Рассмотрим основные результаты виртуальных трёхосных испытаний по консолидированно-недренированной (КН) схеме в приборе трёхосного сжатия типа А (изотропная консолидация) в программе SoilTest комплекса PLAXIS (рис. 1).
Условия опыта: предварительное обжатие всесторонним давлением 50 кПа с дренированием (консолидация) и последующее разрушение образца нормально уплотнённой глины (NC) девиаторным нагружением (увеличение только вертикальной нагрузки) при закрытом кране, т. е. без дренирования с увеличением избыточного порового давления.
Содержание
Рис. 1. Результаты теста
Поскольку вторая стадия опыта недренированная, основным параметром, влияющим на результаты, будет избыточное поровое давление. В основу программы положена теория Карла Терцаги, а все вычисления (за исключением недренированного поведения типа В и С), осуществляются в эффективных напряжениях. Максимальная величина избыточного порового давления, образованного в процессе сдвига, составляет 26 кПа (рис. 2).
Рис. 2. Избыточное поровое давление в процессе девиаторного нагружения $ΔU$ = $Δσ_3$ + $A_f$($Δσ_1$−$Δσ_3$)
При закрытом кране прикладываемое вертикальное давление создаёт полные напряжения, а если вычесть из них поровое давление (обычно обозначается буквой $U$, а в PLAXIS — $p_{active}$ или $p_{excess}$), то получатся эффективные напряжения. Программа SoilTest выдаёт результаты в эффективных напряжениях (рис. 4). Таким образом, круг Мора в полных напряжениях смещается влево на величину избыточного порового давления, равную $U$ = 26 кПа (рис. 3).
Рис. 3. Принцип получения эффективного круга Мора
График на рис. 3 иллюстрирует принцип работы типа поведения Undrained A, когда критерий прочности введён в эффективных напряжениях ($c'$ и $φ'$). Момент разрушения так же определён в эффективной системе координат, т. е. при достижении эффективного круга Мора предельной огибающей в эффективных значениях прочности (рис. 4).
Рис. 4. Диаграмма кругов Мора
Точка 1 (рис. 5) определяется условием первой стадии опыта — всесторонним обжатием с давлением 50 кПа, далее, как следует из диаграммы Мора, разрушение образца происходит при приложении вертикального давления, равного 101,43 кПа (в полных напряжениях), что соответствует предельному значению эффективного напряжения 101,43–26 = 75,43 кПа. Таким образом, определена точка 2 этого графика.
Рис. 5. Взаимная зависимость главных напряжений
Основное отличие от графика для КД испытаний (см. Виртуальная лаборатория SoilTest в PLAXIS. Основные закономерности трёхосных испытаний (Triaxial). Cхема «КД») заключается в изгибе траектории нагружения в левую сторону, что ближе к реалистичному поведению грунтов, характерно только для усовершенствованных моделей и не может быть реализовано в модели Кулона-Мора (рис. 6).