Návrh založení vysokého násypu na vysokorychlostní trati

Abstract

Předmětem diplomové práce byla komplexní analýza geotechnických interakcí vznikajících při výstavbě vysokého násypu vysokorychlostní železniční trati (VRT) v bezprostřední blízkosti stávajícího dálničního tělesa. Hlavním cílem práce bylo stanovení vlivů dodatečného zatížení na podloží a dálniční násyp, návrh a posouzení zmírňujících opatření a koncepce monitorovacího systému. V teoretické části byla popsána specifika dané lokality, včetně inženýrskogeologických poměrů s dominancí jemnozrnných zemin neogenního stáří, vyznačujících se vysokou plasticitou a stlačitelností. Dále byla provedena rešerše a klasifikace dostupných geotechnických řešení pro založení a stabilizaci vysokých násypů. Praktická část se soustředila na numerické modelování interakce násypů pomocí softwaru Plaxis 2D a metody konečných prvků. Pro podloží byl aplikován konstitutivní model Hardening Soil (HSM), zatímco pro konstrukční prvky byl použit model Mohr-Coulomb (MCM). Z analýzy výchozího stavu bez jakýchkoliv opatření bylo zjištěno kumulované sedání pod osou násypu VRT a pod dálničním násypem. Dosažení 95% primární konsolidace podloží bylo predikováno za přibližně 124 let. Tato zjištění jednoznačně zdůraznila nutnost implementace geotechnických opatření. Následně byla provedena analýza dvou variant řešení: aplikace vibrovaných štěrkových pilířů a injektážní clony. Vibrované štěrkové pilíře vedly k výraznému zkrácení doby 95% konsolidace na přibližně 50 let. Variantní řešení s injektážní clonou prokázalo snížení sedání dálničního násypu, avšak za cenu prodloužení doby konsolidace na přibližně 133 let.The subject of this diploma thesis was a comprehensive analysis of geotechnical interactions arising during the construction of a high-speed rail (HSR) embankment in the immediate vicinity of an existing highway embankment. The main objective of the work was to determine the effects of additional loading on the subsoil and the highway embankment, to design and assess mitigating measures, and to propose a monitoring system concept. The theoretical part described the specifics of the given locality, including engineering geological conditions with a dominance of fine-grained Neogene soils characterized by high plasticity and compressibility. Furthermore, a literature review and classification of available geotechnical solutions for the foundation and stabilization of high embankments were carried out. The practical part focused on numerical modeling of embankment interaction using Plaxis 2D software and the finite element method. For the subsoil, the Hardening Soil Model (HSM) was applied, while for structural elements, the Mohr-Coulomb Model (MCM) was used. The analysis of the initial state without any measures revealed cumulative settlement under the HSR embankment axis and under the highway embankment. The achievement of 95% primary subsoil consolidation was predicted to take approximately 124 years. These findings unequivocally emphasized the necessity of implementing geotechnical measures. Subsequently, an analysis of two alternative solutions was performed: the application of vibro-stone columns and a grouted curtain. Vibro-stone columns led to a significant reduction in the 95% consolidation time to approximately 50 years. The alternative solution with a grouted curtain demonstrated a reduction in the highway embankment's settlement, albeit at the cost of extending the consolidation time to approximately 133 years.