Продолжаем публиковать переводы серии небольших статей известнейшего ученого Рональда Бринкгреве, опубликованных в начале 2021 года в блоге Infrastructure Insights на сайте VIRTUOSITY, A BENTLEY COMPANY (дочерней компании BENTLEY SYSTEMS – мирового лидера в области разработки и внедрения программного обеспечения для проектирования, строительства и эксплуатации инфраструктуры). Сегодня предлагаем вниманию читателей адаптированный перевод статьи «Модель упрочняющегося грунта» [5], которая появилась на указанном сайте 24 февраля 2021 года. Р. Бринкгреве является одним из разработчиков программного комплекса PLAXIS, доцентом Делфтского технологического университета и руководителем отдела научных исследований и новых разработок Экспертно-консультационного центра по геотехнике компании PLAXIS bv (Нидерланды). Его научные интересы включают прежде всего комплексные геомеханические модели грунта и численные методы исследований грунтовых оснований и их взаимодействий с инженерными сооружениями [3].
Перевод подготовлен при поддержке компании «НИП-Информатика» – партнера журнала «ГеоИнфо».
В моей предыдущей небольшой статье в этом блоге [1, 4] я рассказывал о важности использования современных усовершенствованных моделей грунта для геотехнических расчетов методом конечных элементов. Модель упрочняющегося грунта (рис. 1) отражает несколько особенностей реального поведения грунтов – как песчаных, так и глинистых. В этой заметке [5] я дополнительно разъясню некоторые практические детали, связанные с моделью упрочняющегося грунта, чтобы развеять ваши опасения и побудить вас использовать эту модель для геотехнических расчетов.
Рис. 1. Модель упрочняющегося грунта (HS): поверхность текучести в пространстве главных напряжений
Как упоминалось в моей предыдущей статье [1, 4], в простых моделях отсутствуют некоторые важные особенности поведения грунтов. Модель упрочняющегося грунта (HS) [7] или, что еще лучше, модель упрочняющегося грунта при малых деформациях (HSsmall, HSS) [2] учитывает следующие особенности поведения грунта, которые важны для многих практических приложений:
В отличие от жесткости других инженерных материалов жесткость грунта не может быть просто определена только модулем Юнга (E). Различные направления приложения нагрузок (сжатие, сдвиг, разгрузка) вызовут различные реакции в отношении жесткости. Поэтому модель упрочняющегося грунта учитывает разные параметры жесткости для разных направлений нагружения. Их можно получить по результатам различных лабораторных испытаний образцов грунта.
«Нужно ли мне проводить все эти испытания, чтобы иметь возможность использовать модель упрочняющегося грунта?»
В идеале – да, но не обязательно. Жесткость также можно определить с помощью корреляций на основе данных полевых испытаний (статического или динамического зондирования, то есть CPT или SPT соответственно). И существуют типичные соотношения между различными параметрами жесткости для разных типов грунтов, поэтому, если вы определили один параметр жесткости, вы, как правило, можете получить хорошие оценки других. (Следует отметить, что речь здесь идет о региональных корреляционных зависимостях, которые за рубежом весьма развиты. – Ред.)
Рис. 2. Виртуальные трехосные испытания в программе PLAXIS SoilTest с использованием модели упрочняющегося грунта при малых деформациях
Помимо калибровки параметров модели программа SoilTest может послужить и очень хорошим обучающим инструментом. Она может помочь студентам и молодым инженерам понять различные особенности поведения грунта и может показать возможности и ограничения выбранной вами модели грунта. Использование этого инструмента действительно поможет вам по достоинству оценить модели HS и HSS за их достоверное представление реального поведения грунта. С другой стороны, он также может предупредить вас об ограничениях модели Мора – Кулона, поскольку она ясно демонстрирует линейное или билинейное поведение грунта при различных условиях нагружения.
Надеюсь, после прочтения этой заметки вы убедитесь в том, что модели грунта HS и HSS являются более хорошими альтернативами при решении ваших практических геотехнических задач. Опасения по поводу определения параметров этих моделей на основе ограниченных данных по грунту излишни. Мы ранее предоставили простые корреляции для песчаных и глинистых грунтов [6]. Анализ методом конечных элементов с применением вышеназванных моделей является более точным и достоверным, чем при использовании какой-либо простой модели. Мы с нетерпением ждем возможности приветствовать вас в качестве новых членов растущей семьи пользователей модели HSS по всему миру.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Оформить подписку