ژئوتکنولوژی پیشرفته راه‌آهن – روسازی بالاستی ۲۰۲۳
Advanced Rail Geotechnology – Ballasted Track 2023

بالاست نقش حیاتی در انتقال و توزیع بارهای ناشی از چرخ قطار به زیرسازی ریل ایفا می‌کند. ظرفیت تحمل بار، سرعت ایمن قطار، میزان صدا و ارتعاش، و همچنین راحتی مسافران، همگی به رفتار بالاست از طریق قفل‌شدگی ذرات و تغییر شکل متناظر این مجموعه دانه‌ای بستگی دارد. سایش و شکستگی بالاست به طور پیوسته تحت بارگذاری چرخه‌ای سنگین و مداوم رخ می‌دهد و باعث تخریب مسیر و ناهمراستایی ریل می‌شود که بر ایمنی تأثیر می‌گذارد و در عین حال شدت نگهداری مسیر را تشدید می‌کند. در غیاب مدل‌های محاسباتی واقع‌بینانه، زیرسازی مسیر به طور سنتی با استفاده از روش‌های عمدتاً تجربی طراحی می‌شود.

در این کتاب، نویسندگان اطلاعات دقیقی در مورد جنبه‌های مقاومت، تغییر شکل و تخریب بالاست تازه و بازیافتی تحت بارگذاری یکنواخت، چرخه‌ای و ضربه‌ای با استفاده از دستگاه‌های آزمایش ژئوتکنیکی نوآورانه ارائه می‌دهند. یک مدل ساختاری برای بالاست با در نظر گرفتن شکستگی ذرات ارائه شده است که نشان‌دهنده پاسخ تنش-کرنش واقع‌بینانه‌تری است. فرمول‌بندی‌های ریاضی و مدل‌های عددی با استفاده از شبیه‌سازی‌های تجربی کنترل‌شده و آزمایش‌های میدانی کاملاً ابزار دقیق اعتبارسنجی شده‌اند. درجه‌بندی اصلاح‌شده بالاست برای ارائه انعطاف‌پذیری بیشتر مسیر و طول عمر بیشتر شرح داده شده است. این کتاب همچنین شرح مفصلی از ژئوسنتتیک‌ها برای بهبود زیرسازی با در نظر گرفتن تخریب مسیر ناشی از تخریب ذرات، آلودگی و زهکشی مسدود شده ارائه می‌دهد. در این ویرایش دوم، بحث‌های گسترده‌ای در مورد تثبیت خاک بستر، علل و مکانیسم‌های روانگرایی خاک (پمپاژ گل) تحت بارگذاری چرخه‌ای، و اقدامات پیشگیرانه و اصلاحی برای کاهش ناپایداری بی‌مورد مسیرهای بالاست ارائه شده است.

این کتاب برای دانشجویان سال آخر مهندسی عمران و برای آموزش و یادگیری در مقاطع تحصیلات تکمیلی بسیار مفید خواهد بود. این کتاب مکمل ایده‌آلی برای مهندسان و محققان راه‌آهن است که درگیر وظایف چالش برانگیز طراحی مسیرهای آینده برای قطارهای سنگین‌تر و سریع‌تر هستند.

Ballast plays a vital role in transmitting and distributing the train wheel loads to the underlying track substructure. The load-bearing capacity, safe train speed, and the levels of noise and vibration, as well as passenger comfort depend on the behaviour of ballast through particle interlocking and the corresponding deformation of this granular assembly. Attrition and breakage of ballast occur progressively under heavy and continual cyclic loading, causing track deterioration and rail misalignment affecting safety, while exacerbating the intensity of track maintenance. In the absence of realistic computational models, the track substructure is traditionally designed using mostly empirical approaches.

In this book, the authors present the detailed information on the strength, deformation, and degradation aspects of fresh and recycled ballast under monotonic, cyclic, and impact loading using innovative geotechnical testing devices. A constitutive model for ballast incorporating particle breakage is presented representing a more realistic stress–strain response. The mathematical formulations and numerical models are validated using controlled experimental simulations and fully instrumented field trials. Revised ballast gradation is described to provide greater track resiliency and extended longevity. The book also provides a detailed description of geosynthetics for substructure improvement considering track deterioration caused by particle degradation, fouling, and impeded drainage. New to this second edition are extensive discussions on subgrade soil stabilisation, causes and mechanisms of soil fluidisation (mud pumping) under cyclic loading, and preventive and remedial measures to alleviate undue instability of ballast tracks.

This book should prove most beneficial for final-year civil engineering students and for postgraduate teaching and learning. It is an ideal supplement for practising railway engineers and researchers engaged in the challenging tasks of future track design for heavier and faster trains.