Дослідження напружено-деформованого стану підземних споруд на основі ґрунтових моделей з корегованими вхідними параметрами
Заголовок (російською):
Исследование напряженно-деформированного состояния подземных сооружений на основе грунтовых моделей с корректированными входными параметрами
Заголовок (англійською):
The stress-strain state investigation of underground structures on the basis of soil models with adjusted input parameters
Автор(и):
Солодей І.І.
Петренко Е.Ю.
Затилюк Г.А.
Автор(и) (англ):
Solodei I.I.
Petrenko E.Yu.
Zatyliuk Gh.A.
Ключові слова (укр):
підземна споруда, метод скінченних елементів (МСЕ), модель Кулона-Мора, Hardening Soil Model, напружено-деформований стан (НДС).
Ключові слова (рус):
подземное сооружение, метод конечных элементов (МКЭ), модель Кулона-Мора, Hardening Soil Model, напряженно-деформированное состояние (НДС).
Ключові слова (англ):
underground structure, finite element method (FEM), Coulomb-Mohr model, Hardening Soil model, stress-strain station (SSS).
Анотація (укр):
В статті дана оцінка можливості застосування ґрунтових моделей з корегованими вхідними параметрами, шляхом дослідження НДС підземних споруд.
Сьогодні існує велика кількість різних математичних моделей ґрунту: Кулона-Мора, Hardening Soil Model та її похідні (Hardening Soil Small-strain), Soft Soil та її похідні, Cam-Clay тощо. Вони характеризуються різним ступенем складності та діапазоном використання.
В геотехнічній практиці для проведення розрахунків дуже часто використовується найпростіша ідеально пружно-пластична ґрунтова модель Кулона-Мора, яка має ряд недоліків. Hardening Soil Model – вдосконалена нелінійна модель ґрунту, яка є досить універсальною і підходить для моделювання широкого діапазону ґрунтів основ. До особливостей моделі можна віднести використання нелінійної залежності між деформаціями та напруженнями, розділення зсувної та об’ємної складових деформацій, окрема траєкторія деформацій при розвантаженні-повторному навантаженні, залежність деформаційних характеристик від рівня напружень в основі тощо. Однак, велика кількість вхідних параметрів, визначення яких не регламентовано нормативними документами, ускладнює можливість її використання.
Аналізується вплив на величина та характер розподілу напружено-деформованого стану підземних споруд при використанні моделі Hardening Soil з коригованими параметрами, отриманими за допомогою емпіричних формул.
Також актуальним є питання можливості використання моделі Кулона-Мора з залучення методик (різні варіанти збільшення модуля деформації з глибиною, використання модуля деформації Eur при розвантаженні та повторному навантаженні), які дозволять зменшити вплив недоліків цієї моделі на напружено-деформований стан підземних споруд.
Анотація (рус):
Сегодня существует большое количество различных математических моделей почвы: Кулона-Мора, Hardening Soil Model и ее производные (Hardening Soil Small-strain), Soft Soil и ее производные, Cam-Clay тому подобное. Они характеризуются разной степенью сложности и диапазоном использования.
В геотехнической практике для проведения расчетов очень часто используется простейшая идеально упруго-пластическая грунтовая модель Кулона-Мора, которая имеет ряд недостатков. Hardening Soil Model – усовершенствованная нелинейная модель почвы, которая является достаточно универсальной и подходит для моделирования широкого диапазона грунтов оснований. К особенностям модели можно отнести использование нелинейной зависимости между деформациями и напряжениями, разделение сдвиговой и объемной составляющих деформаций, отдельная траектория деформаций при разгрузке-повторном нагружении, зависимость деформационных характеристик от уровня напряжений в основании и т.д. Однако, большое количество входных параметров, определение которых не регламентировано нормативными документами, затрудняет возможность ее использования.
Анализируется влияние на величину и характер распределения напряженно-деформированного состояния подземных сооружений при использовании модели Hardening Soil с корректированными параметрами, полученными с помощью эмпирических формул.
Также актуальным является вопрос возможности использования модели Кулона-Мора с использованием методик (различные варианты увеличения модуля деформации с глубиной, использование модуля деформации Eur при разгрузке и повторном нагрузке), которые позволят уменьшить влияние недостатков этой модели на напряженно-деформированное состояние подземных сооружений.
Анотація (англ):
The article evaluates the possibility of using Hardening Soil Model and Coulomb-Mohr soil models with corrected input parameters by investigating the stress-strain state (SSS) of underground structures.
Today there are many different mathematical models of soil: Coulomb-Mohr, Hardening Soil Model and its derivatives (Hardening Soil Small-strain), Soft Soil and its derivatives, Cam-Clay, etc. They are characterized by the varying degrees of complexity and the range of use.
In geotechnical practice, the simplest perfectly elastic-plastic soil model of Coulomb-Mohr is used very often for calculations, but having several disadvantages. Hardening Soil Model is an advanced nonlinear soil model which is versatile and suitable for modeling a wide range of soil bases. The features of the model include the use of a nonlinear relationship between strains and stresses, the separation of shear and bulk components of deformation, a separate trajectory of deformation during unloading-reloading, the dependence of deformation characteristics on the level of stresses at the base, etc. However, the large number of input parameters, which are not verified by some regulations, makes it difficult to use.
The influence on the magnitude and nature of the distribution of the stress-strain state of underground structures using the Hardening Soil model with the corrected parameters obtained using empirical formulas is analyzed.
Also the question is relevant regarding the usage of the Coulomb-Mohr method with the extension of the methods (different options for deformation of the module with depth, using Eur deformation module during loading and reloading), it may be possible to reduce the number of inaccessible issues in order to inflict on the deformed condition of underground structures.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2019, номер 103
Назва журналу, номер, рік випуску (рус):
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2019, номер 103
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2019, number 103
Мова статті:
English
Формат документа:
application/pdf
Дата публікації:
29 Декабрь 2019
Номер збірника:
Університет автора:
Київський національний університет будівництва і архітектури Повітрофлотський просп., 31, м. Київ, Україна. 03680
References:
1. Solodei I.I. Ispolzovanie gruntovykh modelej pri chislennom modelirovanii podzemnykh sooruzhenij (Using soil models in numerical simulation of underground structures) / I.I. Solodei, Gh. A. Zatylyuk // Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) – Warszawa, Polska – 2019. – #8 (48) – część 2 – P. 48-552. Orekhov V.V. Ispol`zovanie modeli uprochnyayushhegosya grunta dlya opisaniya povedeniya peska razlichnoj plotnosti pri nagruzhenii (Using hardening soil model to describe the behavior of sand of different densities under loading) / V.V. Orekhov, M.V. Orekhov // Vestnik MGSU. – 2014. – №2. – P. 91-97.3. Holubev A.I. Vybor modeli hrunta i eё parametrov v raschёtakh heotekhnicheskikh obektov (The choice of soil model and its parameters in the calculation of geotechnical objects) / A.I. Holubev A.V. Seletskii // Trudy mezhdunarodnoi konferentsii po heotekhnike "Heotekhnicheskie problemy mehapolisov (GEOMOS 2010). – 2010. – tom 4. – P. 1727-17324. Perel`muter A.V. Raschetny`e modeli sooruzhenij i vozmozhnost` ikh analiza (Design models of structures and the possibility of their analysis) / A.V. Perelmuter, V.I. Slivker. – Moscow: SKAD SOFT, 2011. 736 p.5. Solodei I. Implementation of the linear elastic structure half-space in the Plaxis in the study of settlements / I. Solodei, Gh. Zatyliuk // Proceedings of Odessa Polytechnic University, – 2019. – Issue 1 (57) – P. 22-28.6. Solodei I.I. Vyznachennia navantazhen vid masyvu hruntovykh sypuchykh porid pry proektuvanni pidzemnykh sporud (Determination of loads from array of running soil when designing underground structures) / I.I. Solodei, Gh.A. Zatyliuk // Strength of Materials and Theory of Structures. – 2016. – №97. – P. 145–154.7. Mirnyj A. Yu. Statisticheskij analiz parametrov modeli hardening soil dlya gruntov moskovskogo regiona (Statistical analysis of hardening soil model mechanical parameters for Moscow region soils) / A. Yu. Mirnyj, K. A. Budoshkina, V. V. Shishkina // Geotechnics. – 2017. – № 4. – P. 58-64.