5 лет.

4.	Для участков, нс имеющих покрытия и расположенных на расстоянии
менее 200 кж от мест погрузки угольных, рудных и торфяных маршрутов когда
перевозки указанных грузов составляют не менее 25% общего объема грузообо-
рота. нормы периодичности среднего и подъемочиого ремонта должны быть
уменьшены на 10—20%.
Среднесетевые нормы периодичности ремонтов на станционных путях

Группы путей

Тип рельсов	Эпюра уклад кн inn шт/км	Род балласта

Периодичность ремонта в млн. т брутто прошед- шего груза во всех видах движения (нарастающим итогом)		Г рузонлпряжеикость одною пути н млн. ткм{им брутто в год, по которой определяются перко* ды между ремонтами
Подъемочиый	Средний	

Пути СКВОЗНОГО	Р50 и близкие	1 840—1 600	Щебень, сортированный гра-
прохода поездов, деятельные съез* ды и стрелочные улицы	к ним		ций, асбестовый балласт Карьерный гравий и ракушка Крупно- и среднезернистый песок
Приемо-отпра-	Р43 и 1а  Р38	1 840-1 600  1 840-1 600	Щебень, асбестовый балласт, сортированный гравий  Карьерный гравии и ракушка  Крупно- и среднезерннстын песок  Асбестовый балласт, сортиро- ванный гравий, карьерный гравий и ракушка  Крупно- и среднезернистый песок
	Р50 и близкие	1 600-1 440	Асбестовый балласт, сортиро-
вочные пути	к ним		ванный гравий, карьерный гравий и ракушка  Крупно- и среднезернистый песок
	Р43 и 1-а	1 600—1 440	Асбестовый балласт, сортиро- ванный гравий, карьерный гравий, ракушка

100

80; 135

50; 80

65

60; 100

35; 60

50; 80

30; 50

60; 100

35; 60

45; 70

170

165

100

125

125

75

100

65

125

75

90

Для путей сквоз-
ного прохода
поездов 50%
грузонапряжен-
ности главного
пути

Дли деятельных
съездов и стре-
лочных улиц
10 млн, ткм/км
брутто

5 млн. ткм/км
брутто, а на
путях с манев-
ровой работой
7 млн. ткм/км
брутто

	Р38	1 600—1 440	Крупно- и средиезериистый песок  Асбестовый балласт, сортиро- ванный гравий, карьерный гравий и ракушка  Крупно- и средиезериистый песок	25; 45  40; 65  25; 40	55  80  50	
Горочные пути	Р50 и близкие	1600-1 440	Асбестовый балласт, сортиро-	80; 135	165	Не менее 20 млн.
	к ним		ванный гравий, карьерный гравий и ракушка  Крупно- н средиезериистый	50; 80	ПО	ткм/км брутто  • и не более 50 млн. ткм/км брутто
						
			песок			
	Р43 и 1-а	1 600-1 440	Асбестовый балласт, сортиро-	60; 100	120	
			ванный гравий, карьерный гравий и ракушка			
			Крупно- и среднезернистый	35; 60	75	
			песок			
	Р38	1 600-1 440	Асбестовый балласт, сортиро-	50; 80	100	
			ванный гравий, карьерный гравий и ракушка			
			Крупно- и среднезернистый	30; 50	60	
			песок			
Сортировочные пу-	Р50 и близкие	1600-1440	Асбестовый балласт, сортиро-	60; 100	125	6 млн. ткм/км
ти	к ним		ванный гравий, карьерный гравий и ракушка			брутто
			Крупно- и среднезернистый	35; 60	75	
	•		песок			
Примечания 1. При щебне прочных пород нормы периодичности должны быть увеличены на 10—15%. а при щебне
слабых пород — уменьшены на III 15%.

2.	ПодъемочиыА ремонг по всех случаях производится не реже одного раза и 7 лет.

3.	Дли участков. на которых путь лежит на мелкозернистом песке, нормы периодичности среднего и подъемоччого ремии
та пути устанавливаются по нормам для крупного и среднсэеринстого песка с уменьшением их на 25%.
Остальные обозначения приведены в формуле (18).

Полный объем работ по среднему и подъемочному ремонту пути,
подлежащих выполнению на каждом направлении, определяют как
сумму объемов этих работ, определенных для всех участков этого
направления с различными типами верхнего строения пути и раз-
личной грузонапряженностью.

§ 26. Дополнительные расходы при просрочках выполнения
работ по ремонту пути

Система ведения путевого хозяйства должна строиться с та-
ким расчетом, чтобы периоды между ремонтами пути были возмож-
но наибольшими. Однако при этом следует учитывать, что превыше-
ние норм износа, хотя бы одного из элементов пути влечет за собой
нарушение работы других элементов, приводит к их преждевремен-
ному выходу и снижению скоростей движения поездов. S^ro в пер-
вую очередь относится к нормам содержания балластного слоя,
так как любые нарушения в нем по качеству материалов, размерам
призмы и его загрязнению приводят к неравноупругости пути, а
это вызывает порчу рельсов, скреплений, шпал и самого балласта.
Последующие ремонты пути, выполненные лаже в установленные
сроки, во многих случаях не выправляют положения, и путь на от-
ремонтированном балластном слое начинает работать с нарушения-
ми из-за образовавшихся прогибов рельсов, неравноупругости шпал
и т . п. Периоды между ремонтами могут удлиняться только при ус-
ловии проведения мероприятий, обеспечивающих повышение
устойчивости пути и продление сроков работы его элементов. Од-
нако на некоторых участках нарушается классификация путевых
работ, изменяется очередность выполнения ремонтов и периоды меж-
ду ними увеличиваются без проведения мероприятий по продлению
сроков работы тех или иных элементов пути.

На рис. 62 показано нарушение межремонтного тоннажа по пе-
риодам между ремонтами на грузонапряженном участке.

Из этой диаграммы видно, что после капитального ремонта пути
периоды до первого как подъемочного, так и среднего ремонта пути
были значительно продолжительнее последующих периодов по
тоннажу. Последующие периоды уменьшались в 2—3 раза по срав-
нению с первыми и для подъемочного и среднего ремонта пути
были примерно одинаковыми.

Из этого можно заключить, что средний ремонт производился не
в тех объемах, какие предусмотрены классификацией путевых ра-
бот, а только в объеме подъемочного ремонта, но с пропуском
1ЦОМД для очистки только верхнего слоя балласта. Из-за этого
периоды между ремонтами уменьшались и ремонт пути на отдель-
ных участках производился ежегодно.

Исследования ЦНИИ 1221 показали, что при просрочке ремон-
тов балластного слоя в пути происходит накопление запущенности,
бригады нс выполняют всего комплекса предупредительных работ
по текущему содержанию пути и переключаются преимущественно
на исправление пути по уровню, устранение толчков и отрясенных
шпал, одиночную смену рельсов и т . д. В результате элементы верх-

Рис. 62. Диаграмма изменения межремонтного тоннажа по периодам между
ремонтами на груэонапряжениом участке. Первые цифры на линиях обоз-
начают четный или нечетный путь, буквы—виды и очередность ремонтов
пути:

П — подъемочный; С—средний; К—капитальный

него строения пути начинают работать с перенапряженном и выхо-
дят из строя. Частое выполнение полномочного ремонта пути не
исправляет положения, так как балластный слой при этом не оздо-
ровляется и накопление запущенности продолжается.
На рис. 63 показано протяжение пути, отремонтированного раз-
личными видами ремонта по группам километров. Из этой диаграммы
видно, что по обоим путям наибольшее протяжение было отре-
монтировано подъемочным ремонтом один раз. Остальное протя-

жение пути или оставалось без ремонта, или ремонтировалось

большее число раз.

На рис. 64 приведена средняя балль-

50

ная оценка пути на рассмотренном участ-
ке за десятилетний срок по показаниям
вагона-путеизмерителя. Из этого рисунка
видно, что в 1955 и 1960 гг. состояние
как по четному, так и нечетному путл
оценивалось в среднем по участку как
неудовлетворительное. В 1953, 1956 и

Butfoi и очередность ренонтов

Рис. 63. Диаграмма протяжения пути, отремонтированно-
го различными ремонтами за 10 лет по группам километ-
ров с различным количеством, видами и очередностью ре-
монтов на грузоиапряжениом участке

1961 гг. средние балльные оценки состояния пути на дистанции
были также высокие. Все это указывает на то, что и ремонты,
и содержание пути на этой дистанции не отвечали требованиям,
которые предъявляются к пути с высокой грузонапряженностью.

В результате такого положения на ряде участков при пропущен-
ном тоннаже всего 270 млн. т брутто выход рельсов типа Р50
достигал 5—6 и даже 17 шт. на 1 км пути в год по дефек-
там 10, 11 и 12, т. е. по причине неудовлетворительного содержания
пути в стыках.
При анализе материалов периодичности ремонтов пути по не-
которым дистанциям было установлено, что после первого периода
все последующие периоды как после среднего, так и после подъе-

Рис. 64. Средняя балльная оценка пути (по проходам путеизмернтеля) на
груэонапряженном участке при несноевремеином выполнении ремонтов пути

мочного ремонта пути снижались в 2—3 раза по сравнению с пер-
вым периодом по причине неполной очистки призмы при среднем
ремонте пути.

На тех участках, на которых нормы периодичности выдержива-
лись и текущее содержание пути было нормальным, состояние пути
было наилучшим (рис. 65).

Рве. 65. Средняя балльная оценка пути (по проходам путеизмерителя) на
грузонапряженном участке при выполнении ремонтов в срок

Приведенные материалы по периодичности ремонтов пути пока-
зывают, что на ряде участков железных дорог ремонты пути выпол-
няются несвоевременно и текущим содержанием путь не поддержи-
вается в должном состоянии, так как рабочей силы, разрешаемой на
128
содержание пути, не хватает для выполнения всех объемов работ,
возникающих в связи с накоплением запущенности пути.

Путевое хозяйство железных дорог составляет 61,9% стоимости
основных средств железнодорожного транспорта. Поэтому пра-
вильное использование этих средств является делом государствен-
ной важности. Ошибочно предположение, что простое увеличение
межремонтных сроков без проведения мероприятий по повышению
устойчивости пути или выполнение ремонтов в неполном объеме
дает экономию государству. При уменьшении объемов ремонтных
работ возникают огромные потерн от накопления запущенности
пути. При этом, как показали наблюдения, дополнительные расхо-
ды, вызываемые запущенностью пути, значительно возрастают в
зависимости от пропущенного тоннажа груза в млн. tn брутто.

Дополнительные расходы от запущенности пути могут быть
на протяжении всего пути — так называемые основные
дополнительные расходы —и только на отдельных
участках пути—дополнительные расходы на кривых, на искус-
ственных сооружениях и т. д.

Основные дополнительные расходы, вызываемые запущенностью
пути, в общем виде могут быть выражены следующей формулой:

По = (77, Г"* + П2 Г-‘ + Ла + Л4 Гп< + Ла Г"- + /7, Г". +

4- Л2 Гп< 4-... 4- 77 н Гп) — У ... руб. на 1 км пути, (20)

где	/7Х—расходы на преждевременную замену

элементов верхнего строения пути
и на ремонт земляного полотна
при увеличении неравноупругости
на запущенном пути в руб. на
1 млн. ткм/км брутто;

П2 — расходы на преждевременную замену
элементов верхнего строения пути
по причине увеличения жесткости
его основания при загрязненном
балластном слое в зимний период
в руб. на 1 млн. ткм/км брутто;

773 — расходы на работы по устранению
запущенности пути, образовавшейся
в связи с переключением рабочей
силы с текущего содержания на
устранение отступлений в пути для
обеспечения безопасности движения
поездов, в руб. на 1 млн. ткм/км
брутто;

Па— расходы, связанные с увеличением
сопротивления движению поездов
на запущенном пути, в руб. на
I млн. ткм/км брутто;

9 Зак. 946

129
П& — расходы на ремонт подвижного со-
става, вызванные запущенностью
пути, в руб. на 1 млн. ткм/км
брутто;

Па — расходы от снижения скоростей дви-
жения поездов по участку из-за за-
пущенности пути и снижения его
мощности в руб. на 1 млн. ткм/км
брутто;

//; — расходы от снижения скоростей дви-
жения поездов при предупреждениях
из-за расстройств пути при его за-
пущенности в руб. на 1 млн. ткм/км
брутто;

/7и — другие неучтенные дополнительные
расходы;

Г — тоннаж в млн. т брутто, прошедший
после установленного срока выпол-
нения ремонтов пути;

лп nt, пя, nv л4, nt, л7.л — показатели степени (больше едини-

цы) влияния пропущенного тоннажа
в период после срока выполнения
ремонтов пути на увеличение допол-
нительных расходов;

У— уменьшение расходов на ремонт
пути в руб. в год при просрочке
его выполнения.

Дополнительные расходы на кривых и искусственных соору-
жениях (//Д, вызываемые запущенностью пути, в общем виде
могут быть выражены следующей формулой:

Пя = (IIк -Па)Гп — (У* 4- Уи) руб. на 1 кл пути, (21)

где Пк—расходы, связанные с дополнительным увеличением
сопротивления движению поездов, ремонтом подвиж-
ного состава в снижением скоростей движения поездов
на кривых, в руб. на 1 млн. ткм/км брутто;

IIн — расходы, связанные с несвоевременным выполнением
работ по ремонту искусственных сооружений, в руб.
на 1 млн. ткм/км брутто;

Г — пропущенный тоннаж в млн. т брутто в период после
срока выполнения ремонтов пути;

л — показатель степени (больше единицы) влияния пропу-
щенного тоннажа на увеличение расходов;

У к — уменьшение расходов на ремонт пути в кривых вруб,
в год;

Уя — уменьшение расходов на ремонт искусственных соору-
жений в руб. в год.
Наблюдения автора показали, что на запущенном пути коли-
чество шпал с различной степенью отрясения, т. е. шпал с потайны-
ми толчками, достигает 50—75%.

Исследованиями лаборатории балластных материалов установ-
лено, что накопление остаточных деформаций при загрязненном
балластном слое происходит с интенсивностью 0,23 .«.« на 1 млн. т
брутто. При этом удельное протяжение исправления пути по уров-
ню составляет 0,07 км на 1 млн. т брутто. При таком объеме работ
балластный слой подлежит ремонту, иначе рабочая сила, выделен-
ная для текущего содержания пути, будет не в состоянии содержать
его в исправности или потребуется ее увеличение.

Подсчеты показывают, что при грузонапряженности 20 и 50
млн. ткм/км брутто в год при рельсах типа Р50 на 1 км перед ре-
монтом пути требуется в год подбить шпалы на протяжении соот-
ветственно 1 400 и 3 500 м пути. На эти работы требуется около
82 и 206 чел.-дней.

Если же оставить в пути загрязненный балластный слой, при
котором уклоны динамического профиля будут достигать 0,002
(не говоря уже об уклонах 0,004) на 75% протяжения пути, то на-
копление остаточных деформаций в связи с увеличением динамиче-
ских воздействий подвижного состава на этом же протяжении уве-
личится почти в 2 раза; во столько же раз оно вызовет увеличение
объемов выправочных работ 191. При этом потребуется подбивать
шпалы в первом случае на протяжении 2500 пог. м и во втором на
5 100 пог. .и на каждом километре пути с затратой труда около
150 и 300 чел.-дней, т. е. от70 до 100% всей рабочей силы, так как
общий разрешенный контингент рабочей силы на текущее содержа-
ние пути составляет 230 и 307 чел.-дней в год на 1 км пути.

При рельсах типа Р65 удельное протяжение исправления пути
по уровню при загрязненном щебне снижается до 0,05 км на 1 млн. т
брутто. Однако и при таких объемах работ балластный слой также
подлежит ремонту, так как на запущенном пути при грузонапряжен-
ности 50 и 100 млн. ткм/км брутто в год при увеличении накопления
остаточных деформаций из-за увеличения динамических давлений
на балласт потребуется подбивать шпалы на протяжении соответ-
ственно 4 375 и 8 750 пог. м на каждом километре пути. На это по-
требуется около 257 и 514 чел.-дней в год, т. е. в первом случае все
100% разрешенной рабочей силы, а во втором приблизительно
в 1,5 раза больше, чем разрешается. Общий разрешенный контин-
гент рабочей силы на текущее содержание пути при этих рельсах
261 и 338 чел.-дней в год на 1 км пути.

Из приведенных данных видно, что при несвоевременном выпол-
нении ремонтов пути (особенно балластного слоя) перевозки осуще-
ствляются за счет выносливости тяжелых рельсов, сокращая срок
их службы.

Для примера определены основные дополнительные расходы,
вызываемые запущенностью пути, для участков, уложенных на ще-
беночном балласте с деревянными шпалами и рельсами типа Р50
9*	131
при грузонапряженности 10, 20 и 50 млн. ткм/км брутто в год и
с рельсами типа Р65 при грузонапряженности 20, 50 н 100 млн.
ткм/км брутто в год.

В настоящее время нет данных по увеличению дополнительных
расходов в зависимости от пропущенного тоннажа в период после
просрочки установленного срока ремонта, поэтому в примере даны
среднегодовые основные дополнительные расходы при содержании
пути на загрязненном балласте из-за несвоевременного его ремонта
без учета их увеличения от пропущенного тоннажа.

Основные дополнительные расходы в руб. на 1 км пути в год
определены по следующей формуле:



+ [(ЛЛЛ'С) + РД1 Г (Tv + Tt V,) Ц - (О - Oj), (22)

где а — стоимость смены 1 км рельсов рассматриваемого типа в руб.
со всеми подготовительными и заключительными работами;

b — то же смены скреплении па 1 км пути в руб. (при смене
рельсов);

Qp — межремонтный тоннаж в млн. гп брутто, установленный
нормами для сплошной смены рельсов рассматриваемого
типа;

Qt — фактический межремонтный тоннаж в млн. т брутто, после
которого производится сплошная смена рельсов рассмат-
риваемого типа из-за запущенности балластного слоя по
причине нарушения равноупругости и повышения его
жесткости в зимних условиях;

Г — грузонапряженность в млн. ткм/км брутто в год;

Л' — количество шпал на 1 км в шт.;

// — стоимость одной шпалы II типа с учетом ее транспортиров-
ки, укладки и смены;

t — срок службы шпал в годах, который может быть обеспечен
при нормальном содержании пути с рельсами рассматри-
ваемого типа и определенной грузонапряженности;

/, — фактический срок службы шпал в годах на запущенном пути
с рельсами рассматриваемого типа и при определенной
грузонапряженности;

М —стоимость смены 1 л3 щебня, включая и его стоимость;

3t — объем замены щебня в.м’ при запущенном пути, на котором
объемы работ по подбивке увеличиваются примерно в 2
раза;
Q, — фактический межремонтный тоннаж в млн. tn брутто для
балластного слоя с его заменой и пополнением;

За — объем замены щебня в .и3 по нормам при соблюдении нормы
периодичности ремонта балластного слоя;

Qa — межремонтный тоннаж в млн. т брутто для балластного
слоя по нормам;

Гс — среднесетевая грузонапряженность в млн. ткм/км брутто
в год;

D — протяжение главных путей сети железных дорог в км;

U — расходы на работы по ремонту основной площадки земля-
ного полотна на главных путях сети железных дорог из-за
запущенности балластного слоя — нарушения равноуп-
ругости пути и повышения его жесткости — в руб.
в гбд;

— расходы на работы по ремонту земляного полотна, вызы-
ваемые неудовлетворительным текущим содержанием из-за
запущенности на главных путях сети железных дорог
и отвлечением рабочей силы только на работы по выправке
пути, в руб. в год;

АЛ —дополнительная механическая работа на 1 км пути от про-
хода 1 млн. т брутто из-за повышения сопротивления дви-
жению поездов при запущенном пути в ткм;

N — расход условного топлива в т на 1 ткм механической ра-
боты;

С — стоимость условного топлива в руб. за 1 т;

Ря — дополнительные расходы на ремонт локомотивов и вагонов
в руб. на 1 млн. т брутто;

Т — количество поездов, пропускаемых в год по километру
при рассматриваемой грузонапряженности;

» — потеря времени каждым поездом в поездо-ч на 1 км из-за
снижения скорости движения;

Tt — количество поездов, получающих ограничение скорости
движения в год из-за расстройства пути и частых ремонтов
на запущенном пути;

vj — потеря времени каждым поездом в поездо-ч на 1 км из-за
ограничения скорости движения;

Ц — стоимость поездо-ч в руб.;

О — стоимость ремонтов пути за рассматриваемый период по
нормам периодичности, приходящаяся на 1 год при данной
грузонапряженности, в руб.;

Ох — стоимость фактически произведенных ремонтов за тот же
период, приходящаяся на 1 год при данной грузонапряжен-
ности, в руб.

При определении дополнительных расходов по рельсам и скреп-
лениям использованы установленные нормы периодичности для их
смены и фактические сокращенные периоды нз-за запущенности
пути. Как известно, межремонтный тоннаж (по опытным нормам)
для капитального ремонта пути на щебеночном балласте со сменой
133
рельсов н скреплении установлен при рельсах типа Р65—500 млн.
nt брутто, а при рельсах типа Р50—350 млн. т брутто.

Проверкой установлено, что на участках с запущенным балласт-
ным слоем нормы сроков службы рельсов типа Р50 не выдерживаются
примерно на 35% и они фактически пропускают до смены в среднем
235 млн. т брутто груза.

При определении дополнительных расходов по смене рельсов и
скреплений на щебеночном балласте для рельсов типа Р65 было
принято сокращение срока службы на пути с запущенным балласт-
ным слоем на 20%, т. е. после пропуска 400 млн. т брутто, так как
эти рельсы более мощные, чем рельсы типа Р50.

Дополнительные расходы, связанные с уменьшением сроков
службы рельсов и скреплений, т. е. затраты на рабочую силу и
материалы при их смене, приведены в табл. 32.

Таблица 32

Расходы на смену 1 км рельсов и скреплений с учетом стоимости
материалов в руб. в гол

Груэонап-	Рельсы типа			Рельсы типа Р50		
ряжен-			Дополни-			
кость ли-	При смене	При смене		При смене по	ПрН СМспг BQ фактическим	Дополни гель-
пип я млн.  ткм/км брутто  1» год	по нормам перподнч-	по факти- ческим	тельные расходы	нормам периодично-		иые расходы на 1 км пути
	мости	периодам	К.1 1 AJM пути в год	стн	периодам	R ГОД
10				__	324	482	158
20	554	690	136	648	964	316
50	1 382	1 730	34Я	1 620	2410	790
100	2 770	3 460	690	—	—	—

Из данных, приведенных в табл. 32, видно, что дополнительные
расходы значительно возрастание увеличением грузонапряженности
линии. При этом дополнительные расходы на смену рельсов и скреп-
лений типа Р50 примерно в 2 раза больше, чем при рельсах типа Р65.

При определении дополнительных расходов по шпалам при не-
своевременном ремонте пути были использованы материалы иссле-
дований канд. техн, наук В. В. Попова. В пути лежат шпалы раз-
ных типов, при этом шпалы одного и того же типа имеют различную
прочность, так как при капитальном ремонте пути новых шпал ук-
ладывается около 40?ь. Многие шпалы отрясенные. Поэтому вер-
тикальные давления рельсов на шпалы под поездными нагрузками
воспринимаются шпалами в резко различной степени. В итоге это
приводит к различной глубине втаплнвания подкладок в шпалы.

В. В. Попов привел разрезы сосновых шпал, пропитанных мас-
ляным антисептиком в подрельсовой зоне носле 14—15-летнего
срока службы их в пути. На этих разрезах показан характер разру-
шения шпал в пути: смятие годичных слоев в подрельсовой зоне,
сильно развившиеся трещины, отрыв уплотненной древесины под
подкладками и сдвиг ее по направлению хода поездов.
Срок службы шпал в годах (ориентировочно)

Тип рельсов	Характеристика состояния пути	Грузоиапряжеиность линии в млн. тчм/км брутто в год			
		10	20	50	100
Р50	Нормальное состояние		25	23	20	
	Запущенный путь		20	14	10	—-
Р65	Нормальное состояние		—	25	23	20
	Запущенный путь		—	16	13	10

Основной причиной сокращения сроков службы шпал в пути
является нарушение его равноупругости. Наблюдения автора на
дистанциях пути показали, что срок службы шпал на линиях
с высокой грузонапряженностью даже при рельсах типа Р65 при
наличии запущенности пути не превышал десяти лет.

Для подсчетов дополнительных расходов, связанных с прежде-
временным выходом шпал из-за запущенности балластного слоя,
т. е. из-за значительного нарушения равноупругости пути, были
приняты ориентировочные сроки службы шпал, приведенные в табл.
33, а по ним подсчитаны дополнительные расходы (табл. 34).

Из данных табл. 34 видно, что с увеличением грузонапряженно-
сти дополнительные расходы по шпалам из-за запущенности пути
значительно возрастают, при этом при рельсах типа Р50 примерно
в 1,3 больше, чем при рельсах типа Р65.

Межремонтный тоннаж, предусмотренный нормами для очистки
щебеночного балласта, равен при рельсах типа Р50—200 млн. т
брутто и при рельсах типа Р65—280 млн. т брутто.

Между капитальным и средним ремонтами, при которых про-
изводится очистка щебня, предусмотрено выполнение подъемочного
ремонта пути после пропуска ПО млн. т груза брутто при рельсах
типа Р50 и 150 млн. tn брутто при рельсах типа Р65. Как
показали исследования, установленные периоды между ремонтами
в ряде случаев не выдерживались и первый ремонт после ка-

Таблица 34

Расходы на смену шпал на I км пути н руб.

Г рузоиап ряжснность линии в млн. ткм[км брутто в год	Рельсы типа Р$5			Рельсы типа РБО		
	При нор- мальном сроке службы шпал	При сок- ращенном сроке службы шпал	Дополни- тельные расходы НА 1 АЛ пути в год	При нор мальмом сроке службы шпал	При сок- ращенном ерике службы шпал	Дополни- тельные расходы на 1 км пути в год
10						320	400	80
20	368	575	207	400	657	257
50	400	708	308	460	920	460
100	460	920	460	—	—	—
шпального производился после пропуска от 200 до 250 млн. т гру-
за брутто. Несвоевременное выполнение ремонтов приводило к за-
пущенности пути, в результате чего увеличивались объемы работ
по выправке пути по уровню примерно в 2 раза с увеличением из-
мельчения щебня от подбивок приблизительно в 1,5 раза. Выход
щебня на 1 млн. т брутто грузооборота при интенсивности его из-
носа в нормальных условиях в размере 0,11 % при рельсах типа Р50
и 0,06%— при рельсах типа Р65 и объеме призмы 1 600 л3 состав-
ляет при рельсах Р50—1,76 .и3 и при рельсах Р65—0,96 м3.

На запущенном пути при увеличении интенсивности его износа
в 1,5 раза выход щебня на 1 млн. т брутто грузооборота равен при
рельсах типа Р50—2,64 м3 и при рельсах типа Р65—1,44 л8.

Стоимость смены 1 л3 щебеночного балласта с учетом работ по
его очистке и добавлению нового щебня по калькуляции равна:
расходы на рабочую силу с накладными расходами (32,9?ъ)— 1 руб.,
стоимость 1 л3 щебня франко-место работ (доставка на 300 «.«)—
4 руб., а всего 5 руб.

Средние ежегодные расходы на работы по ремонту пути со щебе-
ночным балластом — на его очистку и пополнение при нормальных
условиях содержания и при запущенном пути при различных раз-
мерах грузонапряженности — приводятся в табл. 35.

Таблица 35

Средние ежегодные расходы на замену щебня в руб.

Г румиапряжениость в млн. ткм/км брутто в год	Рельсы типа Р50		Рельсы типа Р65	
	При нормаль* ных условиях	При запущен* ном пути	При нормаль- ных условиях	При запущен- ном пути
10	66	132	и			
20	176	264	96	144
50	440	660	240	360
100	—	—	480	720

В настоящее время проводятся работы по оздоровлению основ-
ной площадки земляного полотна устройством дренажей, прорезей
и специальных водоотводов из балластных корыт и лож. Эти работы,
несомненно, вызваны недостаточными размерами балластного слоя
и увеличенными нагрузками от подвижного состава при нарушении
равноупругостн пути из-за его запущенности по причине несвое-
временного ремонта балластного слоя.

Исследованиями лаборатории балластных материалов установ-
лено, что при загрязненном щебне увеличивается интенсивность
осадки балластного слоя; она достигает при рельсах типа Р50—
0,23 .ч.м на 1 млн. ткм/км брутто.

При пропуске по загрязненному щебню 100—150 млн. т гру-
за брутто толщина балластного слоя уменьшается на 2,5—3,5 см,
что увеличивает напряжения и вызывает деформации основной пло-
щадки земляного полотна. Кроме того, при загрязнении балласт-
136
ногослоя образуются грязевые корыта около шпал, а при недостаточ-
ной толщине щебня они образуются еще и на контакте его с подуш-
кой. При наличии таких корыт во время осенних дождей происходит
скопление воды в балластном слое, что приводит в процессе замер-
зания балластного слоя к неравномерному пучению, т. е. к образо-
ванию верховых пучин, на устранение которых требуются боль-
шие затраты. Поэтому для уменьшения верховых пучин в первую
очередь необходимо следить за содержанием балластного слоя в
чистоте, а при необходимости своевременно его ремонтировать.

В 1962 г. на железных дорогах стоимость работ по лечению ос-
новной площадки земляного паютна выразилась в сумме 18 млн.
руб., что составляет в среднем 101 руб. на 1 км пути в год. Кроме
того, при капитальном и среднем ремонте пути в 1962 г. работы по
устройству прорезей и лечению земляного полотна выполнены на
сумму 4,24 млн. руб., что составляет в среднем 26 руб. на 1 км пу-
ти в год. В сумме эти расходы составили в среднем окаю 6,7 руб.
на 1 млн. т брутто грузооборота.

В настоящее время отсутствуют опытные данные по расходам на
ремонт земляного полотна в зависимости от грузонапряженности
на запущенном пути. Учитывая, что эти расходы увеличиваются с
ростом грузонапряженности линии, в первом приближении был при-
нят расход на эти работы в размере 50% при рельсах типа Р50 и
30% при рельсах типа Р65 от указанного выше расхода (табл. 36).

-	Таблица 36

Дополнительные расходы на ремонт земляного полотна в руб. на 1 км
пути в год при запущенности пути

Тип рельсов	Грузонапряженность линии а млн. ткм/км брутто в год			
	(0	20	50	100
Р50  Р65		67  40	168  100	200

При определении дополнительных расходов, связанных с уве-
личением сопротивления движению поездов из-за увеличения ди-
намических неровностей на запущенном пути, были испачьзоваиы
материалы путеиспытательной лаборатории ЦНИИ, а также мате-
риалы Академии наук СССР (23).

С увеличением веса рельса уменьшается упругий прогиб пути
и увеличивается его жесткость. При запущенности в пути появляется
много отрясенных шпал, что увеличивает уклоны динамического
профиля, а из-за этого возрастает давление колеса на рельс.

При одном и том же модуле упругости пути и увеличении дина-
мических уклонов на запущенном пути с тяжелым типом рельсов
будет такое же сопротивление движению, как и при рельсах более
легкого типа, но при нормальном содержании пути. Таким образом,
вследствие возникновения динамических неровностей на пути
из-за несвоевременных ремонтов сопротивление движению поездов
увеличивается.

Исследованиями путепспытательной лаборатории ЦНИИ ус-
тановлено, что модуль упругости пути для всех типов рельсов в
летних условиях равен 250 кГ/см*. При указанном модуле прогиб
пути при нагрузке колеса на рельс 10 Т будет равен: при рель-
сах типа Р50—0,231 см и при ретьсах Р43—0,249 с.ч. Расстоя-
ние от точки приложения груза до точки, где изгибающий момент
в ретьсе равен нулю при этом модуле упругости пути и ретьсах
типа Р50, равно 72 см, а при ретьсах Р43—65 см. Таким образом,
разница в уклонах при упругом прогибе пути при рельсах типов
Р50 и Р43 равна 0,6'7(И1.

Разница в уклонах динамического профиля при ретьсах типа
Р50 на пути с нормальным содержанием и при отрясенных шпалах
составляет 0,7". 011 и более. Исходя из этого в первом приближении
можно принять, что сопротивление движению поездов при ретьсах
типа Р50 на запущенном пути будет равно сопротивлению движе-
ния поездов при ретьсах типа Р43 с нормальным содержанием пути.

Удельное сопротивление движению поездов от упругого прогиба
пути в кГ Т, определенное расчетами Академии наук СССР при
разных типах рельсов и модуле упругости рельсового основания
250 кГ.'см1, приведено в табл. 37. Удельное сопротивление движению
поездов может быть определено по формуле проф. М. Ф. Вериго |33|.

Таблица 37

Удельное сопротивление движению поезда в кПТ

Топ рельсов	Сопротивление движению ы в кГ/Т
PG5	0,33
Р50	0,40
Р43	0,47

Исходя из данных табл. 37 дополнительное сопротивление дви-
жению при рельсах типа Р50

До)	евр*] — сорзо =0,47—0,40=0,07 кГ/Т.	(23)

При рельсах типа Р65 дополнительное сопротивление движению
поездов будет меньше, так как при этих рельсах жесткость пути
больше.

Принимая разницу в жесткости рельсов типов Р50 и Р43 за
единицу, найдем, что разница в жесткости рельсов типов Р65 и
Р50 в 1,3 раза больше, а поэтому дополнительное сопротивление
движению поездов при рельсах типа Р65 по сравнению с рельсами
типа Р50 будет меньше в 1,3 раза:

До» = 0,07: 1,3 = 0,05 кГ/Т.

Эти значения дополнительных сопротивлений, т. е. 0,07 кГ/Т
при рельсах типа Р50 и 0,05 кГ/T при рельсах типа PG5, и были по-
ив
ложены в основу дальнейших расчетов при определении дополни-
тельных расходов на запущенном пути от увеличения сопротивления
движению поездов. Дополнительные расходы от увеличения сопро-
тивления движению поездов складываются из расходов на допол-
нительную механическую работу локомотива и дополнительных рас-
ходов по ремонт}' ходовых частей вагонов и локомотивов.

Дополнительная механическая работа на 1 км пути от прохода
1 млн. т груза брутто в ткм в соответствии с методикой проф.
А. Е. Гибшмана (241 определяется по формуле

ДА = Аш 10е-10~3 ткм,	(24)

где Ды — дополнительное удельное сопротивление движению
поездов в кГ/Т.

Условный расход топлива на механическую работу принимается
из расчета 3,5 кг ткм. Стоимость 1 т условного топлива принимается
27 руб. Дополнигельные расходы по ремонту ходовых частей ваго-
нов и локомотивов принимаются по данным проф. Л. Е. Гибшмана
в размере 100% стоимости дополнительного топлива.

Дополнительные расходы вследствие увеличения основного соп-
ротивления движению поездов из-за запущенности пути при раз-
личных рельсах приведены в табл. 38.

Таблица 38

Дополнительные расходы вследствие увеличения основного сопротивления
движению поездов нз-за запущенности пути

Составляющие расходов	Тип рельсов	
	Р50	Р65
Увеличение основного сопротивления движению IKH Л (ОН в кГ/Т		0,07	0,05
Дополнительная механическая работа на 1 км пути от прохода 1 млн. т брутто в ткм . . .	70	50
Условный расход топлива от дополнительной ме- ханической работы в т 		0,245	0,175
Стоимость 1 гп условного топлива в руб		27,0	27.0
Стоимость всего дополнительного топлива в руб.	6,6	4.7
Дополнительные расходы по ремонту ходовых частей вагонов и локомотивов в руб		6,6	4,7
Дополнительные расходы вследствие увеличения сопротивления движению поездов и па ремонт ходовых частей подвижного состава на 1 млн, ткм брутто в руб		13,2	9,4

Дополнительные расходы нз-за снижения скоростей движения
поездов на запущенном пути определялись:

в связи с недоиспользованием мощности верхнего строения из-за
запущенности пути;

из-за предупреждений в периоды расстройств пути по причине
запущенности и загрязненности балластного слоя.
При определении этих дополнительных расходов принята при
нормальных условиях средняя скорость по перегонам 80 км/ч.
Снижение скорости движения поездов по участку из-за запущенно-
сти пути принято при рельсах типа Р65— 5 км/ч и при рельсах типа
Р50—10 км/ч.

Продолжительность периода в днях, когда ограничивались ско-
рости движения поездов до 25 км/ч из-за расстройств пути, принята
для средних условий эксплуатации: при рельсах типа Р65—5 дней,
при рельсах типа Р50—10 дней. Стоимость поездо-часа принята в
размере 20 руб.

Дополнительные расходы, вызываемые снижением скоростей
движения поездов по причине запущенности пути, определенные
исходя из вышеуказанных данных, приведены в табл. 39.

Таблица 39

Дополнительные расходы, вызываемые снижением скоростей движения
поездов, на I км в год в руб.

Тип рельсов	Г рузонлпряжснность в млн. ткм/км брутто	При снижении скорости		
		постоянном на участке	периодичес- ком	Всего
Р50	10	187	140	327
	20	374	280	654
	50	936	700	16.36
Р65	20	170	140	310
	50	426	.350	776
	100  1	852	700	1552

При невыполнении установленного нормами количества ремон-
тов пути расходы на ремонтные работы будут уменьшаться. По нор-
мам при пропуске 200 млн. т брутто груза при рельсах типа Р50 и
280 млн. т брутто при рельсах типа Р65 должны производиться два
ремонта — один подъемочный и один средний. Стоимость этих ре-
монтов по калькуляциям составляет соответственно

3,24-7,3= 10,5 тыс. руб. на 1 км пути.

Если за этот период выполнялся только один подъемочный или
средний ремонт, средний расход на выполнение этих работ составит

32	7,3

———— — 5,25 тыс. руб. на 1 км пути.

Средние ежегодные расходы на выполнение ремонтов пути при
соблюдении норм периодичности их выполнения и при недовыпол-
нении их на линиях с различной грузонапряженностью приведены
в табл. 40.
Ежегодный расход на ремонты пути за период до очистки щебня в руб.
на 1 км

Г рузонапряжениость в млн. ткм/км брутто в год	Рельсы типа Р50		Рельсы типа Р65	
	При выпол- нении работ по нормам	При уменьше- нии числа ремонтов	При выпо.т нении работ по нормам	При умеиь- числа ремонтов
10	525	262	___			
20	1 050	525	840	420
50	2 625	1 313	2 100	1 050
100		—	4 200	2 100

Наибольшие дополнительные расходы при запущенности пути
как при рельсах типа Р50, так и типа Р65 вызываются сокращением
скорости движения поездов и увеличением сопротивления их дви-
жению. Однако при рельсах типа Р50 значительные дополнительные
расходы вызываются также сокращением срока службы рельсов и
шпал (табл. 41).

Таблица 41

Дополнительные расходы на 1 км пути в год в руб.

Нлпмеповннне показателей			 Типы рельсов	Грузонапряженность млн. ткм/км брутто в год			
		10	20	60	100
Уменьшение расходов на путевые работы	Р50  Р65	263	525  420	I 313  1 050	2 100
з = По рельсам и скреплениям	Р50	158	316	790	—
о =	Ро5	—-	136	348	690
5 _ По шпалам	Р50	80	257	460	—
СХ !"	Р65	—-	207	308	460
<в о По балласту	Р50	44	88	220	—
2 » х ~	Р65	—	48	120	240
g По земляному полотну	Р50	34	67	168	—
	Р65	—	40	100	200
= га По дополнительному сопротивлению	Р50	132	26-1	660	—
§ я движению поездов	Р65	—	188	470	940
= и По снижениям скоростей движения	Р50	327	654	1 636	——
	Р65	—	310	776	1 552
Всего дополнительных расходов	Р50  Р65	775	1 646  929	3934  2 122	4 082
Потери в год из-за запущенности пути	Р50  Р65	512	1 121  509	2 621  1 072	1 982

Дополнительные расходы по замене самого балласта неболь-
шие, однако остальные дополнительные расходы по всем показате-
лям вызываются только несвоевременным ремонтом и неудовлетво-
рительным содержанием балластного слоя, т. е. его запущенностью.

На рис. 66 приведеносопоставление общих дополнительных рас-
ходов из-за запущенности пути с уменьшением затрат на путевые
работы при несоблюдении сроков их выполнения. Из графика вид-
но, что при более тяжелых рельсах типа Р65 по сравнению с рельса-
ми типа Р50 при одних и тех же условиях эксплуатации потери на
запущенном пути примерно в 2 раза меньше, хотя и они очень боль-
шие. Дополнительные расходы на запущенном пути с ростом гру-
зонапряженности при рельсах типа Р50 увеличиваются примерно
в 2 раза больше, чем при рельсах типа Р65.

Рис. 66. График зависимости от грузонапряженности и типа
верхнего строения пути при несвоевременном выполнении ре-
монтов:

/—общих дополнительных расходов; 2 — снижения затрат на ремонты
пути

Из приведенного примера видно, что при своевременном выпол-
нении ремонтов и нормальном текущем содержании пути возможно
не только снизить расходы на эти работы, но и улучшить эксплуа-
тационную работу железных дорог, т. с. повысить производитель-
ность труда.

Приведенные в табл. 41 потери из-за несвоевременного выполне-
ния работ по ремонту пути не являются полными, гак как они опре-
делены без учета возрастания расходов в связи с ростом грузона-
пряженности. Кроме того, в приведенных потерях не учтены до-
полнительные расходы на текущее содержание пути при загряз-
ненном балласте.

Ориентировочно затраты труда на текущее содержание при не-
своевременном выполнении работ по ремонту пути увеличиваются
в 1,5—2 раза по сравнению с установленными нормами. При этом
затраты труда на текущее содержание пути при рельсах типа Р50
больше, чем при рельсах типа Р65, примерно на 20%.
Дополнительные расходы на текущее содержание пути состав-
ляют при рельсах типа Р50 приблизительно 25%, а при рельсах
типа Р65—50% потерь, приведенных в табл, 41.

Таким образом, потери в год из-за несвоевременного выполнения
ремонтов пути будут в 1,25 и 1,5 раза больше, чем это указано в
табл. 41. При учете же роста расходов в зависимости от пропу-
щенного тоннажа после выполнения ремонта они будут еще больше.

§ 27. Нормы пополнения балластных материалов

Балластные материалы пополняются в путл при текущем содер-
жании, капитальном, среднем и подьемочном ремонтах пути. Норма
пополнения балластных материалов зависит от рода балласта и ус-
ловий его работы: типа верхнего строения, грузонапряженности,
интенсивности загрязнения, климатических условий и ряда дру-
гих причин.

При капитальном ремонте пути производится полное оздоров-
ление балластного слоя с приведением продольного профиля пути
к проектному положению. При среднем ремонте пути балластный
слой оздоравливается с очисткой щебня на полный слои или заменой
балластного слоя из карьерного гравия, ракушки и песка на глуби-
ну до 10—15 он. При подъемочном ремонте пути производится под-
бивка всех шпал и в необходимых случаях частичная очистка щебня.

В труде Г. М. Шахунянца [61 приведен метод определения сроков
между очистками щебеночного балласта, который позволяет устанав-
ливать меры, необходимые для удлинения периодов между очист-
ками или заменами балластного слоя.

Нормы пополнения балластного слоя при текущем содержании
и ремонтах пути приведены в табл. 42.	.

Таблица 42

Нормы пополнения балласта на развернутый километр двухпутного1
участка в м' в год

Виды путевых работ	Щебень фракции 25 — 70 мм	Песчаний балласт
Текущее содержание		10	50
Подъемочнын ремонт 		К К)	250
Средний ремонт: при очистке ЩОМД		450	—
» других способах очистки ....	300»	—
* подъемке на 10 с.м 	  .	—-	700
»	»	» 15 ।					900
Капитальный ремонт: при очистке ЩОМД		600	—
» других способах очистки ....	450	—
» подъемке на 10 см		——	930
»	»	» 15 »			—	1 150

1 Для однопутных линий нормы снижаются на 4%.

* Норма дана для среднего ремонта пути, который производится не ча-
ще, чем через 5 лет. При меньших периодах норма уменьшается на 20%
иа каждый год.
При ремонте пути на старом щебне с прогрохоткой его машиной
Драгавцева действующую норму расхода щебеночного балласта
(600 .и3) надлежит увеличивать при изменении размеров призмы.

При деревянных шпалах:

а)	при изменении толщины щебеночного слоя под шпалой с 18
до 25 см и ширины плеча призмы с 15 до 25 см на 380 д’;

б)	при сохранении на ремонтируемом пути толщины щебеноч-
ного слоя под шпалой 25 сд и доведении ширины плеча призмы с 15
до 25 см — на 65 м3;

в)	при изменении толщины щебеночного слоя с 25 до 30 сд и ши-
рины плеча с 15 до 35 см — на 360 м3-,

г)	при изменении толщины щебеночного слоя с 25 до 35 см и ши-
рины плеча с 15 до 45 см — на 670 д’;

д)	при изменении толщины щебеночного слоя с 18 до 35 см
н ширины плеча с 15 до 45 см — на 980 д’;

е)	при изменении толщины щебеночного слоя с 18 до 30 см
и ширины плеча с 15 до 35 см — на 670 д’.

При железобетонных шпалах:

а)	при изменении толщины щебеночного слоя с 25 до 40 см
и ширины плеча с 25 до 45 см — на 860 д’;

б)	при изменении толщины щебеночного слоя с 25 до 35 см
и ширины плеча с 25 до 35 см — на 550 д’;

в)	при изменении толщины щебеночного слоя с 25 до 30 см
и сохранении плеча призмы шириной 25 см — на 250 д’.

Норма пополнения балластных материалов может быть опреде-
лена по их среднему ежегодном!' выходу в кубических метрах на
1 км пути по следующим формулам:
для щебня

w = ; <25>

для других балластных материалов

pCxQ , (P-p)C,Q
D — d n(D — d) ’

(26)

где В — объем призмы щебеночного балласта в д’ на 1 км пути
при толщине слоя щебня под шпалой 25 сд;

С{ — интенсивность износа щебня в % по весу на 1 млн. т брутто
грузооборота (с учетом типа верхнего строения пути, ка-
чества и фракции щебня);

х — коэффициент уменьшения износа щебня при увеличении
толщины его слоя под шпалой;

Q — грузонапряженность в млн. ткм/км брутто в год;

Р — количество балласта, укладываемое при капитальном ре-
монте, в д’;

р — количество балласта, укладываемое при среднем ремонте,
в д’;

Н4
С|— интенсивность загрязнения балластных материалов в %
по весу на 1 млн. т брутто грузооборота (с учетом типа
верхнего строения пути и качества материала);

л — число средних ремонтов от одного до другого капиталь-
ного ремонта пути;

D — допускаемая норма загрязнения балластного материала в
процессе эксплуатации в % по весу;

d — допускаемая норма загрязнения балластного материала при
укладке в путь в % по весу.

Средний ежегодный расход балластных материалов на 1 км пути
можно определить по формуле

Мр = W -} bQ + tQ + у ма,	(27)

где b — расход балласта при текущем содержании пути в м* на
1 млн. т брутто грузооборота;

t — убыль балласта от выдувания поездами в м3 на 1 км
пути в год;

у — убыль балласта от выдувания ветрами и вымывания
дождями в л* на 1 км пути в год.

Пользуясь данными среднего ежегодного выхода балластных
материалов, можно определить норму их пополнения при раз-
личных видах ремонта пути и в разных условиях эксплуатации.

На каждом разрезе указывают дату и место разреза: километр,
пикет, звено, середина звена или стык, номера шпал в звене, а при
бесстыковом пути — номера шпал на пикете по возрастанию но-
меров пикетов.

Кроме того, на каждом разрезе призмы на обороте указывают:
тип рельсов, количество шпал на километре, наименование выпол-
ненного ремонта, фракцию щебня и состояние его (по визуальному
осмотру), пропущенный тоннаж после окончания работ по укладке
или ремонту призмы и другие данные, необходимые для паспорти-

рис. 68 Измерение размерив призмы Oa.'i.iaCTnoru шя шзб-
ло-чом от уронил солонки рельса

зацин балластного слоя. В каждом месте перед разрезом призмы
против третьен шпалы измеряют откосную часть призмы (замеры
о/a,; ей,; г.Т,. д'Д,— по рис- 67). В необходимых случаях
при наличии переломов на плече и откосе Делают дополнитель-
ные измерения в этих местах, как указано на рис. 68.

Разрезы призмы делаются посередине звеньев, а на стыковом
пути могут быть сделаны разрезы призмы и в стыках. Измерения
выполняют с точностью до 0,5 см. Толщина щебня 6Г3; 3|-3; <5а-3;
л,-3; 6,-3; д,-3; б4-3; з,-3; 6,-3; о, и к, измеряется от подошвы шпал,
а д, — от верха призмы до нижних кромок частиц щебня. отопленных
в подушку в месте измерения.

Величина взаимопроникания щебня и материала подушки оп-
ределяется от верхней границы подушки до нижних кромок частиц
щебня, втопленных в полушку в месте измерения.

При разрезах призмы нс допускается нарушение очертания кон-
такта щебня с подушкой и подушки с земляным полотном. Продоль-
ные разрезы призмы по торцам шпал в местах обнаружения наруше-
ний технических требований, кроме непосредственных измерений,
желательно фотографировать.

При определении размеров призмы из асбестового балласта,
ракушки, карьерного гравия и песка замеряют толщину различных
149
ЧАСГЬ ТРЕТЬЯ

ОБСЛЕДОВАНИЕ БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ

Глава VI

ПОРЯДОК ОБСЛЕДОВАНИЯ БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ

§ 28.	Периоды обследования балластного слоя

Качество балластных материалов проверяют при их укладке в
путь, в процессе эксплуатации пути и перед его ремонтом. Несвое-
временная и неудовлетворительная проверка качества балластных
материалов может привести к запущенности балластного слоя и
всего пути. Визуальная оценка качества и состояния балластного
слоя в большинстве случаев приводит к ошибочным выводам, и по
этой причине балластный слой преждевременно или с опозданием наз-
начается к ремонту, или ремонтируется не в той мере, в какой это не-
обходимо, т. с. нарушаются основные положения по его содержанию.

Проверка качества балластных материалов при их приготовлении
или разработках производится в сроки, приведенные в Техническом
справочнике железнодорожника 1251.

Проверку состояния балластного слоя в процессе эксплуатации
необходимо производить ежегодно на каждом километре пути.
При этом на всех километрах, кроме отремонтированных в текущем
году, проверять состояние балластного слоя следует в конце лета
или осенью до начала зимы, а на отремонтированных — перед сда-
чей пути в эксплуатацию.

При составлении проектов реконструкции и капитального ре-
монта, а также при назначении среднего ремонта пути, как прави-
ло, пользуются данными ежегодных проверок состояния балласт-
ного слоя, выполненных дистанциями пути, и только в тех случаях,
когда требуются дополнительные данные о состоянии балластного
слоя, проводят специальные исследования его.

§ 29.	Устройство разрезов призмы балластного слоя
и места отбора проб балластных материалов в пути
для исследований

Разрезы призмы балластного слоя делаются:

после укладки или ремонта балластного слоя для определения
его размеров в поперечном и продольном направлениях и для от-
бора проб балластных материалов с целью оценки их качества;
в процессе эксплуатации для определения размеров балластного
слоя, выявления деятельного слоя призмы и грязевых корыт около
шпал, а также для отбора проб балластных материалов с целью
оценки их качества.

В первом случае разрезы призмы и результаты исследований проб
являются контрольными для проверки выполнения при работах
технических требований по размерам балластного слоя и по качест-
ву балластных материалов. Эти данные вносят в паспорт на отремон-
тированный балластный слой данного километра пути.

Во втором случае разрезы призмы и результаты исследований
проб характеризуют ежегодную работу балластного слоя в период
между его ремонтами на данном километре и используются для оп-
ределения необходимых объемов работ по ремонту балластного слоя
и способов повышения его несущей способности.

Разрезы призмы после укладки или ремонта балластног? сл'Ч
делают на протяжении каждого километра не менее чем в пяти ме-
стах, т. е. через 200 .«. В каждом месте делается продольный и по-
перечный разрезы призмы. Продольный разрез призмы делают по
торцам пяти шпал с полевой стороны пути, а поперечный — вдоль
боковой стенки третьей шпалы продольного разреза. Схемы этих
разрезов с указанием мест измерений призмы и отбора проб балла-
стных материалов приведены на рис. 67.

Для обеспечения точности все измерения следует выполнять спе-
циальным шаблоном с делениями (рис. 68). Размеры по высоте, за
исключением размеров взаимопроникания, следует отсчитывать
от уровня головки рельса, а горизонтальные расстояния до мест
этих измерений—от внутренней грани головки рельса, как это
показано на схеме рис. 67.

Расстояния между осями шпал и между шпалами замеряют у
концов шпал. Для удобства измерений и исключения ошибок при
этом заранее должны быть подготовлены схемы разрезов призмы в
соответствии с рис. 67. На линии полученные данные измерений за-
носят на схемы в соответствующие места.

Если измерение производилось в месте, не требующем применения
шаблона, то результат записывают одной цифрой на схеме, а при
измерении шаблоном — пишут дробью: в числителе показывают го-
ризонтальное расстояние от внутренней грани головки рельса, а в
знаменателе — расстояние по высоте от уровня головки рельса до
измеряемой точки. В связи с этим размеры призмы определяются
после измерений шаблоном как разность между большим и меньшим
результатами в рассматриваемом месте призмы. Так, например,
вместо бг1 должно быть написано 57/25, что означает: на расстоя-
нии от внутренней грани головки рельса 57 см, т. е. у торца шпалы
вертикальный размер до верха призмы равен 25 см, а вместо 6,-2
Должно быть написано 57/41, что означает: на расстоянии 57 см
вертикальный размер до подошвы шпалы равен 41 см. Исходя из
этого погружение шпалы 1 в балласт у ее торца равно
41—25 =16 см. Точно так же определяют и все другие размеры.
слоев балласта по степени их загрязнения с соответствующим от-
бором проб из этих слоев.

Для анализа и составления заключения результаты измерений
по каждому километру при обработке заносят в специальный жур-
нал по форме, приведенной на стр. 151, и вычерчивают профили по
каждому разрезу отдельно.

По результатам измерений призмы на километре сопоставляют
размеры ее в каждом сечении и определяют средние значения, сред-
иеквадратические отклонения от средних значений по каждому эле-
менту профиля отдельно и на основе этого составляют заключение
о выполнении технических требований по размерам призмы или об
их нарушениях при выполнении работ по укладке или ремонту' бал-
ластного слоя.

Отбор проб балластных материалов в каждом месте производится
из-под одной третьей шпалы в восьми местах, как это указано на
рис. 67. При этом пробу № 1 отбирают из откоса щебня у его подош-
вы до подушки, пробы № 2 и 5— на глубине до 10 см ниже подошвы
шпалы на расстояниях от ее торцов до рельсов, пробы № 3 и 6—
из-под шпалы на глубине более 10 см до слоя взаимопроникания
щебня с подушкой на расстояниях от торцов шпалы до рельсов,
пробы № 4 и 7— из подушки ниже слоя взаимопроникания также
на расстояниях от торцов шпалы До рельсов и пробу № 8— из
слоя щебня в середине междупутья. Таким образом, для контроль-
ной проверки на километре отбирается 40 проб.

Результаты исследований проб балластных материалов сопостав-
ляют по каждому сечению отдельно и по всем разрезам на километ-
ре. По всем разрезам на километре для каждого места отбора проб
определяются средние значения и среднеквадратнческне отклоне-
ния от средних значений и на основе этого составляют заключение
о выполнении требований ГОСТов по качеству балластных материа-
лов или об их нарушении при выполнении работ.

Разрезы призмы для определения ее размеров, размеров деятель-
ного слоя и грязевых корыт, а также для отбора проб балластных
материалов с целью оценки работы балласта в пути в процессе
эксплуатации делают чаще, чем после ремонта. Это необходимо в
связи с различной работой балластного слоя по протяжению пути,
в поперечном его направлении и по глубине, а также для более точ-
ного выявления характеристик деятельного слоя в балластной приз-
ме под шпалами и на контакте щебня с подушкой.

Показатели качества балластных материалов в каждом сечении-
слое призмы по протяжению пути получаются разные. По единич-
ному определению этих показателей для какого-либо сечения-слоя
призмы нельзя делать никаких выводов, так как они не могут ха-
рактеризовать качество материала рассматриваемого слоя на про-
тяжении километра пути. Вероятность качественной характеристики
балласта в рассматриваемом слое будет более устойчивой в том слу-
чае, когда для ее численного вывода используются повторяющиеся
показатели из большего числа определений.
Форма журнала результатов измерений призмы балластного слоя

на--------км — пути перегона-------------по состоянию

на----------- Ремонт пути------------ окончен -----

Характеристика пути:

	Jft пикетов 1 № звеньев
Условные обозначения на схемах	
	К: шпал  Размеры в см

Плечо И	ОТКОС	б, 6,-1 e/Bt г/Г 1 д,Дх		
Толщина лами	щебня пол шпа-	б'-з М  6.-.3		
То же в	шпальных ящиках	зг*3 з %*3 з%*3		
Толщина ла мн	подушки под шпа-	«1 «1 и» и* •и		
То же в	шпальных ящиках	3,-4 3,-4 з»4 з4-/		
Взаимопроникание щебня и подушки		*', ж, ж, ж4		
Толщина шпал		/  2 3  4  5		
Расстояние между осями шпал		01 о» 0» о«		
Ширина подошвы шпал		ш, W, >и3  ш»	1 »	
Изменение показателен качества и состояния того или иного
балластного материала в пути связано с наличием в нем деятель-
ного слоя. Поэтому можно ожидать одинакового качества балласт-
ного материала, находящегося вне деятельного слоя призмы, по
протяжению и в поперечном направлении пути. Это позволяет при
отборе проб балластных материалов особое внимание обращать на
показатели качества в различных местах деятельного слоя призмы,
а ниже деятельного слоя под шпалами, а также на откосе и в межлу-
путьи по протяжению пути и в поперечном его сечении производить
лишь контрольные определения этих показателей.

Таким образом, для определения размеров балластного слоя и
характеристики качества лежащего в пути балласта по всей призме
Летают разрезы в пяти местах — через 200 .и на километре пути.
Для более полной характеристики деятельного слоя и лежащего в
этом слое балласта дополнитетьно к пяти указанным выше разрезам
летают разрезы еще на оставшихся пяти пикетах с измерениями
шаблоном размеров деятельного слоя, грязевых корыт и отбором
проб только в деятельном слое. Во всех десяти местах на километре
детают и продольные, и поперечные разрезы призмы.

Продатьные разрезы призмы делают с патевой стороны пути
по торцам шпал, так как эта часть призмы является наиболее дея-
тетьной, а поперечные разрезы — вдоль боковой стенки третьей
шпалы каждого продатьного разреза призмы. Схемы этих разрезов
с указанием мест измерений призмы и отбора проб балластных ма-
териалов по всей призме приведены на рис. 69, а только в деятель-
ном слое — на рис. 70. Порядок измерения и записи размеров оста-
ется тот же, что и при контратьных измерениях призмы. Также за-
ранее подготовляют схемы разрезов призмы в соответствии с рис.
69 и 70.

Для анализа и составления заключения результаты измерений
по каждому километру при обработке схем заносят в один общий
специальный журнал по форме, подобной приведенной на стр. 151.
но с дополнением новых измерений.

По результатам измерений призмы, деятельного слоя и грязевых
корыт на километре сопоставляют эти данные в каждом сечении по
всем разрезам, определяютсредние значения и среднеквадратические
отклонения от средних значений по каждому элемент)' профиля
и деятельному слою. При этом размеры призмы балластного слоя
сопоставляют по продольным и поперечным разрезам, сделанным в
пяти местах, а показатели по деятельному слою и грязевым коры-
там — по продатьны.м и поперечным разрезам, произведенным в деся-
ти местах на километре. На основе патученных материалов соста-
вляется характеристика работы балласта в пути с указанием раз-
меров его деятельного слоя в продатьном и поперечном направ-
лениях пути.

Отбор проб балластных материалов в каждом месте производится
из-под одной третьей шпалы. При этом основная масса проб отби-
рается из-под шпалы на протяжении от торца шпалы до рельса.
152

При устройстве разрезов призмы для определения ее размеров, раз-
меров деятельного слоя и грязевых корыт, а также для определения
качества балласта по всей призме пробы отбираются в следующих
местах (указанных на рис. 69 в кружках): /— из щебня у подошвы
откоса; 2— из середины обочины под загрязненной коркой до зем-
ляного полотна; 3—из загрязненной корки у торца шпалы с указа-
нием ее толщины; 4— из плеча после загрязненной корки от верха

I

разрез призмы па И'П

Рис. 70. Схемы разрезов призмы балластного слоя с ука-
занием мест измерений и отбора проб балластных матери-
алов для характеристики деятельного слоя

призмы до подошвы шпалы; 5— из загрязненной корки ниже уров-
ня подошвы шпалы с указанием се толщины; 6— из слоя щебня
против плеча призмы на глубине ниже загрязненной корки до 10 см
от уровня подошвы шпалы; 7— из загрязненной корки под шпалой
с указанием се толщины; 8— из слоя щебня ниже загрязненной кор-
ки на глубине до 10 см ниже подошвы шпалы; 9—из слоя щебня
на глубине более 10 см ниже подошвы шпалы до слоя взаимопро-
никания; 10— из подушки ниже слоя взаимопроникания до земля-
ного полотна; //-из-под шпалы в середине пути на глубине до Юсл
ниже подошвы шпалы; 12— из слоя щебня под загрязненной кор-
кой в шпальном ящике до уровня подошвы шпалы; 13— из слоя
щебня в шпальном ящике на глубине до 10 си от уровня подошвы
шпалы; 14— нз слоя щебня в шпальном ящике на глубине более
10 см от уровня подошвы шпалы до слоя взаимопроникания щебня
с подушкой.
При устройстве разрезов призмы для измерения размеров дея-
тельного слоя и грязевых корыт около шпал, а также для отбора
проб из деятельного слоя призмы пробы отбираются только в сле-
дующих местах (см. рис. 70): 3— из загрязненной корки у торца
шпалы с указанием ее толщины; 5— из загрязненной корки у торца
ниже подошвы шпалы с указанием ее толщины; 6— из слоя щебня
против плеча призмы па глубине ниже загрязненной корки до 10 см
от уровня подошвы шпалы; 7— из загрязненной корки под шпалой
с указанием ее толщины; 8— из слоя щебня ниже загрязненной кор-
ки на глубине до 10 ом ниже подошвы шпалы; II— из-под шпалы в
середине пути на глубине до 10 см ниже подошвы шпалы; 12— из
слоя щебня под загрязненной коркой в шпальном ящике до уровня
подошвы шпалы; !3— из слоя щебня в шпальном ящике на глуби-
не до 10 см от уровня подошвы шпалы.

Таким образом, при разрезах с отбором проб по всей призме от-
бирают на километре 70 проб и при дополнительных разрезах для
характеристики деятельного слоя —40 проб.

При измерениях размеров призмы, деятельного слоя и грязевых
корыт около шпал при асбестовом балласте, ракушке, карьерном
гравии и песчаном балласте вместо толщины слоя щебня и его вза-
имопроникания с подушкой определяют размеры деятельного слоя
и всей призмы у этих балластов с соответствующим отбором проб
балласта из различных слоев.

При щебне с покрывающим слоем, кроме указанных проб,
обязательно отбирают пробы из покрывающего слоя в шпальном
ящике до подошвы шпал, а при наличии покрывающего слоя под
шпалами пробы отдельно отбирают и из этого слоя под шпалой.
Результаты исследований проб балластных материалов сопостав-
ляют по каждому сечению отдельно и по всем разрезам призмы на
километре. По всем разрезам на километре для каждого места от-
бора проб определяют средние значения и среднекнадратические
отклонения от средних значений и на основе этого составляют ха-
рактеристику состояния балластного слоя на километре как в про-
дольном, так и в поперечном направлении пути и с учетом характе-
ристики работы балласта в пути (подеятельному слою) дают заклю-
чение о возможности дальнейшей работы балластного слоя без ре-
монта пли о необходимых объемах работ по его ремонту.

§ 30.	Порядок отбора проб балластных материалов

Порядок отбора проб для проверки качества балластных материа-
лов на заводах и в карьерах изложен в ТСЖ 1251. Порядок отбора
проб балластных материалов для контроля качества их при поступ-
лении на места укладки подробно изложен в соответствующих
ГОСТах на балластные материалы 126—29].

Отбор проб на линии после выполнения ремонтных работ и для
характеристики работы балласта в пути производится, как указы-
валось выше, при устройстве разрезов призмы. Места отбора проб
155
указаны на схемах, приведенных на рис. 67, 69 и 70. Если же при
обследовании балластного слоя в том или ином сечении призмы встре-
чаются, по визуальному определению, слои с различным качест-
вом балласта по высоте, то схему отбора проб в призме следует
изменить и пробы отбирать из каждого слоя отдельно. Смешение
различных слоев по качеству балласта в одну пробу, во-первых,
обесценивает трудоемкую работу по отбору проб, а во-вторых,
приводит к неправильным выводам по оценке качества балластных
материалов, неправильным суждениям о работе балласта в пути и
неправильному заключению о потребности работ по ремонту’ бал-
ластного слоя. Из-за этого могут происходить задержки с ремонтами
балластного слоя, что вызовет ухудшение работы всех элементов
пути и эксплуатационной работы железных дорог, а также допол-
нительные расходы.

В табл. 43 приведен пример сравнения оценки качества балласта
при изменении толщины слоя отбора проб.

Таблица 43

Изменение оценки качества балласта и зависимости от толщины слои
отбора проб

Показателя отбора и оценки проб балласта	№ шпал			
	1	а	3	1 4
Толщина слоя балласта под шпалой, из которого отбиралась проба, в см: верхнего слоя				0—2	0-2	0-1.5
ни'жпего >	. 			4-10	2—10	2—10	1,5-10
Загрязнение балласта частицами ме- нее 0,1 ин, установленное при ла- бораторном исследовании каждой пробы, в % по весу:  в верхнем слое 		8,53	11,72	10.9	9,76
в нижнем >		*.	3,12	3,72	3,7	2,49
Общая толщина балласта под шпа- лой. из которой отбирались пробы, в см (в том же сечении призмы* .	10	10	10	10
Загрязнение балласта частицами ме- нее 0.1 .чч в объединенной пробе в %		4.3	4,2	4,3	3,3
Отношение загрязнения в верхнем слое балласта к загрязнению общей пробы 				1,98	2,79	2,53	2,95
То же среднее по всем шпалам 		—-	2.56 |	——	—

Из данных табл. 43 видно, как важно тщательно отбирать пробы
по слоям в балластной призме, так как увеличение толщины слоя
отбора пробы уменьшает показатели загрязнения балластного слоя
примерно в 2,5 раза. При наличии загрязненного слоя — корки
156
I

I
>

t

1

под шпалой с загрязнением в размерах, указанных в табл. 43,
балластный слой работает неудовлетворительно, а по оценке ка-
чества балласта по всему слою состояние его получается удовлет-
ворительным.

Пробы на линии следует отбирать только в сухую погоду и в
каждом разрезе сверху вниз, т. е. вначале отобрать в каждом мес-
те из верхнего слоя, а в последующем — из слоя, лежащего под
верхним, и так далее до нижнего слоя.

При отборе каждой пробы нужно следить, чтобы никакие час-
тицы из слоя, из которого отбирается проба, нс ссыпались в сторо-
ны и вниз, а были собраны полностью в том количестве, как это
установлено методикой.

При отборе же проб из нижних слоев особое внимание следует
обращать на то, чтобы в отбираемую пробу не попадали частицы
с боков из вышележащих слоев и чтобы проба отбиралась только
нз слоя, указанного в методике.

В тех случаях, когда имеется затруднение отделить один слой
от другого в связи с крупностью размеров частиц, как, например,
при щебне, может быть допущен отбор пробы не доходя до нижней
границы слоя. Однако в таких случаях после отбора пробы из вы-
шележащего слоя следует зачищать подошву слоя с тем, чтобы про-
ба из нижнего слоя была отобрана без примеси материала вышеле-
жащего слоя.

Может быть допущен н другой способ отбора проб, при котором
пробу из вышележащего слоя отбирают на глубину с изменением и
фиксированием толщины слоя отбора проб на величину выступаю-
щих щебенок.

Пробу из нижележащего слоя отбирают с учетом оставшейся
части верхнего слоя и так до нижнего слоя. Однако при этом
нельзя допускать смешения пробы с материалами, лежащими
сбоку слоя, из которого отбиралась проба. Размеры слоев отбора
проб по высоте можно изменять только на величину выступающих
щебенок, о чем должно быть отмечено при отборе каждой пробы.
Пробы под концами шпал отбирают на протяжениях от торца шпалы
до рельса. Если для пробы из этого слоя не хватает материала по
весу, то допускается отбор пробы нз этого слоя из-под концов двух
соседних шпал.

При отборе проб в щебеночном балласте необходимо следить за
тем, чтобы в них попадала вся масса частиц из намеченного слоя
как крупных, так и мелких.

При отборе проб на контакте щебня с подушкой и на контакте
подушки с земляным полотном не допускается смешения различ-
ных материалов в одной пробе. Из слоя взаимопроникания пробы
следует отбирать также весьма тщательно без захвата лишнего
щебня или материала подушки.

Вес каждой отбираемой пробы зависит от размеров зерен балла-
ста и перечня исследований, которые намечено провести по дан-
ной пробе.
Для контрольной пронерки качества балластных материалов,
поступающих для укладки в путь, пробы отбираются по весу в со-
ответствии с указаниями ГОСТов и ТУ 126—30J.

Для контрольно»! проверки качества балластных материалов,
уложенных при ремонтах пути, перед сдачей его в эксплуатацию
для определения гранулометрического состава отбирают пробы
следующего веса:

При размере зерен балласта до 3 ял .... ..2 кг

*	»	»	» 7.....................

»	*	»	»	»25»................,10»

»	»	*	»	>40».................20»

»	*	»	»	» 70 »...............30 »

Для проверки качества балластных материалов в процессе экс-
плуатации пути в связи с накоплением в балластном слое засорите-
лей и с целью получения более правильных показателей по грануло-
метрическому составу при отборе пробе крупными зернами вес проб
увеличивается до следующих величин:

При размере зерен балласта до	3	ли

»	»	»	»	»	7	»

»	»	»	»	»	25	»

»	»	»	»	»	40	»

»	»	»	»	»	70	»

2 кг

5 »

15 »

30 »

50 »

В тех случаях, когда, кроме гранулометрического состава, на-
мечено проверить водопоглощен не, морозостойкость и прочность
зерен балласта, лежащего в пути, в составе пробы количество этих
зерен обязательно должно быть не менее 10 кг.

Перед отбором каждой пробы на нее заполняют специальную эти-
кетку, приведенную на рис. 71. В этикетку заносят все данные,
характеризующие отобранную пробу. При отборе пробы измеряют
толщину, длину и ширину слоя, из которого ее отбирают, и располо-
жение этого слоя по отношению к подошве шпалы, у которой эта
проба была отобрана. Перед отбором и в процессе отбора
пробы по визуальному определению оценивают и записывают
в этикетку плотность, влажность и загрязнение балласта в отби-
раемой пробе.

Отбирают пробы с применением специальных приспособлений.
На обороте этикетки записывают следующие данные:

по материалу основного балласта — какого щебеночного завода
или карьера; порода материала: год укладки;

но материалу пополнения основного балласта — год пополнения;
какого щебеночного завода или карьера; порода материала попол-
нения; наименование материала подушки; тип рельсов и их длина;
род шпал и эпюра их укладки; расстояние от мест погрузки угля,
руды или торфа (подчеркнуть) в км\ грузонапряженность участка;
158
примерный объем перевозки сыпучих грузов в %; скорости движе-
ния поездов; способ исправления пути по уровню и др.

Этикетку завертывают в непромокаемую бумагу и вместе с про-
бой укладывают в плотный ящик или мешочек. При отборе проб

j ти. не т на

Прзбй. Н* _________________________________

тел до? -----------------------------------

Линия _____________________________________

Лерегм _____________________________________

Путь четный, нечетный, грузовой (подчеркнуть)

АМ._____ПК_____Звено____________________

Середине звена, стык (подчеркнуть)

Шппльпы/':	___________________________

Шпа ял №___________________________________

Общая толщина щебня под юла лей,Вен_

Толщина чистого щ ебня, В см______

Толщина подушки, В см 

Характеристика пр<.бы и балласта
по визуальному осмотру

Дополненияхарактеризующие
деятельный слой балласта

уП11[11	(кто отбирал и с нем отсбраны пробы)

Рис. 71. Сбразец этикетки, заполняемой при отборе каждой пробы

ведется полевой журнал по форме, указанной ниже, в который за-
писывают номера проб, места их отбора и примерный вес в кило-
граммах.

Форма полевого журнала регистрации проб балласта
Путь ..., к.и ..... пк............. звено ..........шпала	№ . . . .

№ пробы
по схеме

_ л Примерный нес
Место отбора пробы пробы

Дополнительные данные

Порядок отбора проб из щебеночного слоя с размером зерен бо-
лее 25 мм при благоприятных условиях погоды и воздушно-сухом
состоянии щебня может быть изменен. Гранулометрический состав
в таких случаях определяют по крупным зернам на месте отбора
проб, а остатки от проб с размерами зерен менее 25 мм доставляют
в лабораторию, где их подвергают анализу. Если необходимо опре-
делить водопоглощен не, морозостойкость и прочность по той или
иной пробе, то от нее отбирают образец из крупных зерен весом
не менее 10 кг.
§ 31. Методы исследований проб
балластных материалов

Исследования проб балластных материалов, отобранных как
для контроля качества балластных материалов при их укладке,
так и в процессе эксплуатации, производят в соответствии с мето-
дами испытаний, приведенными в ГОСТах и ТУ 126—30]. При
определении гранулометрического состава щебня на месте отбора
пробы соблюдают следующий порядок.

Перед отбором пробы определяют вес тары, в которую будет
укладываться проба при ее отборе. Вес тары записывают в журнал
по форме, приведенной ниже. Отобрав пробу, ее взвешивают вместе
с тарой и полученный вес пробы записывают в тот же журнал.
Проба может состоять из нескольких частей в зависимости от объема
отбираемой пробы и размера тары. В этом случае в журнал записы-
вают вес каждой части с тарой, сумма которых определяет общий
вес пробы с тарой. После этого вычисляют чистый вес пробы вычи-
танием веса всей тары из общего веса пробы с тарой.

Форма журнала при определении гранулометрического состава щебня
на месте отбора пробы

Км...............пк	. . . ., звено	шпала № . . . .

Проба As ... . отобрана......................Дата	отбора

(где)

Вес тары .......Всего ....... г. Вес пробы с тарой........

(по частям)	(по частям)

.........г. Всего ...г. Чистый вес пробы.......г.

Размер отверстий сит в мм

Остатки по
часаим на
сите в е

Общий оста-
ток иа сите
в t

Вес остатка, отобранного
для исследований в лабора-
тории, в g

90

70

40

25

Прошло через последнее
сито

Итого:

Пробу отобрал: . . » ............... (должность и подпись)
Проба рассеяна: ..............	(должность и подпись)

«	>.......м-ц 196 ... г.

Взвешенную пробу щебня высыпают на фанерный лист или про-
тивень и все зерна щебня крупнее 25 мм очищают металлической
щеткой от прилипших к ним мелких частиц над общей массой про-
бы, откладывая очищенные зерна в сторону от пробы. После этого
зерна размером более 40 мм пропускают через отверстия в калибре
размером 90 и 70 мм. Зерна, которые не проходят через каждое
160
из указанных отверстий калибра, отдельно взвешивают и записы-
вают в журнал. После этого все зерна щебня размером менее 70 мм
высыпают на верхнее сито колонки сит с отверстиями размером
40 и 25 лл и тщательно встряхивают до тех пор, пока из каждого
сита щебень не перестанет просыпаться. Полученные остатки на каж-
дом сите раздельно взвешивают и записывают в полевой журнал.

Все частицы, прошедшие через сито с отверстиями размером
25 лл, также взвешивают и вес их также записывают в журнал.
Сумма всех остатков зерен на ситах и зерен, прошедших через сито
25 мм, должна быть равна чистому весу пробы щебня. При этом
отклонение от чистого веса пробы допускается не более 1%.

Взвешенные частицы размером менее 25 мм высыпают в плотный
матерчатый мешочек, туда же вкладывают полностью заполненную
и обернутую в непромокаемую бумагу этикетку на данную пробу.
Мешочек завязывают бечевой. При возможности вес пробы должен
соответствовать указанному на стр. 158.

В тех случаях, когда частиц размером менее 25 .ил в пробе ока-
жется много и они не входят в мешочек, для исследования в лабора-
торию отбирают квартованием их долю весом не менее 2 кг. Для
этой цели все частицы размером менее 25 мм после взвешивания
повторно высыпают на фанеру или специальный противень, тща-
тельно перемешивают с тем, чтобы зерна различных размеров в
остатке были распределены равномерно, разравнивают без наруше-
ния равномерности состава и разделяют на две или четыре части.
Исходя из веса каждой части, определяемого визуально, для иссле-
дования отбирают столько частей, чтобы всуммеонн составили около
2 кг. Отобранную долю мелких частиц взвешивают, записывают вес
в журнал и этикетку, а затем упаковывают, как в первом случае.

Если требуется для исследований отобрать крупные зерна щеб-
ня, то об этом делают отметку в журнале и этикетке с указанием
веса отобранных зерен. Эти зерна упаковывают в отдельный мешо-
чек вместе с дубликатом этикетки пробы. Если в пробе частиц раз-
мером менее 25 .ил не имеется, то об этом делают отметку в журнале
и этикетке.

После упаковки мелких и крупных зерен в мешочки их укла-
дывают в плотные, без щелей ящики, не имеющие внутри острых
концов гвоздей или других выступов, могущих порвать мешочки
при перевозках. Каждый ящик, заполненный мешочками, тщатель-
но упаковывают, если он подлежит пересылке багажом. При этом
сверху мешочков под крышку укладывают бумагу с тем, чтобы было
исключено перемещение мешочков в ящике при перевозках. По-
левой журнал с результатами рассева проб на линии, полностью
оформленный по каждой пробе, вкладывают в один из ящиков с
мешочками или же доставляют отдельно в лабораторию.

Содержимое мешочков в лаборатории подвергают соответствую-
щим исследованиям. Крупные зерна подвергают исследованиям всо-
ответствин с методами, изложенными в ГОСТах и ТУ [26—301, а мел-
кие зерна (мельче 25 мм) подвергают гранулометрическому анализу.

!1 Зак. 946	161
Ло начала анализов все пробы регистрируют в журнале поступле-
ния проб и каждой пробе дают порядковый номер, о чем делают
отметку на этикетке. Перед записью в журнал все пробы рассорти-
ровывают по километрам, пикетам, звеньям и номерам проб, ука-
занным на этикетках в соответствии с методикой отбора проб.

В журнал регистрации проб заносят по каждой пробе все дан-
ные, указанные в этикетке, время поступления пробы в лабораторию
и номер жетона, с которым эта проба будет обрабатываться в ла-
боратории. Номер жетона одновременно записывают н на этикетке.
Жетон должен быть с ясным номером и несгораемым. В каждый
мешочек при регистрации вкладывают такой жетон и дубликаты
этого жетона в количестве 5 шт. Вкладывать жетоны с одинаковы-
ми номерами в различные пробы не разрешается. Этикетки после
записи номеров жетонов на них складывают по порядку номеров
журнала регистрации по каждому километру отдельно и хранят в
лаборатории в течение не менее одного года со дня окончания ана-
лиза этих проб.

Анализ каждой пробы (остатка частиц с размерами менее 25 л.и)
производят в лаборатории следующим образом:

определяют постоянный вес остатка в полном соответствии с
методом испытаний, описанным в ГОСТ 7394 —55;

высушенный до постоянного веса остаток частиц G просеивают
сквозь снто с ячейками размером 3 мм.

Зерна, прошедшие сквозь это сито, взвешивают и по весу их 6’0
определяют процентное содержание р в остатке частиц размером
менее 3 ,и.ч. Оставшиеся на сите зерна высыпают в сосуд, заливают
водой и энергично перемешивают. Г1осле перемешивания осторожно
сливают образовавшуюся мутную воду сквозь сита с размером
ячеек 3 и 0,1 ,и.м и промывают свежей водой до тех пор, пока вода
не станет чистой н прозрачной. Промытые таким образом зерна высу-
шивают в сушильном шкафу до постоянного веса Gi и просеивают
сквозь набор сит с ячейками размером 20, 15, 20 и 7 мм. Остатки
на каждом сите взвешивают раздельно и вычисляют их количество
в процентах к весу первоначальной навески всего остатка G.
Количество пылевидных частиц х в зернах щебня крупнее 3 мм в
процентах ко всему остатку вычисляют по формуле

X = ° —(^ + 21) 100.	(28)

G

Для определения пылевидных частиц в зернах размером менее
3 мм навеску этих зерен в 100 г Gi высыпают в сосуд, заливают во-
дой и кипятят в течение 1 ч. После кипячения эти зерна промывают
на сите с ячейками размером 0,1 мм, остаток на сите просушивают
в сушильном шкафу до постоянного веса Ga, затем его просеивают
сквозь набор ент с отверстиями 1; 0,5 и 0,1 леи и вычисляют коли-
чество оставшихся зерен на каждом сите в процентах х1<0; х0,8и х(|>1
к первоначальной навеске Gt.
Количество пылевидных частиц .vi в процентах в 100-г навеске
вычисляют по формуле

х, = Gt-Gi 100	(29)

G2

Количество зерен различных размеров менее 3 лл в процентах
(по весу) в целом остатке вычисляют по формуле

РХ|,0	Д^0.5	_ P-Vp.l

р,0~ТО(Г’ Ро-3 4 5~ 100	р0,‘- 100’	(3 )

Количество пылевидных частиц х2, содержащихся в зернах
менее 3 лл, в процентах к общему весу остатка Q вычисляют
по формуле

v -

*	100 *

(3D

Общее количество пылевидных частиц p<o.i в процентах во
всем остатке G вычисляют по формуле

P<o.i = х +	(32)

Таким образом, в лаборатории при исследованиях получают со-
держание в остатке частиц размерами 25— 20; 20—15; 15—10; 10—
7; 7—3; 3—1; 1—0,5; 0,5—0,1 и менее 0,1 лл в процентах. В резуль-
тате по данным лабораторных и полевых исследований устанавли-
вают гранулометрический состав всей пробы щебня, которая отби-
ралась на линии. При этом соблюдают следующий порядок вычис-
ления:

1.	Устанавливают влажность w в отобранном остатке пробы,
пользуясь весом остатка бл. полученным на линии, и весом вы-
сушенного остатка G в лаборатории по следующей формуле:

w = Од~°. 100.	(33)

и

2.	По влажности остатка пробы w устанавливают весовое
количество воды (в г) и1.,, содержащейся 'в частицах размером
менее 25 лгл< всей пробы рл, по формуле

3. Находят вес всех частиц размером менее 25 лл pose
в сухом состоянии в пробе, отобранной на линии, по весу этих
частиц в общей пробе во влажном состоянии рл и по содержанию
в них воды по формуле

Р<25с = рл—(35)

4. Определяют вес пробы, отобранной на линии в сухом со-

стоянии рп по сумме остатков на всех ситах с отверстиями
более 25 лл (pw; рп; pi0; pit), записанных на линии при отборе
пробы и по весу частиц менее 25 лим в сухом состоянии р<26с
по формуле

Рп = Р»о + Рто 4 Р40 + Pas 4" Р<25с«	(36)

5.	Вычисляют процентное содержание частиц размером бо-
лее 90; 90—70; 70—40; 40—25 и менее 25 .и.и по отношению
к общему весу пробы рп.

6.	Определяют процентное содержание частиц разных размеров
Рго< Рч> Pioi Pi'< р3; Pi.о; Po.s; Po.i И р<0.1 к Общему весу пробы рп
по данным их содержания в остатке, полученным при лабора-
торных исследованиях по формуле

_	_ Рго Р<25с .	„	Р1йР<25с.

Ргсп J00	, Pisn —	1(Ю	,

_	_ РО,1 Р<25с	„ _	_P<0.lP<25c

Po.in ЮО * P<o.in— 100	*	("•)

По полученным данным составляют протокол лабораторных ис-
следований пробы с указанием всех составных частиц пробы.

Такой порядок исследования проб щебеночного балласта требует
особо внимательного отношения ко всем записям при отборе пробы и
при исследованиях в лаборатории, но он позволяет не перевозить

Таблица 44

Пример заполнения полевого журнала при отборе пробы
км 525 пк 2 звено 3, шпала № 13

Проба № 6 отобрана из слоя щебня против плеча призмы на глубине ниже
загрязненной корки до 10 см от уровня подошвы шпалы

Дата отбора 25ЦХ 1963 г.

Вес тары 4С0 4- 400 4-400 Всего 1200 г. Вес пробы с тарой 10000 + 15 000+
4- 26200 г. Чистый вес пробы 50000 г.

Размер отверстий сит в мм	Остатки по частям на сите в t	Общий оста- ток М сите и в	Вес остатка, отобранного дли исследований в лабора- тории. вас указанием вида исследований
90 70 40  25  Прошло через после шее сито	5000  5 000+5 000  5 000-15 000  5000  10000	5 000 10000 20000  5 000 10000	6 000 г для определения прочности  2 100 г для определения гранулометрического состава
Итого 			50000	

Пробу отобрал ст. инж. Семенов
Пробу рассеял лаборант Петрова

25/1Х 1963 г.
пробы большого веса в лабораторию, облегчает труд и ускоряет
процесс исследований проб.

Порядок заполнения рабочего журнала в пате при отборе проб
показан на примере в табл. 44, а расчет содержания в пробе зе-
рен различных размеров также на примере ниже.

Высушенный до постоянного веса остаток частиц размером менее 25 мм G
н лаборатории равен 2 000 г. После просеивания высушенного остатка на сите
3 мм через это сито прошло 500 г — Gn В высушенном остатке содержится
зерен размером менее 3 мм: pa 100 «25%. Промытые и высушенные
G

частицы размером более 3 мм Gt весят 1 400 г.

Рассев этих зерен на ситах показал, что G!_2o = 2OO г: G(_15 =500 г;
G|_l0 = 200 г; С,_7 = 400 е и G(_a = 100 г.

По отношению к весу высушенного нсего присланного остатка частиц
различных размеров оказалось: ^20 = 10%; Рц = 25%; Рц>=10%; р2=20%
к р3 = 5%. Количество пылевидных частиц в зернах щебня крупнее 3 мм
оказалось

x=wo-^±uooL100 = 5H

Для определения частиц размером менее 3 мм взята квартованием для ки-
пячения навеска G2, равная 100 а. После кипячения, промывки и высушива-
ния на сите с отверстиями 0,1 мм осталось G» = 80 а. Просеивание этого
остатка на ситах с отверстиями 1; 0,5 и 0,1 мм показало, что на каждом из
этих сил осталось в процентах по отношению к навеске О2: х, п=10%;
х0 5 — 40% и х0 । =30%. Количество пылевидных частиц х> в процентах
в 100-г навеске оказалось:

100 — 80
х, =	1б6~- >(»=20%.

Количество зерен размером менее 3 мм в процентах по весу в целом
остатке составляет:

25-10	25**°	25-30

0|,О~ 100 — 2'5°’ ро.5 — юо ~ '°*’ и 00.1— юо —

Количество пылевидных частиц, содержащихся в зернах мельче 3 мм,
в процентах к общему весу остатка зерен мельче 25 мм будет

Общее количество пылевидных частиц во всем остатке равно
Р< 0,1 = 54-5 = 10%.

Таким образом, при лабораторных исследованиях установлено, что в при-
сланном остатке от пробы содержалось частиц с размерами 25—20 мм—10%;
20 — 15 мм—25%; 15—10 мм—10%; 10—7 мм—20%; 7—3 мм—5%; 3—I мм—
2.5%; I—0,5 мм—10%; 0,5—0,1 мм—7,5% и менее 0,1 мм—10%.

Влажность взятого остатка при отборе пробы составляла

и>

2 100 — 2 000

2000

100=5%.

При отборе пробы в частицах мельче 25 мм содержалось воды

10000-5

100

= 500

г.
Вес всех частиц размерами менее 25 мм в пробе в сухом состоянии равен
Р<ис = 10000—500=9 500г. Вес пробы, отобранной на линии в cvxo.m состоя-
нии, равен рп — 50004-100004 200004-5000 f 9 500 -49 500 г. Содержание
в пробе частиц размерами более 90; 90—70; 70—40; 40—25 и мельче 25 .«.и
в процентах по весу к общему весу пробы рп будет: д>У0 Ю, 1%; р90_70=
=20,2%; р70_40 = 40,4%; р49_25= 10,1% и р<25= 19,2%.

Вычислим содержание в пробе частиц размерами 25—20; 20—15; 15—10;
10—7; 7—3; 3—I; 1—0,5; 0,5—0,1 и мельче 0,1 мм в процентах по весу
к общему весу пробы:

10-19,2	.	25-19.2

P2S-2O-	100	—1.92%; р20_|5:_	[00	=4,8%;

20-19,2

Р15—10 = I.92?»! Рю—7= 100 ' =



0-1H.Z

р7-з = 100 = Рз-i =

2,5-19,2

100

= 0,48%;

7,5-19,2

Р|-о,5 = 1.92%; Ро.5-0.1 = —ioo— = 1-44% и P<o,i“1.92%-

Содержание зерен различных размеров в отобранной пробе № 6 сведено
в табл. 45.

Таблица 45

Содержание частиц в пробе в % по весу

Размеры |-----

частиц в мм | о
____________I___

Размеры
чагтиц в мм

Nt проб

Более 90
70-90
40-70
25-40
20-25
15—20
10-15

10,1

20,2

40,4

10,1

1.92

4.8

1,92

7-10

1-3

0,5-1

0,1-0,5

Менее 0.1

3.84 *

0,96

0,48

1,92

1,44

1,92

б



В тех случаях, когда требуется определить количество содержа-
щихся в пробе глинистых частиц, производят отбор частиц разме-
ром менее 1 .ч,и из образца до его промывки; содержание глинистых
частиц определяется по методике, указанной в ГОСТ 7394—55.

§ 32.	Анализ результатов исследований проб балластных
материалов и составление заключений

Перед анализом результатов исследований проб балластных
материалов и составлением заключения вычерчивают профили про-
дольных и поперечных разрезов призмы с указанием всех ее разме-
ров и размеров деятельного слоя в масштабе 1:10 или 1:20 отдельно
по каждому месту отбора проб на километре; полностью оформляют
протоколы всех исследований, проведенных с отобранными пробами
по каждому километру отдельно. При этом в каждом протокате груп-
пируют результаты определенных исследований проб по сечениям
166
призмы на километре. Например, результаты исследований грану-
лометрического состава всех проб под № 1 на километре дают по
порядку сделанных разрезов. После этого показывают средний по-
казатель, максимальное значение и среднеквадратическое отклоне-
ние от среднего показателя по всем пробам № 1, отобранным на
километре. Затем в протоколе приводят в таком же порядке данные
для пробы № 2, для пробы № 3 н т. д. по всем отобранным пробам
на километре.

Таков же порядок заполнения протоколов, в которых приводят-
ся результаты других исследований, например, прочности, содер-
жания глинистых частиц, содержания угля, водопоглощения, мо-
розостойкости и т. д., если такие исследования были предусмотре-
ны методикой. После оформления всех данных в каждом протоколе
в конце дают заключение по исследованным пробам. Например,
в протокате гранулометрического состава указывают по каждому
сечению призмы (по пробам), к какому гранулометрическому со-
ставу относится щебень и имеются ли отступления от требований
ГОСТа, а если имеются, то какие и в чем они выражаются.

По разрезам призмы дается описание деятельного слоя в попе-
речном и продат ьном направлениях на километре. При этом тре-
буется описывать деятельный слой непосредственно под шпалами
и на контакте щебня с подушкой. По каждому измерению — по
глубине деятельного слоя, толщине щебня, толщине подушки —
данные сопоставляют по километру и дают заключение о состоянии
балластного слоя при этих размерах призмы.

Общее заключение по работе балласта в пути на километре стро-
ят на основе сопоставления результатов всех исследований, прове-
денных с пробами, отобранными на данном километре, описания
деятельного слоя и размеров призмы, указанных на схемах разре-
зов. В этом же заключении дается оценка состояния балластного
слоя и его устойчивости, а также определяется срок и вид требую-
щегося ремонта пути на данном километре по состоянию балласт-
ного слоя.

Глава VII

ПОЛЕВАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БАЛЛАСТНЫХ
МАТЕРИАЛОВ

§ 33.	Приборы полевой лаборатории

Переносная лаборатория для испытания балластных материалов
в полевых условиях испатьзуется для получения данных по балласту
при составлении технических паспортов, проектов реконструкции
и ремонта пути, при контрате качества разрабатываемой и отгружа-
емой продукции с заводов, карьеров или отвалов, а также при гео-

167

логоразведочных работах по изысканию новых месторождении бал-
ластных материалов.

Переносные лаборатории должны быть постоянным оборудо-
ванием дистанции пути, дорожных лабораторий, пунктов разра-
боток балластных материалов (заводов, карьеров, отвалов), геолого-
разведочных партий и филиалов Гипротранскарьера Главного
управления пути и сооружений МПС.

Переносная лаборатория комплектуется из приборов [31—321,
которые позволяют определять гранулометрический состав балла-
стных материалов, степень загрязнения их частицами менее 0,1 .м.ч
и глинистыми частицами, прочность щебеночных и гравийных бал-
ластных материалов, водопоглощение и морозостойкость, насып-
ной вес.

В комплект переносной лаборатории входят следующие
приборы:

1.	Копер ПМ с паспортом (см. образец) (рис. 72) ....... I шт.

2.	Футляр для копра............................................I	»

3.	Запасные съемные пластины зубьев к копру ПМ .............2 »

4.	Калибр для определения максимальных размеров щебня и гра-
вия с отверстиями диаметрами 90 , 70, 60 и 45 ,'<ч (рис. 73) . 1 »

5.	Первая колонка сит (3 сита с отверстиями диаметрами 40, 25
и 20 ,чл1) на подставке с пружинами (рис. 74 , 75)......... 1	»

6.	Вторая колонка сит (5 сит с отверстиями диаметрами 15; 10;

7,	5 и 3 ям) (см. рис. 74 и 75) ............................1	»

7.	Третья колонка сетчатых сит (3 сита с отверстиями диаметрами
1; 0,5 и 0,1 .им) (рис. 76)...............................1	»

8.	Запасное сито с отверстиями 0,1 л.« . .....................  1	»

9.	Сушильный шкаф стандартный.................................  1	»

10.	Весы технические на 5 кг . .	...........................  1	»

11.	Весы торговые чашечные на 10 кг ............................1	»

12.	Разновесы к техническим весам от 0,1 до 500 г в футляре	.	.	1	»

13.	Гири к весам от 1 до 5 кг...................................1	набор

14.	Пестик (стеклянная палочка с резиновым наконечником) ...	1	шт.

15.	Термометр технический на 150° С в футляре...............1	»

16	Коробки для сушки проб размером 25х2э см................4	»

17.	Коробки для сушки проб размером 15x15 см................2	»

18.	Сетка с асбестом размером 12x12 см ............	1	»

19.	Электроплитка ..............................................I	*

20.	Чашки фарфоровые диаметром 70 .им.......................4	»

21.	Колбы плоскодонные на 0,75 л............................2	»

22.	Лупа 10-кратная диаметром 50 мм.........................1	»

23.	Мензурки с делениями на 100 с.иа диаметром 25 .и.и......6	»

24	Жетоны с номерами от 1 до 50 (по 5 шт. каждого номера)	.	.253	»

25.	Флакон с сернокислым натрием на 750 г ..........	1	»

26.	Флакон с хлористым кальцием на 150 г....................1	»

27.	Флаконы для дистиллированной воды на 0,75 л.............2	»

28.	Ванна фарфоровая или стеклянная диаметром 150 ч.«. высотой
10 см.........................................................1	•

29.	Пипетка ...................................................I	*

30.	Груша резиновая 0,25 л.................................•	»

31.	Бюксы алюминиевые диаметром	30	мм,	высотой	50 .и.и .... 10	»

32.	Линейка металлическая с	делениями	длиной	20	см ............1	»

33.	Пробки резиновые...........................................5	»

34.	Полотенце .........................,.......................1	*

35.	Щетка металлическая .......................................1	»
36.	Журнал для регистрации проб...........................  .	] шт,

37.	Журнал отбора проб.........................................(	,

38.	Перочинный нож с отверткой и шилом....................,	. J »

39.	Совки различных размеров шириной от 10 до 25 сл ..... 4 *

40.	Крючки, кочерга, когти и т. п. для отбора проб по слоям , . 1 набор

41.	Мерные сосуды для определения объемного насыпного веса раз-
мером по ГОСТ 8269—56	.................................. 4	ш?.

42.	Мерный сосуд емкостью 1л .  ..........................  .	j	*

43.	Шаблон для измерения призмы (см. рис. 68).............  .	1 >

§ 34.	Порядок пользования приборами переносной
лаборатории и их содержания

Приборы для определения гранулометричес-
кого состава балластных материалов: набор сит
(см. рис. 74 и 75), калибр для определения максимальных раз-
меров щебня и гравия (см. рис. 73), коробки для отбора и

Рис. 77. Штампованные сита
и—колония сиг п собранном виде; б —уложенные для транспортировки

сушки проб, весы технические и чашечные, разновесы п гири, су-
шильный шкаф, электроплитка, колбы для кипячения проб, совки
различных размеров, груша резиновая, щетка металлическая, чаш-
ки фарфоровые, термометр технический, крючки, когти и т. п.
принадлежности.

Сита применяются на пружинах по предложению И. М. Долгова
(см. рис. 74), а при их отсутствии—простые колонки епт (рис. 77, а).
Сита первой и второй колонок изготовляются разных размеров
для лучшей их укладки при транспортировке (рис. 77, б). Третья
колонка сит транспортируется только в собранном виде (см. рис. 76).
На калибре против каждого отверстия и на каждом сите снару-
жи на видном месте должны быть указаны размеры отверстий в
миллиметрах. Коробки для отбора и сушки проб изготовляются из
оцинкованного железа. Сушильный шкаф (рис. 78) должен иметь
полки для установки банок при сушке проб, термометр техничес-
кий и терморегулятор, позволяющий поддерживать температуру не
выше 110иС.

Совки, крючки, когти, кочерга и другие принадлежности для
отбора проб должны быть легкими и удобными.
Приборы для определения содержания

глинистых частиц: мензурки с делениями емкостью
100 сл3 и диаметром 2,5 см, флакон с хлористым кальцием, стеклян-
ная палочка с резиновым наконечником длиной более длины мен-
зурки на 10 см, флакон с дистиллированной водой и сито с отверсти-
ями размером 1 мм.

Приборы для определения прочности
щебеночных и гравийных материалов: копер
ПМ (конструкции С. Н. Попова
и К. Г. Масленникова), сита, тех-
нические весы, разновесы к тех-
ническим весам, мерный сосуд
емкостью 1 л.

Копер ПМ состоит из стани-
ны, ступки и бойка. Боек имеет •
съемную пластину с зубьями в
четыре ряда в виде подбоек. В
нерабочем положении и для пе-
реноски копер помещают в спе-
циальный футляр. Перед испы-
танием копер устанавливают по
отвесу вертикально на прочное
основание так, чтобы при уда-
рах не было подпрыгивания коп-
ра и образца в ступке. Боек пе-
ред испытанием и после испыта-
ний запирают в верхнем поло-
жении на предохранитель. Не
разрешается в процессе работы
вынимать и вставлять ступку,
а также пробовать образец в
ступке руками без запирания
бойка на предохранитель. Перед

футляр, боек опускают в нижнее положение — в ступку.

Приборы для определения водопог л още-

ни я и морозостойкости щебня и гравия: фар-
форовая или стеклянная ванна, флакон с сернокислым натрием,
весы технические, разновесы к техническим весам, флакон с дистил-
лированной водой, термометр, банка для кипячения кусков шлака»
сушильный шкаф, сита, металлическая щетка и полотенце.

Приборы для определения структуры

шлаков: лупа, весы технические, разновесы к техническим весам
и мерный сосуд для определения объемного насыпного веса щебня.

Приборы для определения объемного на-
сыпного веса щебня или гравия: мерный сосуд
для определения объемного насыпного веса щебня или гравия раз-
мером в зависимости от крупности зерен этого материала, весы тор-

говые, разновесы и гири.
Таблица 46

Образец паспорта копра ПМ для определения прочности щебня и гравия

Наименование завода-изготовителя . ...................Изготовлен...........

.........196	.г. Копер ПМ №						
Основные показатели	Измери- тель	Показатели завода	Предусмот- рено по проекту	Допуск	Нрнмсчз-]  НИС	1
Общий вес копра с фут- ляром 	  Общий вес бойка (руч- ка, ударная часть, пластина съемная с зубьями и крепежные детали) 	  Диаметр нижней части бойка 	  Высота подъема бойка от верха ступки до кромки зуба ....  Пластины съемные с зубьями (запасные)  Вес каждой съемной пластины		  Качественные характери- стики съемных пластин (по ГОСТ 7392—55) .  Высота зуба до верхней кромки пластины  Угол впадины зуба пла- стины 	  Ширина зуба пластины Расстояние между зубья- ми пластины ....  Ступка поворотная с ручкой .......  Внутренний	диаметр  ступки .......  Высота ступки внутри .  Разметка угла поворота ступки .......	кг  г мм  > шт.  г  Твер- дость  мм град мм  » шт. мм  >  шт.	1)	на копре  2)	  3)	  1)	  2)	  3)		19  5000 95  486 2  610  Бандажная сталь с за- калкой в масле, твердость 56-58 HRC  10  120 12  14  1  105 80  6»	±20  -0,5  ± 2  ±10  ±0,5  ±0,2  ±0.5  ±0.5 ±0,5	

* Окружность разбивается на S рапных пастей (по 45*), начиная от осп направ-
ляющей стойки.

Подпись ответственного лица завода-изготовителя
Все приборы переносной лаборатории после пользования ими
тщательно очищают, обсушивают и хранят в специальных ящиках.
Для сохранности и удобства транспортировки все приборы пере-
носной лаборатории хранят в четырех ящиках: в первом — стек-
лянную посуду; во-втором — копер ПМ; в третьем — весы, разно-
весы и гири; в четвертом — остальные принадлежности лабора-
тории. В ящиках приборы и принадлежности хранят в закрытом
или закрепленном патоженин. Сетки на ситах, сита, копер ПМ. ве-
сы, разновесы, гири, мензурки и мерные сосуды должны быть стан-
дартными. Эти приборы датжны периодически проверяться и иметь
контратьные клеима соответствия их стандарту.

Переносную лабораторию в каждой организации закрепляют
за определенным ответственным лицом, подготовленным к обраще-
нию со всеми ее приборами. У ответственного лица хранятся журна-
лы регистрации проб, которые испытывались приборами перенос-
ной лаборатории, рабочие журналы разрезов и отбора проб и копии
протоколов всех лабораторных исследований.

§ 35.	Рабочие журналы и протоколы для записи результатов
исследований проб балластных материалов

Каждое исследование проб балластных материалов оформляется
документами — протоколами за подписями лиц, производивших
исследования, и начальника подразделения, в распоряжении кото-
рого находятся приборы переносной лаборатории.

Образец журнала результатов измерений размеров призмы бал-
ластного слоя приведен на стр. 151, форма полевого журнала ре-
гистрации проб — на стр. 159, а форма журнала определения гра-
нулометрического состава щебня на месте отбора пробы — на стр.
160 и 173.

Форма журнала определения
гранулометрического состава щебня на месте отбора проб

Дорога ...............................

Перегон.....................Путь.........

Км.....................  Пк............Зв.

Шпальный ящик............................

Проба № , . .

Более 90 .м.н.............................  г

70—90 ....................................  »

40-70 ....................................  »

25-40 ......................................»

.Менее 25	 >

Взяли в лаборатории . ......................*

Образец этикетки, заполняемой на каждую пробу, показан на:
рис. 71, а форма журналов регистрации проб и результатов иссле-
дования гранулометрического состава после их доставки на участок
или в установленное помещение приведена ниже.
При заполнении этого журнала лается полное описание пробы
в соответствии с данными, приведенными в этикетке. Регистрируют
пробы в срок не позднее двух дней после их поступления: там же
отмечают по каждой пробе, какие исследования должны быть про-
ведены.

Форма журнала регистрации проб после доставки на участок

гранулометрического состава после доставки пробы на участок

Проба №.... Жетон №.... Колкч. жетонов...................... шт.

Пр_рба выдана.......................<	. ,	...............196 . г.

Испытание начато « . . .»...................196	.. г. Закончено . . .

Способ испытания..................................................  ,	.

Определение постоянного «еса пробы

Дата	V. мин	<*	Веска		
		от — до	с тарой	тары	ЧнсгыП вес пробы
	До просушки				

Постоянный вес пробы олреде.1н.'1....................................

(должность, подпись)

Выдана навеска для рассева...........г.	Оставлено для контрольной про-
верки . .................................... . . .г.

Рассев до промывки:

Фракций менее 1 мм.........................г

Фракций более 1 мм.........................г

Фракций менее 1 мм после рассева промытых частиц......................г.

Общее количество фракций менее I мм ..................................г.
Определение постоянного веса промытых фракций более 1 мм
или всей пробы

Дат»	Время	t •	Веспе		
		от — до	с та poll	тары	Чистый вес пробы
	До просушки				

Постоянный вес определил .....................................

Выдана навеска для кипячения
верки....................г.

.г, Оставлено для контрольной про-

Определение постоянного веса промытых фракций менее 1 мм

Дата	Время	t °	Веена		
		ОТ — ДО	с тарой	тары	Чистый вес пробы
	1  просушки				

Постоянный нес определил

Рассев фракций более 1 мм или всей пробы после промывки
и просушки

Раэмео сит ь мм	Точность взвешивания	Остатки на ситах в е		Остатки на ситах в %
		1-е взвешивание	2-е взвешивание	
15	  10	  7 ......  5	  3	  1 . ....  <1	  <0,1 . . . . .  Общий вес . .				

(ДОЛЖНОСТЬ, подпись)

196 . .г. Рассеял
Рассев фракций менее 1 мм после кипячения, промывки и просушки

Размер снт В -K.W	Точность взвешивания	Остатки на ситах в е		Остатки на ситах в %	
		1-е взвеши- вание	2-е взвеши- вание	от навески	от всей навески
0.5 ....  0,1 . . . .  <0,1 . . .  Общин вес					

.196 . .г. Рассеял

(должность, подпись)

Рассев и взвешивание по фракциям произведены:

На линии при отборе пробы « . . .»...............|уб	. .г.

На участке после доставки пробы * . . .»....................Юб	. ,г.

Размер снт
п мм

Ряс сев пробы, произведенный ня линии, в г		Определение веса остатка и всей пробы иа участке			Окончательный гра- нулометрический состав пробы	
Частные остатки на ситах	Взято на уча- сток дли анализа	Вес сухого остатка а а	% влажности	Вес и % фракций	Размер сит в мм	Частные остатки мл ситах в %
				в пробе		
				в	%		

>90

70

45

40

2.5

Общий вес

>90

70

61)

45

40

25

20

15

10

7

5

3

1

0.5

0.1

<0.1

Всего

Испытание произвел...........................

« . . .».........196	. .г.

Подсчитал.....................Проверил............................

Заключение ........................ ..................

Протокол	.196 . .г.

Образец протокапа для записи результатов определения грану-
лометрического состава балластного материала приведен на стр. 177.
176
Образец

ПРОТОКОЛ л»...

Испытаний проб ....................................................

отобранных .............................................................

(где)

Заключение:......................................................

Начальник .................. ...............................

Испытание производили ....................................

К протоколу гранулометрического состава прилагается или впи-
сывается в протокол характеристика пути и балластного слоя. В
этой характеристике приводятся те же данные, что и на обороте
этикетки (см. стр. 158).

Форма рабочего журнала для записей результатов определения
прочности щебня на копре ПА) приведена на стр. 177, образец прото-
ката для записи результатов определения прочности щебня, водо-
поглощення и его морозостойкости — на стр. 179. При измерении
откосной части призмы результаты измерения могут быть записаны
в журнал, форма которого приведена также на стр. 179.

Форма рабочего журнала для записей
результатов определения прочности щебня на копре ПМ

Проба №........................................ Жетон	№..........

Щебень фракций 25—20, 20—15, 15—10, 10—7 леи

Определение насыпного веса

Взвешивания	Вес в г			Средний вес образца в г Р
	с тарой	тары	Чистый вес	
1-е 	  2-е	  3-е	  Объем мерного цил>	ндра V = .				см*.
Г  Насыпной вес В = Д7 =					. . . г/см3.
Расчет образца для удара

Объем образца для испытания V, = 500 c,ws.

В- 500 .,..500

Вес каждой фракции К =---------;j— ——4—=................................:

Вес образца К = К • 4 =.................................................г.

Рассев после испытания на удар

Образец № I | Образец № 2	| Образец № 3

Сита •:	I	Остаток на сите в г; взвешивание

1-е	''	2-е	|	1-е	|	2-е	|	1-е	|	2-е

7 . . .

3 . . .

1 . . .

0,5	.	.

0,5 . ,
Всего . .

' Здесь и в други» формах журналов подразумевается диаметр отверстий сит в мм для
сит с размерами отверстий более Змм и сетки для сит с меиыиими размерами отверстий

Определение сопротивляемости удару на копре ПМ

Объемный вес насыпного щебня В— ..........Объем образца
для испытания V = 500 см*. Вес каждой фракции Х=....г.

Вес образца Kt —..........е.	Число ударов —40. Модуль крупно-

сти образна до испытания 4.

Модуль крупности после
испытания

Л1'а =...............

Степень измельчения
у;=л»1-л1,=4-...=..
Относительная сопротив-
ляемость удару

Модуль крупности после
испытания

М'2=..................

Степень измельчения

U’n -Л11—ЛГ»-,4—... = ..

Относительная сопротив-
ляемость удару

Модуль крупности после
испытания

М2' =...............

Степень измельчения

U’„ -Mt-Mt=4-.. . = ..

Относительная сопротив-
ляемость удару

Определения и расчеты производили:..................................

.............. 196 ..г.
Заключение:.............	...... .............................  .......

Подпись
О б р а з е ц

ПРОТОКОЛ №...

Физико-механических испытаний проб....................отобранных

(наименование балласта)
.................196	. .г, на........................................
на предмет определения соответствия его нормам ГОСТа ..... для бал-
ластного слоя железнодорожного пути.

Место взятия проб
и обозначения

Результаты испытаний

Прочное) ь по сопритиплне
мости удару на копре ПМ

Морозе •
стойкость
после
насыщения
ра ст ворон
сернокис-
лого нат-
рия

Заключение: .......................................................

Начальник.....................................................

(должность И ПОДПИСЬ)
Испытании производили: .....................................

(должность и подпись)

Форма журнала результатов измерений плеч,
откосной части балластной призмы и ширины обочины

Путь....................................................    .	. .

Перегон......................Направление.......................Ж.	д.

По состоянию на...................................196	. г.

Последний капитальный ремонт произведен.....................196	. .г.,

средний.................196	. .г., подъемочный.............196	. .г.

Род балласта и размеры фракций.......................................

Характеристика пути..................................................

Г — горизонтальные расстояния от внутренней грани головки наружного
рельса до .места измерения в см;

Д — вертикальные расстояния от уровня головки рельса до точки изме-
рения профиля призмы в см.

Измерения произведены........................................

(должности в подписи)

< . . .».................196	. .г.
ЛИТЕРАТУРА

I.	ПоповС. Н. Балластные материалы на железных дорогах и тех-
нико-экономические расчеты при их применении. Труды ЦНИИ, вып. 4
Трапсжелдориздат, 1947.

2.	Г у м е н с к и й Б. М. Основы геологии для строителей железных
дорог. Трансжелдорнздат, 1955.

3.	Л о д о ч н и к о в В. И. Краткая петрология. Горгеонефтеиздат,

4.	Геологический словарь, том I и II. Госгеолтехиздат, 1960.

5.	О р и а т с к и й Н. В. Механика грунтов. Издательство МГУ, 1950.

6.	Ш а х у н я и ц Г. М. Железнодорожный путь. Трапсжелдориздат,
1961.

7.	П о п о в С. И. Новый способ определения прочности щебня по на-
туральным образцам. Вестник ЦНИИ МПС, 1959, № 6.

8.	С с р г е е в Б. И. Работа шпалы под нагрузкой при различных усло-
виях. Труды НИИП НКПС, сборник XV. Госжелдориздат, 1933.

9.	Попон С. Н. О допускаемых напряжениях на балласт Труды
ЦНИИ. вып. 97. Трапсжелдориздат. 1955.

10.	П о п о в С. Н. Укладка комбинированного балласта как способ пре-
дохранения щебня от загрязнения. Информационное письмо ЦНИИ МПС,
№ 421. 1957.

11.	Попов С. Н. Повышение устойчивости пути на щебеночном осно-
вании. «Железнодорожный транспорт», 1955, .Ns 9.

12.	Попов С. Н. Повышение несущей способности песчаных балласт-
ных материалов Информационное письмо ЦНИИ МПС № 238. Трансжелдор-
издат. 1952.

13.	Д о р о ш е в н ч А. Т., ТюриковА. А., М а м о н т о в Р. Р.
Содержание пути в условиях высокой грузонапряженности. Трансжелдор-
издат, 1960.

14.	Под редакцией Д а н о в с к о г о Л. М. Путевые работы на грузо-
напряженных участках. Трансжелдорнздат, 1961.

15.	ПоповС. Н. Использование шлаков металлургической промышлен-
ности для повышения несущей способности песчаного балласта. Информа-
ционное письмо ЦНИИ № 288. Трансжелдорнздат, 1952.

16.	ПоповС. И. Профили балластного слоя нужно улучшить. «Путь
и путевое хозяйство», 1962, № 5.

17.	Попов С. Н,, Г о л о в а н ч и к о в А. М., Гончаров Г. И.,
Л ы с е н к о Т. П. Новые поперечные профили балластной призмы. Транс-
желдорнздат 1963.

18.	Иванов Н. Н. Строительство автомобильных дорог. Автотранс-
издат, 1958.

ЦП МПС

19.	—2озо—• Инструкция по текущему содержанию железнодорожного
пути. Трансжелдорнздат, I960.
20.	Е р ш к о в О. П. Обеспечим равноупругость пути. «Путь и путевое
хозяйство», 1959, № 3.

21.	ЕршковО П. Экспериментальные исследования жесткости желез-
нодорожного пути. Бюллетень технико-экономической информации МПС.
1962. № 5

22.	Попов С. И. Своевременно и доброкачественно ремонтировать
железнодорожный путь «Железнодорожиый транспорт», 1964, № 6.

23.	В е д е н и с о в Б. Н. и др. Повышение скорости движения, веса соста-
вов, мощности и эффективности тяговых средств транспорта. Академия наук
СССР, 1950.

24.	Г и б ш м а н А. Е. Экономическая эффективность укладки тяжелых
рельсов на грузонапряженных направлениях. «Техника железных дорог»,
1950, № 9.

25.	Технический справочник железнодорожника, т. 5. Путь и путевое
хозяйство. Трансжелдорнздат, 1951.

26.	ГОСТ 7392—55. Щебень из естественного камня для балластного
слоя железнодорожного пути.

27.	ГОСТ 7393—55. Гравий сортированный для балластного слоя желез-
нодорожного пути.

28.	ГОСТ 7394—55. Гравий карьерный для балластного слоя железно-
дорожного пути.

29.	ГОСТ 7395—55. Ракушка для балластного слоя железнодорожного
пути.

30.	Технические условия на песчаные балласты. Трансжелдорнздат,
1947.

31.	Инструктивные указания по устройству, уходу и обращению с при-
борами полевой лаборатории для испытания балластных материалов. Глав-
ное управление пути и сооружений МПС. 1951.

32.	ПоповС. И. Переносная лаборатория для испытания балластных
материалов в полевых условиях. Трансжелдорнздат, 1947.

33.	Вс р и го М. Ф. О сопротивлении движению колеса по рельсу, обус-
ловленном рассеиванием энергии в железнодорожном пути. «Техника же-
лезных дорог», 1950, № 8.
О Г Л А В Л Е II и Е

Стр

От автора....................................................... 3

Часть первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ГЕОЛОГИИ И МЕХАНИКИ ГРУНТОВ
Глава I. Краткие сведения из геологии

§ 1.	Минералы, их свойства, состав и классификация ......	5

§ 2.	Магматические горные породы .............................  9

§ 3.	Осадочные горные породы ................................  ||

§ 4.	Метаморфические горные породы ............................13

Глава II. Краткие сведения из механики грунтов

§	5.	Основные	механические схемы	грунтов	..................14

§	6.	Сплошные	системы ........................................15

§	7.	Несвязные	скелетные системы	(сыпучие	тела)...............(8

§	8.	Скелетные	системы с постоянным сцеплением ................21

§ 9.	Системы сжимаемого скелета с заполнением пустот смачиваю-
щей жидкостью ...............................................  21

§ 10.	Системы сжимаемого скелета с частичным заполнением пустот
смачивающей жидкостью .......................................  24

§11.	Статистические дисперсные системы ........................25

§ 12.	Упругие свойства грунтов .................................27

Часть вторая
БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
Глава III. Устройство балластного слоя

§13.	Назначение балластного слоя ..............................30

§ 14.	Материалы, применяемые для устройства балластного слоя . 31

§ 15.	Поперечные профили балластного слоя ......................65

§ 16.	Напряжения в элементах профиля балластного слоя...........80

§ 17.	Потребные объемы материалов для устройства балластного слоя 84

Глава IV, Работа балласта в пути

§ 18.	Принципиальная схема работы балласта в период между ремон-
тами пути ...................................................  87

§ 19.	Деятельный слой щебеночного, гравийного и песчаного баллас-
тов в различные периоды эксплуатации ........... 92
Стр.

§ 20.	Изменение фильтрационных свойств балластных материалов
в процессе эксплуатации .....................................  99

§ 21.	Основные причины расстройств балластного слоя железнодорож-
ного пути......................................................103

§ 22.	Устойчивость пути на различных балластах ...............105

Глава V. Текущее содержание и ремонт балластного слоя

§ 23.	Основные положения текущего содержания балластного слоя 106

§ 24.	Износ различных балластных материалов..............  ....	108

§ 25.	Определение периодов между ремонтами и нормы периодично-
сти ремонта балластного слоя .................................118

§ 26.	Дополнительные расходы при просрочках выполнения работ
по ремонту пути ..............................................125

§ 27.	Нормы пополнения балластных материалов .................143

Часть третья
ОБСЛЕДОВАНИЕ БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ
Глава VI. Порядок обследования балластного слоя

§ 28.	Периоды обследования балластного слоя.............  146

§ 29.	Устройство разрезов призмы балластного слоя и места отбора
проб балластных материалов в пути для исследований.......146

§ 30.	Порядок отбора проб балластных материалов ........  155

§ 31.	Методы исследований проб балластных материалов ..... 160

§ 32.	Анализ результатов исследований проб балластных материа-
лов и составление заключений ............... 166

Глава VII. Полевая лаборатория для исследования
балластных материалов

§ 33.	Приборы полевой лаборатории ........................167

§ 34.	Порядок пользования приборами переносной лаборатории и их
содержания	..........................................170

§ 35.	Рабочие журналы и протоколы для записи результатов исследо-
ваний проб	балластных материалов ..................  173

Литература..............................................  180
CtpitH Нчхончнич Лпл<м

Изд ио «ТРАНСПОРТ*. Москва. Басманный туп.. tU

Сдало и м«бор З/Xll 1664 г.
Подписано к печати 12/111 19Ъ5 г.

Формат бумаги г»ах9У.
Бум листов 6,7Ь.
Гараж ММ MS. ТО mb.
Цеи« 60 «mi.

Москокекм тапогрефкм A'i 4 Глиалолмграфпрома
Гоеударстаепмогс комии>>« Совета Министров СССР
по печати
Б. Переаслпвскня, 46

Пеклтжым листов И.В.

Уяетио-нэд леям II.$3
Над. М И51»Г>. Зак. тип. 946

Переплет I0 кип.

БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Редактор А //. Ctptu^M

Обложка жудожнккл И. Л. Паймина
TexHHMCiCHfl редактор //. Д. Мищсым

Корректор й. Г. Кчлинеал
3« 946

Т'-.