искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 109 , авторов - 383 ,
всего информационных продуктов - 3817 , из них
статей журнала - 817 , статей базы знаний - 87 , новостей - 2677 , конференций - 4 ,
блогов - 9 , постов и видео - 176 , технических решений - 7

© 2016-2020 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Геотехника 

Опорное давление в программе PLAXIS. Часть 1. Введение

Федоренко Евгений Владимирович и др.
27 октября 2020 года

В статье приводится информация о принципе опорного модуля деформации (как компрессионного, так и трехосного), который используется в модели HardeningSoil и ее производных. Этот принцип основан на теории расчета осадок Янбу и описании зависимости между напряжениями и деформацией на основе постоянной – модуля Янбу (этот метод мало известен в нашей стране).

Принцип опорного модуля позволяет на основе несложной обработки лабораторного испытания получить опорные значения модулей деформации (которые могут не иметь отношения ни к бытовым, ни к суммарным напряжениям) и, отталкиваясь от них, определять измененное значение модуля деформации для конкретного (любого) напряженного состояния.

Напомним, что в статье рассматриваются исключительно математические принципы работы модели грунта hs. Правомерность использования этих принципов на практике должна быть определена на основе правильно проведенных испытаний грунтов квалифицированным специалистом инженером-геологом.

Федоренко Евгений ВладимировичНаучный консультант компании НИП-Информатика, к.г.-м.н., г. Санкт-Петербург
ООО «НИП-Информатика»Генеральный спонсор «ГеоИнфо»

Специалистам известно, что в модели HardeningSoil и ее производных используется принцип опорного модуля деформации (как компрессионного, так и трехосного). Этот принцип основан на теории расчета осадок Янбу и описании зависимости между напряжениями и деформацией на основе постоянной – модуля Янбу (этот метод мало известен в нашей стране).

Принцип опорного модуля позволяет на основе несложной обработки лабораторного испытания получить опорные значения модулей деформации (которые могут не иметь отношения ни к бытовым, ни к суммарным напряжениям) и, отталкиваясь от них, определять измененное значение модуля деформации для конкретного (любого) напряженного состояния.

При этом очень важно понимать два момента:

  1. Опорное давление является параметром математической модели грунта (HardeningSoil и производных от нее), не имеет физического смысла и не является характеристикой реального грунта.
  2. Принцип опорного (референтного) давления позволяет модели учитывать переменность жесткости (при сжатии и сдвиговых деформациях или девиаторном нагружении) в зависимости от напряжений (например, увеличение жесткости грунта с глубиной). Для удобства работы с моделью разработчики приняли в качестве этого параметра давление, связывающее два отличающихся испытания: трехосное и компрессионное. Известно, что напряженное состояние в этих опытах различается. Модель грунта, используя в качестве исходных данных оба вида испытаний, позволяет описывать два основных типа поведения грунта: объемное (компрессионное) сжатие и сдвиг (девиаторное нагружение). Для корректного объединения двух отличающихся типов поведения в единой модели используется опорное давление, которое является опорным для обработки данных лабораторных испытаний.

На рисунках 1 и 2 показан принцип использования опорного давления для учета увеличения модуля деформации с глубиной.

 

Рис. 1. Графическое представление принципа опорного давления в компрессионных испытаниях
Рис. 1. Графическое представление принципа опорного давления в компрессионных испытаниях

 

 

Рис. 2. Графическое представление принципа опорного давления в трехосных испытаниях (подробнее смотрите в Практикуме, часть 1. СМОТРЕТЬ)

 

Концепция модели предполагает получение текущей (i) жесткости (одометрический модуль или сдвиговый трехосный модуль) в зависимости от действующего уровня напряжений по формулам:

(1)

(2)

 

Давление Pref является опорным для каждого из испытаний, а модель HardeningSoil объединяя два независимых лабораторных испытания одним параметром Pref, предполагает его единое значение. Безусловно, это теоретическое допущение модели, принятое для обеспечения возможности использовать модель без необходимости проводить специальные исследования грунта.

Pref это условный параметр, не являющийся ни вертикальным, ни горизонтальным давлением в грунтовом массиве. На рисунке 3 схематично показан принцип выбора опорного давления Pref.

 

Рис. 3. Принцип выбора опорного давления
Рис. 3. Принцип выбора опорного давления

 

Из рисунка следует, что опорное давление Pref не привязано к глубине отбора образца, поскольку вертикальные и горизонтальные напряжения на одной глубине в большинстве случаев не равны между собой. Для трехосного испытания (стабилометр) справедливо σ3=Pref (давление обжатия до начала девиаторного нагружения), а для компрессионных испытаний (одометр) σ1=Pref. Сопоставление испытаний показано на следующих примерах.

 

Пример 1. Грунт с  

 

На рисунке 4 показаны результаты трехосных изотропных КД испытаний, совмещенных на графике «относительная деформация (ε1= εy) – давление (σ1= σy)». Для каждого испытания в соответствии с приведенными выше соображениями определены опорные значения жесткости: одометрической и сдвиговой.

 

Рис. 4. Графическая интерпретация понятия опорная жесткость (Pref=100 кПа)
Рис. 4. Графическая интерпретация понятия опорная жесткость (Pref=100 кПа)

 

Из рисунка видно, что для песчаного грунта с параметрами, приведенными на рисунке 5, условие равенства
графически выполняются. А опорное давление связывает два независимых испытания.

 

Рис. 5. Параметры модели для примера 1
Рис. 5. Параметры модели для примера 1

 

По формулам (1) и (2) модель производит вычисления для пересчета жесткости, соответствующей текущему уровню напряжений. В графической форме результаты показаны на рисунке 6 в виде трехосных испытаний уже при давлении всестороннего обжатия σ3=300 кПа.

 

Рис. 6. Совмещенные графики испытаний для давления 300 кПа
Рис. 6. Совмещенные графики испытаний для давления 300 кПа

 

Для наглядности на рисунке 7 показаны все четыре испытания в одной координатной сетке. В правой части рисунка, на выноске линий секущих модулей, видно,
что опорные модули (
) и модули при другом уровне напряжений (
) отличаются, последние больше, следовательно грунт моделируется более жестким и менее деформативным.

 

Рис. 7. Сопоставление опорной жесткости и жесткости при другом напряжении
Рис. 7. Сопоставление опорной жесткости и жесткости при другом напряжении

 

Таким образом, из рисунка 7 следует, что модель HS учитывает возрастание как сдвиговой, так и объемной жесткости грунта при увеличении действующих напряжений (например, с глубиной). При этом равенство жесткостей в модели сохраняется.

 

Пример 2. Грунт с  

 

Аналогичным образом выполнены построения для грунта с различающимися параметрами жесткости (рис. 8). В практике считается, что отличие одометрической жесткости от трехосной (сдвиговой) присуще глинистым грунтам.

 

Рис. 8. Параметры модели для примера 2
Рис. 8. Параметры модели для примера 2

 

На рисунке 9 показаны совмещенные результаты испытаний при опорном давлении Pref=100 кПа. Принцип единого значения опорного давления сохраняется.

 

Рис. 9. Пример для грунта с

 

Линии секущих модулей, показанные в правой части рисунка, иллюстрируют факт различия одометрического и трехосного модуля. Модель позволят прогнозировать поведение грунтов как с равными жесткостями, так и с различными, это зависит от результатов лабораторных испытаний.

 

Заключение

В этом обзоре показано, что современная модель грунта HardeningSoil использует переменное значение модуля деформации, а при проведении испытаний грунта в лаборатории не требует информации о нагрузках от сооружения, т.е. представляет собой универсальный механизм автоматизированного вычисления деформаций.

В следующей части будет рассмотрен принцип выбора (назначения) опорного давления и сопоставительные примеры.

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению