|
составляющих напряжений в каждой точке приоткосной зоны при решении плоской задачи учитывается приближенно только одна вертикальная. В большинстве расчетных методов форма поверхности разрушения принимается заранее известной (например, круглоцилиндрической) и не зависит от физико-механических свойств грунтов, что противоречит физическому смыслу. При расчете коэффициентов устойчивости не принимаются во внимание такие важные характеристики грунтов, как коэффициенты бокового давления (коэффициенты Пуассона) и модули деформации. Указанные недостатки не позволяют во многих случаях достаточно точно и надежно определять оптимальные параметры откосов различных инженерных сооружений и исследовать оползневые процессы. В настоящей работе при решении поставленной задачи перечисленные недостатки устраняются. Напряжения в нагруженных откосах определяются с использованием метода конечных элементов, в котором сплошная среда заменяется дискретной моделью, интегрирование конечным суммированием, а дифференциальные уравнения в частных производных системами алгебраических или обыкновенных дифференциальных уравнений. При увеличении числа элементов и уменьшении их размеров компоненты напряжений и перемещений, определенные для дискретной модели, приближаются к соответствующим компонентам сплошной среды. Метод конечных элементов используется при решении задач о концентрации напряжений вокруг выработок [5, 63, 121], определении скоростей деформации уступов [32], предельных высот откосов [29], устойчивости целиков в бортах карьеров [38], изучении механизма разрушения откосов и вычислении коэффициентов устойчивости [85, 122, 114, 132, 40]. С помощью этого метода можно учесть сложную геометрию склонов и откосов, неоднородность, анизотропию и нелинейные свойства грунтов. Однако, при определении напряжений в массиве методом конечных |
а 3. Разработка инженерного способа расчета с построением удобных графиков и выводом простых формул. 4. Проведение натурных наблюдений за состоянием откосов высоких насыпей автомобильных дорог Волгоградской области. 5. Сопоставление полученных аналитических результатов исследований с результатами других авторов и результатами натурных инструментальных исследований. 13. Выбор методов решения Первые два подраздела настоящей главы позволяют утверждать, что многие известные методы расчета откосов и склонов имеют ряд существенных недостатков. Рассматривается, например, полубесконечный откос, т.е. не учитывается влияние подошвы на распределение напряжений в приоткосной зоне. Призма обрушения часто разделяется вертикальными плоскостями на блоки и вес их раскладывается на нормальную и касательную составляющие к поверхности разрушения. Это означает, что вместо трех составляющих напряжений в каждой точке приоткосной зоны при решении плоской задачи учитывается приближенно только одна вертикальная. В большинстве расчетных методов форма поверхности разрушения принимается заранее известной (например, круглоцилиндрической) и не зависит от физико-механических свойств грунтов, что противоречит физическому смыслу. При расчете коэффициентов устойчивости не принимаются во внимание такие важные характеристики грунтов как коэффициенты бокового распора (коэффициенты Пуассона) и модули упругости. Наконец, следует отметить, что вопрос об изменении устойчивости откосов и склонов с течением времени все еще не получил окончательного решения. 26 Указанные недостатки не позволяют во многих случаях достаточно точно и надежно определять оптимальные параметры откосов различных инженерных сооружений и исследовать оползневые процессы. В настоящей работе при решении поставленной задачи перечисленные недостатки устраняются. Напряжения в системе насыпь-основание определяются с использованием метода конечных элементов, в котором сплошная среда заменяется дискретной моделью, интегрирование конечным суммированием, а дифференциальные уравнения в частных производных системами алгебраических или обыкновенных дифференциальных уравнений. При увеличении числа элементов и уменьшении их размеров компоненты напряжений и перемещений, определенные для дискретной модели, приближаются к соответствующим компонентам сплошной среды. Метод конечных элементов используется при решении задач о концентрации напряжений вокруг выработок [5, 63, 118], определении скоростей деформации уступов [32], предельных высот откосов [29], устойчивости целиков в бортах карьеров [38], изучении механизма разрушения откосов и вы* числении коэффициентов устойчивости [85, 119, 129, 40]. С помощью этого метода можно учесть сложную геометрию склонов и откосов, неоднородность, анизотропию и нелинейные свойства грунтов. Однако, при определении напряжений в массиве методом конечных элементов, полубесконечная область заменяется конечной расчетной моделью. Неточности в определении ее размеров, количества элементов и граничных условий значительно искажают горизонтальные и особенно касательные напряжения, которые могут быть в несколько раз больше или меньше аналогичных напряжений, вычисленных для сплошной среды [98]. В работе правильность выбора размеров расчетной модели, количества элементов и граничных условий проверяется на однородной модели с использованием точного решения задачи теории упругости для однородной изотропной полуплоскости с криволинейной границей [97]. |