Деформация массива грунта - особенности расчета

Январь, 2017

Петербургским геотехникам при выполнении работ по устройству подземного пространства пришлось разрабатывать собственные программы расчета.

Западные аналоги не годились для описания работы слабых глинистых грунтов.

Как говорится, не от хорошей жизни петербургским геотехникам пришлось заняться разработкой специальных компьютерных программ и моделей работы грунта.

Имеющиеся в распоряжении проектировщиков расчетные программы не позволяли адекватно учитывать особенности работы петербургских слабых глинистых грунтов. 

На основании 20-летних исследований институтом «Геореконструкция» разработана программа «FEMmodels», позволяющая решать самые сложные задачи взаимодействия здания и основания, превосходящая по своим возможностям западные аналоги. 

Разработанная вязкоплактическая модель грунта, реализующая особенности поведения водонасыщенных глинистых грунтов при нагружении (возведении зданий) и разгрузке, связанной с откопкой котлована. 

программа FEM-models

Источник: georec.pro

Значение вязкопластической модели для расчетов подземных сооружений в условиях распространения слабых глинистых грунтов 

При устройстве глубоких котлованов происходит разгрузка основания.

Деформации массива грунта в этом случае никак не связаны с уплотнением грунта (поскольку нет сжимающего давления), а обусловлены исключительно развитием деформаций формоизменения.

В популярных программах развитие деформаций во времени либо не рассматривается вовсе, либо связывается исключительно с отжатием воды под действием сжимающих напряжений.

Как же проектировщику рассчитать с помощью таких программ деформации массива грунта при откопке глубокого котлована?

Вязкопластичные модели для расчетов подземных сооружений

Источник: georec.pro

Задача самая обычная, но абсолютно недоступная для существующих программных продуктов.

Дело в том, что в условиях откопки котлована не происходит развития процесса уплотенения (фильтрационной консолидации), а во времени нарастают деформации сдвига. 

Эти деформации, полностью определяющие поведение массива грунта при устройстве глубоких котлованов, почему-то остались вне поля зрения разработчиков программ, хотя они играют важную роль даже при рассмотрении условий нагружения (строительства здания).

Появление в распоряжении геотехников вязкопластической модели работы грунта, реализованной в программном комплексе «FEMmodels», открывает возможность проектировать глубокие котлованы с учетом их устройства во времени, а также прогнозировать их влияние на окружающую историческую застройку. 

Благодаря вязкопластической модели как инструмента надежного прогноза проведения массива грунта открывается перспектива научно обоснованного развития подземного пространства, исключающего опасность повреждения окружающей исторической застройки. 

Вязкопластическая модель была подвергнута самой строгой верификации на предмет соответствия результатам натуральных исследований на серии опытных котлованов в Санкт-Петербурге, а также на соответствие результатов численного моделирования лабораторных испытаний реальным стандартным опытам (этой теме посвящен ряд публикаций в научных изданиях).

Расчетное обоснование проектного решения

Для оценки строительной ситуации на реконструкции Каменноостровского театра (читать о реконструкции театра) использовались расчеты в трех постановках:

1. Аналитический расчет

2. Численно-аналитический расчет с так называемыми коэффициентами постели

3. Вязкопластическая модель работы грунта с решением задачи методом конечных элементов

Такая троекратная проверка результатов расчетов разными методами позволяет гарантированно исключить ошибку при решении задачи.

Расчеты выполненные аналитическим методом, показали необходимость устройства ограждения котлована глубиной не менее 15 м, а с учетом локального понижения кровли моренных отложений – не менее 17 м.

Результаты расчета шпунтового ограждения численно-аналитическим методом продемонстрировали близкое совпадение с результатами аналитического расчета.

Многократная проверка проектного решения различными численными и аналитическими методами  - долг проектировщика и основа успеха!

Автор: Шашкин А.Г., генеральный директор ГК «Геореконструкция», д.г.-м.н., СПб,  2011 г.  

Дополнительные материалы по теме:

Подземное строительство в слабых грунтах Петербурга читать статью

Методы закрепления грунтов читать статью

Отправить комментарий

Защитный код
Обновить

Подписка на новости