Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx

Spoločnosť Tensar International uviedla prostredníctvom našej spoločnosti v roku 2008 na český trh trojosovú monolitickú stabilizačnú geomrežu Tensar TriAx. Táto dlhé roky vyvíjaná geomreža je nástupcom osvedčenej dvojosovej monolitickej stabilizačnej geomreže Tensar SS. Účelom skúšok vykonaných na ČVUT v Prahe, Fakulte stavebnej, Katedre železničných stavieb bolo posúdenie účinnosti novo vyvinutej geomreže voči geomreži bežne používanej v českom stavebníctve.

Laboratórne testy na vzorkách stabilizačných geomreží boli vykonané na modeloch pražcového podložia v mierke 1 : 1 s 250 000 zaťažovacími cyklami. Počas zaťažovacích cyklov boli merané poklesy jednotlivých vrstiev a ďalej statické a dynamické moduly pretvárnosti.

Skladba pražcového podložia

Podložie bolo tvorené tehelňovou hlinou zloženou z 21 % ílu, 31 % slínu, 22 % piesku, 22 % trosky a 4 % pilín. Hlina bola pri dodaní bez pórov s vlhkosťou cca 20 %. Tento typ hliny si počas skúšok zachováva nemennú vlhkosť a povrch vrstvy vykazuje únosnosť vyjadrenú statickým modulom pretvárnosti cca 15 MPa.

V modeli bola okrem stabilizačnej geomreže použitá separačná netkaná geotextília, ktorá zabezpečovala separáciu podložia a konštrukčných vrstiev modelu. V prvom modeli bola použitá stabilizačná geomreža Tensar SS30 – tuhá monolitická dvojosová geomreža s rozstupom rebier 39 × 39 mm a minimálnou pevnosťou spoja 95 %. V druhom modeli bola použitá stabilizačná geomreža Tensar TriAx TX160 – tuhá monolitická trojosová geomreža s rozstupom rebier 40 × 40 mm (pozdĺžne × uhlopriečne) a minimálnou pevnosťou spoja 90 %.

Konštrukčná vrstva bola tvorená drveným kamenivom z amfibolitu frakcie 0/32 mm. Koľajové lôžko bolo tvorené drveným kamenivom z amfibolitu frakcie 32/63 mm.

Postup prác

Laboratórne skúšky boli vykonané v skúšobnom boxe s rozmermi 2,0 × 1,0 × 0,8 m. Na minimalizáciu trenia pražcového podložia o steny boxu boli drevené steny obložené pozinkovaným plechom. Dno a steny boxu boli ďalej prekryté tenkou fóliou na zamedzenie vysychania tehelňovej hliny.

Na dno skúšobného boxu boli uložené kvádre tehelňovej hliny, ktoré boli pomocou ručného vibračného hutniaceho zariadenia zhutnené. Výsledná hrúbka podložia bola 28 cm. Na túto vrstvu bola uložená separačná geotextília a stabilizačná geomreža. Medzi geosyntetikami a stenami boxu bola ponechaná medzera cca 1 cm. Následne bola uložená a zhutnená konštrukčná vrstva s výslednou hrúbkou 15 cm. Koľajové lôžko s hrúbkou 30 cm bolo uložené a zhutnené v dvoch vrstvách.

Na urovnanú vrstvu koľajového lôžka bola umiestnená polovica betónového pražca s 50 cm dlhým kusom koľajnice. Na cyklické zaťažovanie bol použitý hydraulický valec umiestnený na tuhom oceľovom ráme. Obsluha zariadenia bola zabezpečená pomocou špeciálnej riadiacej a záznamovej jednotky. Hlava koľajnice bola zaťažovaná silou v rozsahu 2 – 42 kN so sínusovým priebehom a frekvenciou 3 Hz. Obe sledované konštrukcie boli zaťažované 250 000 cyklami.

Měřené parametry 

• statický modul přetvárnosti – při zřizování jednotlivých vrstev modelu byla na každé vrstvě (podloží, konstrukční vrstva, kolejové lože) provedena statická zatěžovací zkouška. Zkoušky byly umístěny v průsečíku kolejnice a osy pražce. Stejný postup zkoušek byl proveden při rozebírání konstrukce po cyklickém zatěžování. Na každé konstrukci bylo provedeno 6 zatěžovacích zkoušek
• rázový modul deformace – zkoušky byly provedeny obdobným způsobem jako při provádění zkoušek statického modulu přetvárnosti. Zkoušená místa byla zvolena mimo profil statických zkoušek. Na každé konstrukci bylo provedeno celkem 12 zkoušek
• poklesy – při cyklickém zatěžování byly sledovány poklesy ve třech výškových úrovních, na horním povrchu pražce, na povrchu konstrukční vrstvy a na stabilizační geomříži. V každé výškové úrovni byly měřeny poklesy ve 4 bodech stejně vzdálených od průsečíku kolejnice a osy pražce. Měření probíhalo pomocí speciálních svislých ocelových trnů. Poklesy byly měřeny digitálními měřidly. Ta byla pomocí stojánků umístěna na příčnou ocelovou konstrukci, která byla připevněna k podlaze zkušebny v dostatečné vzdálenosti od zkušebního boxu. Digitální měřidla byla během cyklického zatěžování deaktivována. K jejich aktivaci došlo vždy po dosažení určitého počtu cyklů. Po dobu měření poklesů bylo cyklické zatěžování přerušeno. Odečet poklesů probíhal v nezatíženém stavu a při zatížení hlavy kolejnice silami vzrůstajícími až do 42 kN. Toto zatížení odpovídá nápravovému zatížení o velikosti 22,5 t.

Výsledky měření

Statické moduly přetvárnosti naměřené při výstavbě a  rozebírání obou modelů na jednotlivých vrstvách konstrukce byly následující:

Průběhy poklesů pražce, povrchu konstrukční vrstvy a geosyntetika při cyklickém zatížení kolejnice silou 42 kN jsou uvedeny na následujících obrázcích.