У ЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО PLAXIS

6. Выемка грунта насухо с использованием анкерной стенки (урок 4)

Настоящий пример включает в себя строительство котлована с выемкой грунта насухо. Стенки котлована укрепляются с помощью стен в грунте, заанкерованных предварительно напряженными грунтовыми анкерами. PLAXIS позволяет детально смоделировать задачи такого типа. В настоящем примере будет показано, как моделировать грунтовые анкеры с учетом предварительного напряжения. Кроме того, выемка грунта насухо подразумевает расчет фильтрации грунтовых вод для построения нового распределения давления воды. Этот аспект будет подробно рассмотрен ниже.

6.1 Входные данные

Котлован шириной 20 м и глубиной 10 м укреплен бетонными стенками высотой 15 м и толщиной 0.35 м, каждая из которых укреплена с помощью грунтовых анкеров, установленных в два ряда. Верхний анкер длиной 14.5 м имеет угол наклона 33.7 (2:3); нижний анкер длиной 10 м расположен под углом 45. Слева от котлован приложена распределенная нагрузка 10 кН/м², а справа от котлована – 5 кН/м².

Рис. 6.1. Котлован, укрепленный анкерными стенками.

Рассматриваемое грунтовое основание представлено тремя четко выраженными слоями. От поверхности земли на глубину 3 м залегает относительно рыхлый мелкозернистый насыпной песчаный грунт, под которым до глубины 15 м простирается более или менее однородный слой плотного песка. Этот слой особенно подходит для установки грунтовых анкеров. Начальная ситуация включает в себя уровень грунтовых вод на глубине 3 м от поверхности земли (т.е. по подошве насыпного слоя). Под песчаным слоем залегает суглинок, простирающийся на большую глубину.

Геометрическая модель

Задача может быть представлена с помощью геометрической модели шириной 80 м и глубиной 20 м. Предлагаемая модель показана на рис. 6.2. Грунтовый анкер может быть смоделирован с помощью комбинации проходящего межузлового анкера и георешетки (желтая линия). Георешетка моделирует область цементного раствора, а межузловой анкер представляет анкерную тягу. В реальности вокруг зоны цементного раствора имеет место сложное трехмерное напряженное состояние.

Несмотря на то, что используемая двумерная модель не позволяет точно смоделировать напряженное состояние конструкции и ее взаимодействие с грунтом, с ее помощью можно оценить распределение напряжений, деформацию и устойчивость конструкции на общем уровне, предположив отсутствие проскальзывания между цементным раствором и грунтом. Эта модель конечно не позволяет определить усилие, необходимое для извлечения грунтового анкера.

Стены в грунте моделируются как плиты, интерфейсы вокруг которых используются для моделирования взаимодействия между грунтом и сооружением. Интерфейсы продлеваются на глубину 1.0 м под стеной. Вокруг георешетки, представляющей область цементного раствора, интерфейсов быть не должно.

Совет:

В целом, представляется хорошей практикой удлинять интерфейсы вокруг углов сооружений с целью обеспечить достаточную свободу деформации и получить более точную картину распределения напряжений. Когда вы будете это делать, убедитесь, что добавленная часть интерфейса имеет ту же прочность, что и грунт, а его проницаемость никак не влияет на фильтрационное поле, если такое имеется.

Выемка грунта производится в три этапа, границы между которыми моделируются с помощью геометрических линий. Создайте базовую геометрическую модель, как это показано на рис. 6.2. Для правильного воспроизведения граничных условий можно воспользоваться функцией Standard fixities (Стандартные закрепления).

Рис. 6.2. Геометрическая модель строительства котлована