STUDY OF PARAMETERS OF NONLINEAR SLOPE DEFORMATION UNDER THE ACTION OF POWER AND NATURAL FACTORS

Заголовок (англійською): 
STUDY OF PARAMETERS OF NONLINEAR SLOPE DEFORMATION UNDER THE ACTION OF POWER AND NATURAL FACTORS
Автор(и): 
I.I. Solodei
E.Yu. Petrenko
Gh.A. Zatyliuk
Автор(и) (англ): 
I.I. Solodei
E.Yu. Petrenko
Gh.A. Zatyliuk
Ключові слова (укр): 
метод скінченних елементів, напіваналітичний метод скінченних елементів, зсувонебезпечні території, стійкість схилу, інженерний захист території
Ключові слова (англ): 
finite element method, semi-analytical finite element method, landslide-prone areas, slope stability, engineering protection of the territory
Анотація (укр): 
Планування будівництва в складних інженерно-геологічних умовах, до яких відносяться і зсувонебезпечні території, потребує детального аналізу існуючого стану схилу та прогнозу його поведінки в залежності від зміни природних і техногенних факторів. Таку можливість може забезпечити лише моделювання процесів деформування з використанням чисельних методів розрахунку. На прикладі будівництва триповерхового котеджу на зсувонебезпечному схилі проведено аналіз умов експлуатації існуючих протизсувних споруд і визначена їх роль в забезпеченні стійкості схилу. Попередній розрахунок стійкості схилу виконано методом круглоциліндричних поверхонь сковзання для ґрунтів природної вологості та у водонасиченому стані. Метод круглоциліндричних поверхонь є спрощеним методом розрахунку стійкості схилів, що в умовах неоднорідного шаруватого схилу приводить до завищення його стійкості. Тому для визначення дійсного НДС схилу був розроблений розрахунковий профіль, за яким виконані декілька постановок наведеної задачі. Розрахунок виконано на основі розробленої методики, представленої в роботах авторів статті. Напружено-деформований стан (НДС) схилу розглядається з використанням методу скінчених елементів (МСЕ) та його моментної схеми (МССЕ). Основа представляється у вигляді модифікованої моделі зміцнюваних грунтів з критерієм граничного стану Мізеса-Шлейхера-Боткіна. При чисельній реалізації схил на основі інженерних вишукувань був представлений як скінченно-елементна дискретна модель із елементною сіткою, фрагмент якої є окремим інженерно-геологічним елементом. Розглянутий в статті приклад методики розрахунку системи «підпірна споруда-нелінійна основа-будинок» дає можливість при варіантному проектуванні дати достовірну оцінку стану території та запропонувати ряд раціональних заходів щодо її інженерного захисту, що забезпечує надійну експлуатацію будівель і споруд.
Анотація (англ): 
Construction planning in complex engineering and geological conditions, which include landslide-prone areas, requires a detailed analysis of the existing state of the slope and the forecast of its behavior depending on changes in natural and technogenic factors. This possibility can be provided only by modeling deformation processes using numerical calculation methods. On the example of construction of a three-storey cottage on a landslide-prone slope, the analysis of the operating conditions of existing anti-landslide structures was carried out and their role in ensuring the slope stability was determined. The preliminary calculation of the slope stability was performed by the method of round cylindrical sliding surfaces for soils of natural humidity and in water-saturated state. The method of round cylindrical surfaces is a simplified method of calculating the slopes stability, which in the conditions of heterogeneous layered slope leads to the overestimation of its stability. Therefore, to determine the actual NSDT of the slope, the calculation profile was developed, on which several formulations of the above problem were performed. The calculation was performed on the basis of the developed methodology presented in the works of the article authors. The stress-strain state (SSS) of the slope is considered using the finite element method (FEM) and its torque circuit. The base is presented in the form of a modified model of fortified soils with the criterion of the limit state of Mises-Schleicher-Botkin. In numerical implementation, the slope on the basis of engineering surveys was presented as a finite-element discrete model with an elemental grid, a fragment of which is a separate engineering-geological element. The considered in the article example of the method of calculation of the system «supporting structure-nonlinear base-house» gives the opportunity to give a reliable assessment of the territory state and offer a number of rational measures for its engineering protection, which ensures reliable operation of buildings and structures.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2021, номер 107
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2021, issue 107
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
03-107_solodei_petr_zat.pdf
Дата публікації: 
27 December 2021
Номер збірника: 
107
Університет автора: 
Kyiv National University of Construction and Architecture 31, Povitroflotskyave, Kyiv, Ukraine, 03680
Литература: 
  1. Bileush A.I. Landslides and anti-landslide measures / A.I. Bileush – Kyiv: Naukova dumka, 2009.- 557 p.
  2. Boiko I.P. Stress-strain state of elastic-plastic dilating base of pile foundations / I.P. Boyko // Osnovaniya i fundamenty. 1986. Issue.19. P. 10-12.
  3. Recommendations for the choice of methods for calculating the slope stability coefficient and landslide pressure. – Moskva: Central'noe byuro nauchno-tekhnicheskoj informacii, 1986. – 123 p.
  4. Sakharov A.S. The moment scheme of finite elements taking into account rigid displacements / A.S. Sakharov // Soprotivlenie materialov i teoriya sooruzhenij. –1974. – Issue.24. – P. 147-156.
  5. Sakharov A.S. Finite Element Method in Solid Mechanics / A.S. Sakharov, V.N. Kyslookyi, V.V. Kyrychevskyi et al. – Kyiv: Vyshcha shkola, 1982.- 479 p.
  6. Solodei I.I. Nonlinear problem of structural deformation in interaction with elastoplastic medium / I.I. Solodei, E.Yu. Petrenko, Gh.A. Zatyliuk // Strength of Materials and the Theory of Structures. – 2020. – Issue 105. – P.49-64.
  7. Solodei I., Implementation of the linear elastic structure half-space in the Plaxis in the study of settlements / I. Solodei, Gh. Zatyliuk // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2020. Issue 9-10. – P. 36–38.
 
References: 
  1. Bileush A.I. Landslides and anti-landslide measures / A.I. Bileush – Kyiv: Naukova dumka, 2009.- 557 p.
  2. Boiko I.P. Stress-strain state of elastic-plastic dilating base of pile foundations / I.P. Boyko // Osnovaniya i fundamenty. 1986. Issue.19. P. 10-12.
  3. Recommendations for the choice of methods for calculating the slope stability coefficient and landslide pressure. – Moskva: Central'noe byuro nauchno-tekhnicheskoj informacii, 1986. – 123 p.
  4. Sakharov A.S. The moment scheme of finite elements taking into account rigid displacements / A.S. Sakharov // Soprotivlenie materialov i teoriya sooruzhenij. –1974. – Issue.24. – P. 147-156.
  5. Sakharov A.S. Finite Element Method in Solid Mechanics / A.S. Sakharov, V.N. Kyslookyi, V.V. Kyrychevskyi et al. – Kyiv: Vyshcha shkola, 1982.- 479 p.
  6. Solodei I.I. Nonlinear problem of structural deformation in interaction with elastoplastic medium / I.I. Solodei, E.Yu. Petrenko, Gh.A. Zatyliuk // Strength of Materials and the Theory of Structures. – 2020. – Issue 105. – P.49-64.
  7. Solodei I., Implementation of the linear elastic structure half-space in the Plaxis in the study of settlements / I. Solodei, Gh. Zatyliuk // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2020. Issue 9-10. – P. 36–38.