Основные задачи, которые можно решать с помощью программы PLAXIS сводятся к двум: расчеты по первому и второму предельному состоянию. Оба вида расчетных проверок требуют правильного определения напряжений. Вопросы подготовки исходных данных — жесткость и прочность по результатам лабораторных испытаний — в данной брошюре не рассматриваются. Информацию по этим вопросам можно найти в первой части Практикума «Виртуальная лаборатория SoilTest»:
Основными исходными предпосылками в понимании работы сложного геотехнического комплекса PLAXIS является изучение распределения напряжений и определение расчетной прочности. Этим двум параметрам посвящена данная брошюра.
Программа PLAXIS прежде всего предназначена для анализа геотехнической ситуации, поэтому к ней следует относиться как к сложному инструменту с глубоким пониманием основополагающих принципов. Однако при этом PLAXIS является универсальным и очень гибким инструментом. Такие расчеты как устойчивость и несущая способность всегда можно сделать с использованием более простой модели грунта — Кулона-Мора, которая позволяет оценивать первое предельное состояние аналогично аналитическим программам. Для полноценного использования возможностей PLAXIS требуются полноценные исходные данные для более сложных моделей (комплексных геомеханических), получить которые можно только при условии полного взаимопонимания геологов и проектировщиков на самых ранних стадиях проектирования. А выполненное численное моделирование следует анализировать по нескольким результатам (4–5 критериев) и обязательно сравнивать с аналитическими расчетами. Только в этом случае можно обоснованно говорить о достоверности полученных результатов.
В практикуме рассматривается только поведение полностью водонасыщенных грунтов согласно теории Терцаги, однако программа позволяет решать задачи с неводонасыщенными грунтами по теории Бишопа.
Евгений Федоренко
Расчеты деформаций (осадки) выполняются на основе распределения напряжений. Программа PLAXIS различает эффективные и полные напряжения, а также избыточное поровое давление воды .
Рассмотрим образец грунта высотой $H$ = 2 м, воды нет, $h_w$ = 0. Условия компрессионного сжатия, ширина схемы принята равной 1 м. Применительно к программе PLAXIS боковые напряжения для условий плоской задачи рассматриваются как $σ_3$.
Таблица 1. Параметры модели Мора-Кулона
Аналитический расчет
Определим полные наибольшие главные напряжения:
$σ_1 = H \cdot γ_{unsat} = 2 \cdot 15 = 30\ кПа$
Поровое давление от грунтовых вод (гидростатическое):
$p_{steady} = h_w \cdot γ_w = 0 \cdot 10 = 0 \ кПа$
Полное давление складывается из гидростатического и избыточного порового давления от внешней нагрузки. Внешняя нагрузка отсутствует $P$ = 0 кПа;
$p_{active} = p_{steady} + p_{excess} = 0\ кПа$