6.3 Выходные результаты

Н а рис. 6.5а – 6.5е показаны деформированные сетки, полученные в конце каждого из этапов расчета. В окончательной ситуации стенка сдвинется вперед примерно на 7 см и за счет осадки грунта за ней образуется небольшая впадина.

Рис. 6.5а. Деформированная сетка, этап 1

Рис. 6.5b. Деформированная сетка, этап 2

Рис. 6.5c. Деформированная сетка, этап 3

Рис. 6.5d. Деформированная сетка, этап 4

Рис. 6.5e. Деформированная сетка, конечный этап

Рис. 6.6. Эффективные напряжения на конечном этапе

На рис. 6.6 показаны главные эффективные напряжения на конечном этапе. Четко видно, что под дном котлована возникла зона пассивных напряжений. Кроме того видна концентрация напряжений вокруг грунтовых анкеров.

На рис. 6.7 показаны изгибающие моменты, возникающие в стенке на конечном этапе. Два провала на кривой моментов вызваны анкерными усилиями.

Ч тобы посмотреть анкерные усилия, следует два раза щелкнуть по анкеру. Когда вы сделаете это на втором и четвертом этапах расчета, вы сможете сами убедиться, что анкерное усилие в самом деле равно заданной силе предварительного напряжения анкера.

Рис. 6.7. Изгибающий момент в стенке на конечном этапе расчета

7. Строительство дорожной насыпи (урок 5)

Строительство насыпи на мягких грунтах с высоким уровнем подземных вод ведет к повышению порового давления. В результате такого "поведения" в условиях отсутствия дренажа эффективное напряжение остается низким и для надежного строительства насыпи должны быть приняты периоды промежуточного уплотнения. При уплотнении избыточное поровое давление рассеивается таким образом, что для продолжения процесса строительства можно получить необходимый предел прочности грунта при сдвиге.

В уроке дано описание строительства дорожной насыпи, с подробным анализом описанного выше механизма. В анализе представлены два новых варианта расчетов, а именно: анализ консолидации и расчет коэффициента безопасности методом -c- приведения.

Рис. 7.1 Расположение дорожной насыпи на мягких грунтах

2 – дорожная насыпь

3 – торф

4 – глина

5 – плотный песок

1. Входные данные

На рис. 7.1 представлен разрез дорожной насыпи. Ширина насыпи 16,0 м, высота 4,0 м. Угол откосов составляет 1:3. Проблема заключается в симметричности, поэтому моделируется только одна половина (в данном случае выбрана правая половина). Сама насыпь состоит из смешанного рыхлого песчаного грунта. Подпочва состоит из слоя мягкого грунта толщиной 6,0 м. Верхний слой толщиной 3 м этого слоя мягкого грунта моделируется как торфяной слой, а нижний слой толщиной 3 м как глиняный. Уровень подземных вод совпадает с первичной поверхностью земли. Под слоями мягкого грунта находится слой плотного песка, не включенный в модель.

Геометрия модели

Насыпь, показанная на рис. 7.1 может быть проанализирована при помощи модели плоской деформации. Для этого примера используются элементы из 6 узлов. Для Длины, Силы и Времени используются стандартные единицы измерения (м, кН и день). В геометрической модели учитывается общая длина 40 м, начиная от центра насыпи. Полную геометрию можно начертить, используя опцию Geometry line. Предполагается, что деформация глубокого песчаного слоя на рис. 7.1 равна нулю. Следовательно, этот слой не включен в модель и вместо него используется неподвижное основание.

Для определения граничных условий можно использовать Стандартные закрепления.

Рис. 7.2. Геометрическая модель проекта дорожной насыпи

2 – песок; 3 – торф; 4 – глина

Таблица 7.1. Свойства материала дорожной насыпи и подпочвы

Параметры	Обозн.	Глина	Торф	Песок	Ед. изм.
Модель материала Тип поведения Сухой вес грунта Мокрый вес грунта Горизонт. проницаемость Вертик. проницаемость Модуль Юнга Коэффициент Пуассона Связность Угол трения	Model Type dry (сух.) wet (мок.) kx ky Eref  сref 	MC Недрениров. 15 18 110-4 110-4 1000 0.33 2.0 24	MC Недрениров. 8 11 210-3 110-3 350 0.35 5.0 20	MC Дрениров. 16 20 1.0 1.0 3000 0.3 1.0 30	- - кН/м3 кН/м3 м/день м/день кН/м2 - кН/м2 

Набор данных материалов и построение сетки

Свойства различных типов грунта даны в таблице 7.1. Должно быть создано три набора данных материалов, содержащих данные в соответствии с таблицей. Слой глины и торфа недренированный. Этот тип поведения ведет к повышению порового давления во время строительства насыпи. Определите данные для соответствующих кластеров в геометрической модели.

После ввода параметров материала может быть построена простая сетка конечного элемента с использованием стандартных величин крупности. Постройте сетку, щелкнув кнопкой Generate mesh.

Начальные условия

В Начальных условиях вес воды устанавливается 10 кН/м³. Давление воды полностью гидростатическое и основано на общем уровне подземных вод через точки (0.0; 6.0) и (40.0; 6.0).

Кроме уровня подземных вод следует обратить внимание на граничные условия при анализе консолидации, выполняющемся при расчетах. Без каких-либо дополнительных вводных данных все границы пропускают воду таким образом, что вода может свободно перетекать через все границы, и избыточное поровое давление может рассеиваться во всех направлениях. Однако на текущий момент левая вертикальная граница может быть замкнута, поскольку она является осью симметрии, так что горизонтальный поток может не возникать. Правая вертикальная граница также может быть замкнута, поскольку на этой границе нет свободного переполнения. "Дно" открыто, потому что под слоями мягкого грунта избыточное поровое давление может свободно идти к глубокому и проницаемому песчаному слою (не включенному в модель). Верхняя граница также явно открыта. Для создания соответствующих граничных условий уплотнения выполните следующие шаги:

• Щелкните на панели кнопкой (желтая линия) Closed consolidation boundary.

• Переместитесь к верхней точке левой границы (0.0; 10.0) и щелкните на этой точке. Переместитесь к нижней точке левой границы (0.0; 0.0) и щелкните вновь. Щелкните правой кнопкой мыши для завершения этого замкнутого контура.

• Переместитесь к верхней точке правой границы (40.0; 6.0) и щелкните. Переместитесь к нижней точке (40.0; 0.0) и щелкните вновь. Завершите этот замкнутый контур.

• Щелкните кнопкой Generate water pressure для создания граничных условий давления воды и уплотнения.

После создания граничных условий давления воды щелкните на "переключатель" ("switch") для изменения первоначальной геометрической конфигурации. Насыпь в первоначальном состоянии не представлена. Поэтому для создания первоначального напряжения насыпь сначала должна быть дезактивирована.

Это можно сделать, щелкнув один раз на два кластера, представляющих насыпь, точно также как при расчете поэтапного строительства. Когда насыпь дезактивирована (соответствующие кластеры должны быть белого цвета), оставшаяся активная геометрия будет горизонтальной с горизонтальными слоями, и таким образом, для расчета первоначального напряжения можно использовать K_o-процедуру. Могут быть приняты примерные значения K_o глинистого и торфяного слоя (на основе формулы Jaky: K_o = 1-sin). После создания первоначального напряжения входные данные завершены и могут определяться расчеты.

Совет:

Замкнутые границы уплотнения могут определяться только, если щелкнуть на существующие геометрические точки. Программа автоматически найдет промежуточные геометрические точки. Граничные условия уплотнения должны быть созданы в граничных узлах сетки. Это делается вместе с созданием давления воды. Таким образом, после ввода или изменения границ уплотнения, всегда щелкайте кнопкой Generate water pressures