بخشی از مقاله
چکیده
بالاست به عنوان یکی از مهمترین اجزاي روسازي بالاستی در خطوط ریلی وظیفه انتقال و میرایی بار قطار و ایجاد شرایط زهکشی را برعهده دارد. انتخاب صحیح این مصالح تاثیر ویژه اي در هزینه هاي ساخت و همچنین هزینه هاي تعمیر و نگهداري ناشی از کثیفی بالاست در یک مسیر ریلی خواهد داشت. در این تحقیق با هدف بررسی اثر انتخاب دانه بندي مناسب بالاست بر خصوصیات فیزیکی آن، به بررسی نمونه هاي متفاوت بالاست از سه معدن تولیدي در اطراف تهران که از بالاست آنها در پروژه احداث مسیر متروي تهران به شهر پرند استفاده می شود پرداخته شده است. براي این منظور تعداد 10 نمونه بالاست متفاوت از این سه معدن اخذ و نتایج آزمایشات فیزیکی موثر شامل سایش لس انجلس، تعیین وزن واحد حجم متراکم و غیرمتراکم بالاست، چگالی سنگ و خصوصیات دانه بندي آنها با هم مقایسه شده است. سپس با روش تحلیل حساسیت به بررسی اثر پارامترهاي دانه بندي بالاست و نتایج آزمایشات فیزیکی بالاست بر یکدیگر پرداخته شده است. نتایج حاصله میتواند بعنوان معیارهاي تصمیم گیري سریع در خصوص تفسیر نتایج آزمایشات فیزیکی و دانه بندي بالاست بکار برده شوند.
کلمات کلیدي: بالاست، دانه بندي، سایش لس آنجلس
-1 مقدمه
بالاست در راه آهن لایه اي از سنگ دانه هاي درشت است که بین تراورس و لایه هاي زیرین زیر سازي مسیر واقع میشود. از بالاست به منظور تامین زهکشی لازم و انتقال بارهاي وارده از سوي قطار به سازه خط به لایه هاي زیرین استفاده میشود. نوع سنگدانه ها، کیفیت سنگ، دانه بندي مصالح و شکل دانه ها مهمترین پارامترهایی هستند که در ارزیابی مشخصات فیزیکی بالاست در روند طراحی سازه خط از آنها استفاده میشود. بالاست هاي سخت و مقاوم از معادن خوب و از شکستن سنگ ها تولید میشوند. نمونه گیري از بالاست هاي تولیدي و انجام آزمایشاتی نظیر دانه بندي از بسیاري از جهات باعث پیش بینی موضوع خرد شدن بالاست و کثیفی بالاست در آینده میشود.[1]
دانه بندي بالاست عموما بین 10 تا 60 میلی متر قرار دارد تابا ایجاد ساز و کار قفل و بست دانه ها در جهات طولی و عرضی باعث پایداري سازه خط و تحمل بارهاي تناوبی وارد شده به آن شود. اما چناچه انتخاب مصالح بالاست بدرستی صورت نگیرد خود باعث یکی از عوامل مهم زوال و نشست خط خواهد بود2] .[در طول عمر خط آهن و زیر اثر بارهاي تناوبی بزرگ ناشی از حرکت قطارها، دانه هاي بالاست شکسته و در هم فرو می روند و منجر به فرونشست خط خواهند شد. با رخداد این موضوع بایستی سریعا موضوع کثیفی بالاست بوسیله سرند کردن و احیاي مجدد زیر سازه خط بر طرف شود.[3] با توجه به شدت زیاد بارهاي وارده و نیاز به تامین پایداري جانبی توسط بالاست، مصالح شکسته شده بایستی تیز گوشه باشند و بهخوبی دانه بندي و متراکم شده باشند.
تراکم بالاست باعث کاهش ظرفیت زهکشی و دفع آب در آن خواهد شد و بایستی یک تعادل مناسب بین انتخاب ظرفیت باربري بالاست و میزان زهکش بودن آن برقرار شود.[4]اولویت نخست در تولید بالاست استفاده از سنگ معادن کوهی میباشد. توصیه تمام مراجع معتبر راه آهن آن است که مصالح بالاست صد در صد شکسته و تیز گوشه باشند. معمولا انواع سنگ هاي آذرین همچون بازالت گرانیت، کوارتز و ... بهترین گزینه جهت تولید بالاست به شمار میآیند 6]و.[7 استفاده از سنگ هاي رسوبی نظیر دولومیت ها، ماسه سنگ ها و سنگ آهک به خاطر خواص مکانیکی ضعیفتر در درجه دوم قرار دارد که از فراوانی بیشتري نسبت به سنگ هاي آذرین برخوردار هستند و هزینه تولید بالاست از آنها نیز پایین است5]و.[8
کاربرد سنگ آهک به خاطر مقاومت کمتر باید با در نظر گرفتن ملاحظات خاصی همراه باشد و از بالاست تولید شده از آن در خطوط با بار محوري حداکثر 18 تن و سرعت 80 کیلومتر بر ساعت استفاده شود.[6] خصوصیات بالاست تولید شده از سنگ هاي یک معدن به تغییرات دوره هاي زمین شناسی و زمان تشکیل سنگ ها بستگی دارد این امر باعث ایجاد تغییر در خصوصیات بالاست تولید شده با توجه به تغییر در منشا اصلی آن خواهد شد. تغییر در سنگ باعث ایجاد اختلاف در هزینه ها و روش تولید خواهد شد. مهمترین آزمایشاتی که از نتایج آنان براي تحلیل فیزیکی نمونه هاي بالاست استفاده میشود، آزمایشات دانهبندي، تعیین شکل دانه ها، سایش لسآنجلس و تعیین وزن مخصوص بالاست و سنگ منشا تولید آن میباشد.[1]
با توجه به آنکه زهکشی آب هاي حاصل از بارش هاي جوي از روي خط یکی از وظایف اصلی بالاست است، معیار دانه بندي مهمترین عامل بررسی سرعت و میزان زهکشی بالاست خواهد بود. با افزایش فضاي خالی بین دانه ها سرعت و حجم زهکش افزایش و با کاهش این فضا کاهش خواهد یافت. بنابراین با توجه به اقلیم منطقه احداث پروژه و میزان متوسط بارش سالانه میتوان در خصوص انتخاب درست دانه بندي بالاست و میزان زهکشی آن قضاوت نمود.[7]در این تحقیق با هدف بررسی دانه بندي بالاست از نقطه نظر خصوصیات سنگ منشا تولید بالاست به بررسی نمونه هاي متفاوت تولیدي سه معدن تولید بالاست در اطراف تهران که از بالاست آنها در احداث پروژه مسیر متروي تهران به شهر پرند استفاده می شود پرداخته شده است.
با توجه به نیاز تامین بالاست داراي شرایط کیفی مناسب از نزدیکترین معادن به پروژه، شرکت سپاسد تمامی معادن بالاست نزدیک به محل پروژه را از حیث توانایی تولید، کیفیت سنگ و بالاست و فاصله حمل بررسی نموده و از این میان بالاست سه معدن مختلف تحت آزمایش و بررسی قرار گرفت. براي این منظور تعداد 10 نمونه بالاست متفاوت با دانه بندي متفاوت از سه منشاء سنگ مختلف از این سه معدن اخذ و نتایج آزمایشات فیزیکی موثر شامل سایش لس انجلس، تعیین وزن مخصوص متراکم و غیرمتراکم بالاست، چگالی سنگ و خصوصیات دانه بندي نمونه هاي مختلف با هم مقایسه شده است. سپس از میان 8 نمونه منتخب با استفاده از تحلیل حساسیت به بررسی اثر متقابل پارامترهاي دانه بندي بالاست و خصوصیات فیزیکی سنگ منشا آن پرداخته شده است. در این تحقیق آزمایشات مورد نیاز بر اساس نشریه شماره - 355 دستورالعمل نظارت بر اجراي روسازي راهآهن - طرح و انجام شده است.
-3 معرفی پروژه و اهداف تحقیق
پروژه متروي توسعه بخش جنوبی خط 1 تهران به شهر پرند یک پروژه عموما رو زمینی و بطول 50 کیلومتر میباشد که از محدوده دشت تهران در جنوب تهران و شهر ري و از مجاورت بزرگراه تهران به قم گذر میکند. بارمحوري طرح برابر 14 تن و سرعت بهره برداري طرح 110 کیلومتر بر ساعت میباشد. امکان تامین بالاست این پروژه از سه معدن بالاست انجیلاوند، گرمسار و زرندیه وجود دارد. در شکل 1 نمایی از اجراي روسازي بالاستی در این پروژه نشان داده شده است. در این تحقیق تعداد سه نمونه بالاست با دانه بندي مختلف از معدن انجیلاوند که در این مقاله با عنوان معدن شماره 1 بر شمرده میشود گرفته شد.همچنین دو نمونه از معدن ایوانکی به عنوان معدن شماره 2 و 5 نمونه از معدن زرندیه با عنوان معدن شماره 3 گرفته شد و تحت آزمایشات مورد نظر طبق موارد مورد نظر در نشریه " 355 نظارت بر اجراي روسازي راه آهن" قرار گرفت.
نمونه هاي بالاست هر سه معدن از نوع سنگ هاي آذرین هستند که علاوه بر تغییر در نوع سنگ از چگالی سنگ متفاوتی نیز برخوردار هستند. این تحقیق جهت ارزیابی و تحلیل اثر متقابل دانه بندي بالاست و نتایج آزمایشات لس آنجلس، تعیین چگالی سنگ، تعیین وزن مخصوص بالاست متراکم و غیر متراکم انجام گرفته است. در نهایت با توجه به شرایط اقیلمی منطقه احداث پروژه و میزان متوسط بارش سالانه در مورد راهکار انتخاب دانه بندي بالاست و تحلیل حساسیت اثر هریک از آزمایشات فوق بر نمودار دانه بندي بحث شده است. در این تحقیق تلاش شده است تا به شکلی ساده و سریع با توجه به خصوصیات فیزیکی سنگ معدن از نتایج فیزیکی بالاست تولید شده آگاه شده و در گام بعدي با توجه به میزان تاثیر متقابل دانه بندي بر نتایج آزمایشات فیزیکی و میزان تراکم پذیري بالاست، زمینه هاي لازم در خصوص تصمیم گیري هاي بعدي مهیا شود.
-4 معرفی نمونه ها و انجام آزمایشات
در این تحقیق سه نمونه بالاست از معدن شماره 1 ، دو نمونه بالاست از معدن شماره 2 و 5 نمونه بالاست از معدن شماره 3 اخذ شد. انجام آزمایشات لازم به شرح جدول زیر در آزمایشگاه مرکزي مکانیک خاك استان تهران انجام پذیرفت. جنس سنگ معدن اول ریولیت- ریوداسیت، معدن دوم بازالت و معدن سوم آندزیت اعلام شد. در شکل 2 تصویر نمونه بالاست معادن مورد استفاده در این تحقیق نمایش داده شدهاست.
