основные расчетные модели грунтов

Основные расчетные модели грунтов

Требования к расчетным моделям. Выше отмечалось, что точ­ность прогнозов в механике грунтов в большой степени определяет­ся тем, с какой полнотой в уравнениях состояния отражаются особенности деформирования грунтов. Следовательно, в общем случае единая модель грунта и соответствующие ей уравнения состояния должны отображать все процессы. И однако построение такой модели потребовало бы разработки очень сложного математического аппарата расчетов и проведения гро­моздких трудоемких экспериментов для определения параметров модели. Во многих случаях это не оправдывало бы относительно небольшой экономический эффект, который может быть получен при решении достаточно простых инженерных задач. Поэтому в практике проектирования для конкретных случаев используются расчетные модели грунта разной сложности.

Для широкого круга задач строительства оказалось возможным выделить те, где основной является оценка несущей способности (прочности и устойчивости) грунтов. Напротив, в других задачах наиболее важным будет прогноз деформаций основания и сооруже­ния. Наконец, в некоторых задачах необходимы и оценка несущей способности, и прогноз деформаций грунтов. Однако эти расчеты можно проводить раздельно. Это позволило распространить на расчеты оснований общие принципы расчетов по предельным состо­яниям:

1) по несущей способности (потеря устойчивости; хрупкое, вяз­кое или иного характера разрушение грунта; чрезмерные пластичес­кие деформации или деформации неустановившейся ползучести и т. п.);

2) по деформациям (достижение состояния, затрудняющего нор­мальную эксплуатацию сооружения или снижающего его долговеч­ность вследствие недопустимых перемещений  -  осадок, разности осадок, кренов и т. п.).

Существо расчетов по первой группе предельных состояний заключается в том, что расчетная нагрузка на основание не должна превышать силу предельного сопротивления грунтов основания. По второй группе предельных состояний совместная деформация со­оружения и основания не должна превышать предельной для конст­руктивной схемы данного сооружения.

Во многих случаях для промышленного и гражданского стро­ительства расчеты по второй группе предельных состояний (по деформациям) являются определяющими.

Такой подход обусловил возможность использования наиболее простых расчетных моделей грунтов: для расчетов конечных напря­жений и стабилизированных осадок  -  теории линейного дефо­рмирования грунта; для расчетов развития осадок во времени  -  теории фильтрационной консолидации грунта; для расчетов несущей способности, прочности, устойчивости и давления гру­нта на ограждения  -  теории предельного напряженного со­стояния грунта.

Отметим также, что во многих случаях на практике оказывается возможным ограничиваться решениями в постановке задач плоской деформации или даже одномерных задач. Это приводит к сущест­венным упрощениям расчетов.

В то же время развитие современных методов численных рас­четов и широкое внедрение в проектную практику быстродейству­ющих вычислительных машин все больше расширяет круг задач, использующих более сложные расчетные модели. К ним в первую очередь относятся модели теории нелинейного деформирова­ния грунта