Требования к расчетным моделям

Лекция 5. Основные расчетные модели грунтов

В предыдущих лекциях отмечалось, что точность прогнозов в механике грунтов в большой степени определяется тем, с какой полнотой в уравнениях состояния отражаются особенности деформирования грунтов. Следовательно, в общем случае единая модель грунта и соответствующие ей уравнения состояния должны отображать все процессы, рассмотренные в предыдущей лекции. Однако построение такой модели потребовало бы разработки очень сложного математического аппарата расчетов и проведения громоздких трудоемких экспериментов для определения параметров модели. Во многих случаях это не оправдывало бы относительно небольшой экономический эффект, который может быть получен при решении достаточно простых инженерных задач. Поэтому в практике проектирования для конкретных случаев используются расчетные модели грунта разной сложности.

Для широкого круга задач строительства оказалось возможным выделить те, где основной является оценка несущей способности (прочности и устойчивости) грунтов. Напротив, в других задачах наиболее важным будет прогноз деформаций основания и сооружения. Наконец, в некоторых задачах необходимы и оценка несущей способности, и прогноз деформаций грунтов. Однако эти расчеты можно проводить раздельно. Это позволило распространить на расчеты оснований общие принципы расчетов по предельным состояниям:

1 группа предельных состояний - по несущей способности (потеря устойчивости; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение грунта; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т. п.);

2 группа предельных состояний - по деформациям (достижение состояния, затрудняющего нормальную эксплуатацию сооружения или снижающего его долговечность вследствие недопустимых перемещений — осадок, разности осадок, кренов и т. п.).

Существо расчетов:

1) по первой группе предельных состояний заключается в том, что расчетная нагрузка на основание не должна превышать силу предельного сопротивления грунтов основания.

2) по второй группе предельных состояний совместная деформация сооружения и основания не должна превышать предельной для конструктивной схемы данного сооружения.

Во многих случаях для промышленного и гражданского строительства расчеты по второй группе предельных состояний (по деформациям) являются определяющими.

Окончательный выбор варианта должен основываться на технико-экономических расчетах при различных уровнях глубин заложения от минимально возможной до максимальной - 4...4,5 м.

Такой подход обусловил возможность использования наиболее простых расчетных моделей грунтов:

1) для расчетов конечных напряжений и стабилизированных осадок — теории линейного деформирования грунта;

2) для расчетов развития осадок во времени — теории фильтрационной консолидации грунта;

3) для расчетов несущей способности, прочности, устойчивости и давления грунта на ограждения — теории предельного напряженного состояния грунта.

Отметим также, что во многих случаях на практике оказывается возможным ограничиваться решениями в постановке задач плоской деформации или даже одномерных задач. Это приводит к существенным упрощениям расчетов.

В то же время развитие современных методов численных расчетов и широкое внедрение в проектную практику быстродействующих вычислительных машин все больше расширяет круг задач, использующих более сложные расчетные модели. К ним в первую очередь относятся модели теории нелинейного деформирования грунта.

Дата добавления: 2014-01-20