Железнодорожный путь подразделяют на земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения. Когда проектируется, а затем строится железная дорога, в зависимости от продольного и поперечного очертаний местности приходится сооружать земляное полотно в виде насыпей, выемок, полунасыпей, полувыемок, полунасыпей-полувыемок и нулевых мест. Элементы земляного полотна в месте перехода насыпи в выемку показаны на рис. 1.1.
Земляное полотно должно быть прочным и устойчивым. Это значит, что в процессе эксплуатации оно не должно менять форму, иметь просадки, оползать, обваливаться. Для обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна его проектируют и сооружают с учетом свойств применяемых грунтов и местных условий (топографии, климата, возможности землетрясений и т. д.).
К обычным, наиболее распространенным, применяемым для строительства земляного полотна относятся песчаные и глинистые грунты. Реже используются крупнообломочные и скальные грунты.
Песчаные грунты, как правило,- наилучший материал для земляного полотна. Они хорошо пропускают воду, при увлажнении не сжимаются, т. е. являются непросадочными. Сцепление частиц с увеличением влажности сначала возрастает; а потом падает.
Глинистые грунты состоят из очень мелких чешуек (размером меньше 0,005 мм). При увлажнении они могут переходить в пластичное (даже текучее) состояние; способны к образованию пучин, плохо пропускают и отдают воду. Их подразделяют на супеси, суглинки и глины с соответственным содержанием глинистых частиц 3 - 10, 10 - 30, 30 - 60 % и более. Остальная их часть представляет собой песчаные и пылеватые частицы.
Крупнообломочными грунтами являются щебенистый и дресвяный. К скальным грунтам относят граниты, базальты, диориты и др., а к полускальным - мергели, доломиты, гипс.
К грунтам, обладающим специфическими свойствами, относят лёсс, лёссовидные грунты, солончаки и солонцы, такыры, чернозем, торф, ил. Все эти грунты при увлажнении резко теряют устойчивость и несущую способность. Требуются специальные меры, чтобы обеспечить нормальную работу земляного полотна, сооруженного из этих грунтов. Торф, ил и некоторые другие грунты для земляного полотна не применяются.
В процессе эксплуатации следят за исправностью как самого земляного полотна, так и сооружений относящихся к нему, и одежд откосов. Достижение устойчивости обеспечивается многими мерами: уплотнением грунтов, возведением поддерживающих сооружений, применением специальных одежд или укреплений грунтов.
Для того чтобы прочность и устойчивость земляного полотна сохранялись в любых климатических зонах, при любых изменениях погоды, необходимо ограждать земляное полотно в первую очередь от разрушительного действия воды, которая является основной первопричиной болезней и деформаций земляного полотна. Она может размывать грунт во время ливней или после бурного снеготаяния, насыщать поры грунта настолько, что он теряет прочность и иногда расползается, как тесто или сметана. Подземная вода может вызывать просадки, пучины и другие деформации или повреждения земляного полотна. Вот почему справедливо требование о том, чтобы земляное полотно было обеспечено исправными и постоянно действующими водоотводами.
Особые требования к устройству и содержанию земляного полотна возникают в сложных случаях: при его расположении на вечной мерзлоте (например, в районе БАМа), поймах рек, морских побережьях, в горных районах, где бывают обвалы, снежные лавины, оползни, в районах землетрясений и т. д.
Важным требованием к устройству и содержанию земляного полотна является защита его от различных разрушительных сил природы: температурных изменений, когда грунты то промерзают, то оттаивают; действия ветров, выдувающих сыпучие и пылеватые грунты; выветривания горных пород и т. д.
При выполнении всех перечисленных требований добиваются долговечности земляного полотна при минимальной затрате средств на его содержание.
