Выполнение геотехнических расчетов с использованием численного анализа, например, в PLAXIS, целиком и полностью зависит от полноты, качества и достаточности исходных данных. Если данных нет, то имеет смысл выполнить упрощенный расчет по формулам СП или других документов и методик и надеяться, что заложенные в них запасы оправдают себя.

Численный анализ имеет преимущества по сравнению с аналитическими или инженерными методами расчетов и позволяет получать оптимальные и экономически целесообразные проектные решения. Но для достижения такой цели необходимы соответствующие исходные данные, а именно ПОВЕДЕНИЕ грунтов при том или ином воздействии, то есть не константы конкретных диапазонов напряжений, а зависимости между напряжениями и деформацией.

Свойства грунтов или параметры моделей?

Чтобы получить поведение грунта, необходимо провести испытания на образце, извлеченном из грунтового массива. При отборе напряженное состояние, соответствующее глубине и историческим воздействиям, снимается и образец стремится «вздохнуть». Это приводит к его расструктурированию, растрескиванию и прочим другим изменениям.

Дальнейшие испытания на таком образце покажут результаты, не имеющие отношения к исходному образцу, и соответственно, никак не характеризующие грунтовый массив.

Условная иллюстрация изменений в образце после его извлечения

Теоретические предпосылки

Эта заметка написана на основе статьи В. А. Васенина «Статистическая оценка параметров нарушения природной структуры лабораторных образцов глинистых отложений при инженерно-геологических изысканиях на территории Санкт-Петербурга и окрестностей» (ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ Том XIII, № 6/2018 c. 48-65).

Тезисно:

• Степень сохранности природного сложения грунтов в первую очередь будет зависеть от качества отбираемых монолитов.
• Качество лабораторных монолитов, в свою очередь, будет влиять на точность определения физических свойств грунтов.
• Как правило, в каждом отчете по результатам инженерно-геологических изысканий указывается, что нормативные значения физико-механических характеристик грунтов определены по результатам лабораторных испытаний грунтов ненарушенной структуры.
• При этом в отечественных нормативных документах отсутствуют параметры оценки нарушения природной структуры лабораторных образцов грунта, а также шкалы градации степени нарушения природной структуры с классификационными требованиями для выполнения различных видов лабораторных испытаний.
• Основные физико-механические расчетные параметры лабораторных образцов грунтов в значительной степени зависят от качества их отбора и подготовки для испытаний. Низкое качество образцов означает низкое качество результатов! Известно выражение «мусор на входе = мусор на выходе». При низком качестве образцов полностью теряется смысл использования такого мощного инструмента, как PLAXIS.
• Природа эффекта нарушения структуры лабораторного образца заключается в потере части эффективных напряжений в грунтовом скелете. Эти потери особенно критичны для образцов глинистых грунтов с низкими значениями коэффициента переуплотнения, распространенных среди четвертичных отложений.

Обратимся к известному графику изменения напряженного состояния образца грунта при работе геологов:

Пример того, как качество образцов влияет на определяемые параметры. Напомним, что давление предуплотнения является параметром природного напряженного состояния первостепенной важности! Любой геотехнический анализ и даже постановка испытаний в приборах должен начинаться с определения этого параметра.

См. также:

Принцип назначения параметров моделей относительно OCR