|
ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖ ЕН И Й И АНАЛИЗ ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ПРИ О ТКО СН ОЙ ЗОНЕ В диссертации используются разработанные в ВолгГАСУ программы для ПК [9], включающие результаты исследований, приведенные в работах [97, 99, 10], которые позволяют на основе решения плоских задач теории упругости методом конечных элементов определять напряжения в различных точках грунтовых массивов от воздействия собственного веса пород и различных поверхностных нагрузок, наиболее вероятные поверхности разрушения, а также коэффициенты устойчивости откосов. 2.1. М атематико-механическая модель и исходные расчетные данные На рис. 2.1 приведена характерная расчетная модель нагруженного откоса. Размеры модели приняты на основании известного положения теории упругости о том, что граничные условия практически не влияют на распределение напряжений, если границы области удалены от исследуемой части области не менее чем на 6 ее наибольших размеров. Так как высота откоса равна h, то вертикальный размер модели принят равным 8 h, а горизонтальный 1 6 /2. Расчетная модель разбита на 17600 треугольных элементов, соединенных в 9001 узле. Разбивка проведена таким образом, чтобы элементы имели наименьшие размеры в приоткосной зоне (рис. 2 .2 ). Выбор размеров модели, количества и размеров треугольных элементов обоснованы результатами исследований приведенных в [97], где дается сопоставление величин напряжений, определенных в приоткосных зонах однородных откосов методом конечных элементов и точным решением соответствующих задач теории упругости методом теории функций комплексного переменного для весомой полуплоскости с криволинейной границей. |
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И АНАЛИЗ ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ НАСЫПЬ-ОСНОВАНИЕ 2.1. Математико-механическая модель и исходные расчетные данные На рис. 2.1 показана расчетная модель характерной высокой насыпи автомобильной дороги (ab ось симметрии). До середины высоты насыпи заложение откосов составляет 1:2, выше 1:1,5. Размеры модели приняты на основании известного положения теории упругости о том, что граничные ус* ловия практически не влияют на распределение напряжений, если границы области удалены от рассматриваемой части области не менее чем на 6 ее наибольших размеров. Так как высота насыпи принята равной h, то высота расчетной модели составляет 7h, а соответствующий горизонтальный размер 4,75h*6 = 28,5h. Исследуемая область разбита на 17718 треугольных элементов, соединенных в 9044 узлах. Разбивка проведена таким образом, чтобы элементы имели наименьшие размеры в исследуемой части области (рис. 2.2). Граничные условия заданы следующим образом: 1) вдоль вертикальных границ расчетной схемы отсутствуют перемещения в горизонтальном направлении; 2) вдоль нижней горизонтальной границы отсутствуют вертикальные перемещения; 3) на перемещения других точек ограничения не наложены. Исходные данные для решения рассматриваемых задач включают в себя свойства элементов (плотность, модуль упругости, коэффициент Пуассона, сцепление и угол внутреннего трения пород), поверхностные нагрузки и граничные условия. Расчетные физико-механические характеристики пород насыпи и грунтового основания при различных значениях их относительной влажности и условий эксплуатации автомобильных дорог приняты согласно «Отраслевым дорожным нормам» [ 71 ] (см. раздел 4). |