Unsaturated railway track-bed materials

Abstract

Abstract. Railway track-bed materials are mostly in unsaturated state, and their hydro-mechanical properties depend strongly on their water contents or suctions. In France, problematic soils such as collapsible loess and swelling marl can be origin of instability problems for new lines for high speed trains, while the hydro-mechanical behaviour of interlayer soil formed mainly by interpenetration of ballast and subgrade soil is of concern for conventional lines. In the latter case, the main challenge relies in the large variability of the interlayer soils owing to the variability of natural subgrade soils involved in the railway network. In this paper, a study on interlayer soils is presented, that covers a large spectrum of aspects: geotechnical/geophysical site characterisation, laboratory investigation into the hydraulic behaviour and mechanical behaviour as well as the mud pumping/interlayer creation phenomena, and field monitoring. The combined effect of water content and fines content were emphasized in the laboratory investigation, whilst interaction between atmosphere and track was focused on in the field monitoring. The results show clearly that it is of paramount importance to consider the unsaturated aspect of track-bed materials when analysing the overall behaviour of tracks, in particular when clay is involved in fine fraction.

Evaluating Different Track Sub-Ballast Solutions Considering Traffic Loads and Sustainability

“…Li et al [30] emphasise that the grain size distribution of sub-ballast material is a critical parameter, as it significantly influences separation, filtration, drainage, and strength. It should ideally contain a specific percentage of fine material passing through a 0.075 mm sieve to prevent mud pumping from the subgrade soil [31,32]. However, this percentage should be balanced to avoid increasing the water susceptibility and plastic deformation and hindering drainage [2,33,34].…”

Evaluation of the dynamic cone penetrometer to detect compaction in ripped soils

“…Modern designs, however, are hand-held and can be used by a single operator manually delivering hammer blows. As such, they are suitably mobile (and inexpensive) to be deployed for use in soft soils, for example mine tailings (Villavicencio and Lemus, 2013), railway ballast (Cui, 2016) and temporary working platforms (Kazmee et al, 2016).…”

Avaliação da influência das condições geotécnicas e climáticas no comportamento hidromecânico de um subleito ferroviário.

“…aos dados obtidos porCui (2016) no monitoramento do interlayer de uma ferrovia de clima temperado, que verificou constância nos valores de sucção ao longo do ano, evidenciando que o clima tropical influencia intensamente no comportamento hidráulico do subleito ferroviário.Além disso, verifica-se que os pontos I, J e H localizados abaixo da borda do dormente e do eixo da via, em condição coberta, levou mais tempo para dar início ao processo de secagem que os pontos L e K, localizados nas adjacências da via. Isso era esperado, pois como apresentado pelos resultados do modelo, em períodos de evaporação, a secagem se inicia fora da via onde o sublastro e o subleito estão mais expostos às ações climáticas sendo, logo após, propagada para o eixo da via ou região mais protegida.Os pontos I e J apresentaram valores menores de sucção quando comparados com os pontos L e K, devido ao fato de os mesmos estarem protegidos e assim, possuírem menor tendência de secagem ao longo do tempo em decorrência da camada de lastro, que impede a evaporação nessa região da via.…”

“…O ponto I, localizado na superfície e abaixo da borda do dormente, apresentou valores maiores de sucção quando comparado ao ponto J, no mesmo local, mas em profundidade, pois pontos superficiais tendem a ser mais sensíveis a eventos de secagem que pontos mais profundos. Além disso, verifica-se que a diferença de sucção entre eles tende a diminuir, assim como os valores aferidos no ponto K, ao se aproximar da primavera, considerada a estação que se inicia o aumento da taxa de precipitação.Com relação aos pontos L e K, localizados nas adjacências da via, o primeiro apresentou valores de sucção maiores que o segundo, porém as mesmas intensidades de pico de evaporação, como era esperado Cui (2016). verificou alguns picos discretos de sucção nas adjacências da via, e conclui que isso ocorre devido a exposição desses pontos as ações climáticas, por estarem desprotegidos.…”