Для определения напряжений и деформаций грунта путём расчёта вместо самого грунта рассматривается его расчётная механическая модель, которая должна отражать основные механические свойства грунта, но быть свободна от второстепенных деталей, не играющих существенной роли для поставленной цели.
Модель грунтового основания - это математическое описание основных характерных типов поведения элементарного объема реального грунта, предназначенная для создания в расчетной схеме инженерно-геологических элементов.
(Это модели, в которых экспериментальные данные о закономерностях деформирования оснований под нагрузкой теоретически обобщены)
(Это модели, схематизирующие зависимость между нагрузками на грунтовый массив и его осадками)
Разнообразие грунтов и их свойств, связанное с условиями их формирования и существования, породило различные расчётные модели: модель сплошной среды (упругой и неупругой), модель зернистой среды, модель местнодеформируемой поверхности (модель Фусса-Винклера) и различные комбинированные модели.
Модели грунтового основания классифицируются на:
- учитывающие/ не учитывающие временные эффекты
- рассматривающие работу грунтов на микроуровне (микроструктурные модели), макроуровне (континуальные модели на уровне макрообразцов) и модели, использующие характерные для макроподхода зависимости на микроуровне
- учитывающие/ не учитывающие необратимые деформации
- модели с линейной и нелинейной зависимостями между напряжениями и деформациями
Подробнее:
- по учету временного фактора (зависимости деформаций грунтового основания от времени):
1) Стационарные модели грунта
2) Нестационарные модели грунта.
Нестационарными моделями грунта называют такие модели, для которых зависимости между напряжениями и деформациями являются функциями времени.
Основной задачей нестационарных моделей является прогноз деформаций грунтов основания на расчетный момент эксплуатации сооружения.
Часто используют теории расчета конечных напряжений и стабилизированных (конечных) осадок основания, но в некоторых практических случаях возникает необходимость в инженерном прогнозе осадок основания на расчетный момент времени (расчёт развития осадок во времени). (Например при проектировании оснований гидротехнических сооружений, оснований фундаментов, испытывающих большие горизонтальные нагрузки, сооружений, возводимых на слабых водонасыщенных грунтах и т.п.)
(Модели, учитывающие временные эффекты получают, как правило, из статических моделей с добавлением параметра вязкости).Различают два вида нестационарных моделей:
а) Фильтрационные модели (Фильтрационная консолидация грунта)
С помощью фильтрационных моделей исследуются
процессы фильтрационной консолидации, связанные с перераспределением давлений между скелетом грунта и поровой водой при ее отжатии из пор под
действием нагрузки. Фильтрационную консолидацию грунта называют также
первичной консолидацией. Первичная консолидация протекает в
водонасыщенных грунтах при степени их влажности больше 0,8. При меньшей
влажности процессами фильтрационной консолидации обычно пренебрегают.
б) Реологические модели
Реологические процессы протекают в скелете грунта при степени его влажности меньше 0,8 и напряжениях, больших структурной прочности. Реологические процессы в грунте называют также его вторичной консолидацией.
- по уровню рассмотрения (подходу для построения определяющих уравнений)
1) Микроподход (на микроуровне)
Для зернистых сред (например, песков и других сыпучих материалов) микроподход строится на применении каких либо соотношений для сил, действующих на контакте между отдельными частицами, и получения далее из рассмотрения случайных или регулярных упаковок связей между осредненными значениями напряжений и деформаций на макроуровне.
В случае связных грунтов микроподход обычно связан с использованием кинетической теории, и получающиеся уравнения состояния автоматически включают функции от времени.
2) Макроподход (на макроуровне)
Макроподход реализуется в рамках теории сплошной среды и основывается на феноменологических зависимостях, получаемых при экспериментальных исследованиях представительных объемов (образцов) грунта.
(континуальные (сплошные) модели, обычные для механики сплошной среды).
3) Модели, использующие характерные для макроподхода зависимости на микроуровне
- по учету распределительных свойств основания:
1) Модель общих деформаций
Модель общих деформаций предполагает, что осадки основания происходят не только на загруженной поверхности, но и за ее границами.
Пример: модель линейно деформируемого
полупространства.
2) Модель местных деформаций
Модель местных деформаций предполагает, что осадки основания происходят только в пределах загруженной поверхности.
Примеры: модель Винклера.
- по учету необратимых деформаций:
1) Упругие модели
Для упругих моделей характерно совпадение графиков нагрузки и разгрузки, построенных в координатах «осадка – давление».
Примеры: модель линейно
деформируемого полупространства и модель Винклера.
2) Неупругие модели
В неупругих моделях графики нагрузки и разгрузки основания расходятся. При этом после полной разгрузки основания сохраняются необратимые (пластические) осадки (деформации).
- по виду зависимости между напряжениями (давлениями) и деформациями (осадками):
1) Линейные модели
(с линейной зависимостью между напряжениями и деформациями)
Примеры: модель линейно деформируемого полупространства, модель Винклера.
2) Нелинейные модели
(с нелинейной зависимостью между напряжениями и деформациями)
Литература для более глубокого погружения в вопрос:
- Федоровский В.Г. "Современные методы описания механических свойств грунтов" Строительство и архитектура. Сер.8 Строительные конструкции Вып.9. М., 1985
Подробнее о моделях оснований можно прочитать здесь: https://porebrick.blogspot.com/p/blog-page_89.html
Комментариев нет:
Отправить комментарий