Содержание
Рассмотрим на примере модели Hardening soil (HS) работу шатровой модели грунта с учётом особенностей компрессионной кривой и траектории нагружения. Для модели Soft soil (SS) механизм аналогичный.
В процессе расчёта этой фазы происходит нагружение изначально невесомой расчётной схемы природными напряжениями. Вертикальные напряжения определяются в зависимости от удельного веса, а горизонтальные — в зависимости от коэффициента бокового давления в состоянии покоя. Подробный разбор расчёта напряжений можно посмотреть во второй части Практикума:
Практикум по PLAXIS. Часть 2. Напряжения. Прочность
Завершение этой фазы происходит в точке 1 на графике рис. 1. Эта точка в координатах $p$–$q$ (среднее напряжение – девиатор) определяет начальное (природное) напряжённое состояние. Нагружение, или движение из точки 0 в точку 1, происходит по так называемой К0-линии. Это означает, что взаимосвязь между вертикальными и горизонтальными напряжениями основана на коэффициенте бокового давления в состоянии покоя, который в программе назван К0, а моделирование этого процесса в Initial phase — как К0-procedure.
Дополнительная информация:
Природное напряжённое состояние. Расчёт Initial phase
Траектории напряжений (нагружения)
Траектории напряжений (пример)
Рис. 1. Напряжённое состояние (начальная фаза + разгрузка)
Шатровая модель определяет среднее значение изотропных напряжений $P_p$ на горизонтальной оси и строит шатер (синяя линия в рассматриваемой плоскости), который определяет упругую (квазиупругую, которая в инженерном смысле считается упругой) область. Переуплотнённое состояние в этой области достигнуто историческим процессом роста эффективных напряжения от собственного веса.
Синей линией показана изохора — линия, соединяющая точки с одинаковой величиной объёмных деформаций (или одинаковым значением коэффициента пористости). Эта линия называется поверхностью текучести.
Экскавация грунта приводит к снижению вертикальных напряжений (красная стрелка) по отношению к начальному напряжённому состоянию (синие стрелки) (рис. 2). При этом соотношение напряжений даёт траекторию, показанную на рис. 1 линией 1–2.
Рис. 2. Упрощённая расчётная схема для определения напряжений в дне котлована
Учитывая, что эта линия движется внутрь упругой области, а вертикальные напряжения в этот момент снижаются, можно говорить о том, что грунт становится переуплотнённым. Историческое давление $σ_{max}$ (природное, действовавшее на этой глубине до экскавации) превышает напряжение после разгрузки $σ_{разгр}$, т. е. OCR > 1.
$OCR=σ_{max}/σ_{разгр}$