В современных условиях невозможно развитие исторического города без использования подземного пространства. Ранее глубокие ямы в городе не использовались из-за специфических геологических условий Санкт-Петербурга, в том числе наличия слабых глинистых отложений на глубине 20–30 метров. Однако, чтобы избежать негативного влияния на окружающие здания, необходимо контролировать подвижки грунта, которые неизбежны, особенно при условии слабых и рыхлых грунтов. В статье рассмотрено влияние разгрузочного модуля на осадки точки дна котлована. Выполнено численное моделирование в ПК Plaxis 2D на основе лабораторных испытаний грунтов при действии вертикальной нагрузки.
Ключевые слова: НДС грунта, численное моделирование, ПК Plaxis 2D, модуль деформации, модуль разгрузки.
- Численное моделирование
В данной статье рассмотрим влияние разгрузочного модуля на осадки точки дна котлована.
Численное моделирование выполнено на основе лабораторных испытаний грунтов при действии вертикальной нагрузки.
Моделирование выполнялось в ПК Plaxis 2D. Для исследования была выбрана модель Hardening Soil (упругопластическая модель с упрочнением). В данной грунтовой модели отдельно рассматриваются модуль деформации грунта при девиаторном нагружении (E 50 ref ), модуль деформации при сжатии (E oed ref )и модуль разгрузки и повторного нагружения грунта (E ref ur ) [1], которые задавались согласно данным лабораторных испытаний.
|
Рис. 1. Деформационная сетка(max), м (ИГЭ-4а) |
|
Рис. 2. Полные перемещения (max/min), м(ИГЭ-4а) |
|
Рис. 3. Деформационная сетка(max), м(ИГЭ-4а) |
|
Рис. 4. Полные перемещения (max/min), м (ИГЭ-4а) |
|
Рис. 5. Деформационная сетка(max), м(ИГЭ-5) |
|
Рис. 6. Полные перемещения (max/min), м (ИГЭ-5) |
|
Рис. 7. Деформационная сетка(max), м(ИГЭ-5) |
|
Рис. 8. Полные перемещения (max/min), м (ИГЭ-5) |
|
Рис. 9. Деформационная сетка(max), м(ИГЭ-7) |
|
Рис. 10. Полные перемещения (max/min), м (ИГЭ-7) |
|
Рис. 11. Деформационная сетка(max), м(ИГЭ-7) |
|
Рис. 12. Полные перемещения (max/min), м (ИГЭ-7) |
Результаты численного моделирования в ПК Plaxis 2D представлены выше в виде Рисунков 1–12 и сводной Таблицы 1.
Таблица 1
Сводные данные результатов численного моделирования
|
№ |
Тип грунта |
Eur min/max, МПа |
Деформ. cетка (max), м |
Полные перемещения (max/min), м |
|
1 |
Насыпные грунты: пески, супеси со строительным мусором, с примесью органических веществ |
38,79 |
0,026 |
0,024 —0,024 |
|
102,22 |
0,027 |
0,008 —0,025 |
||
|
4 |
Супеси пылеватые текучие серые с прослоями песка с примесью органических веществ |
17,89 |
0,073 |
0,051 —0,061 |
|
39,63 |
0,068 |
0,027 —0,061 |
||
|
4а |
Супеси пылеватые пластичные серые с прослоями песка, с растительными остатками |
14,71 |
0,122 |
0,084 —0,053 |
|
56,95 |
0,031 |
0,015 —0,029 |
||
|
5 |
Пески пылеватые плотные серые насыщенные водой, с растительными остатками |
59,35 |
0,075 |
0,031 —0,055 |
|
175,49 |
0,068 |
0,020 —0,055 |
||
|
6 |
Пески средней крупности средней плотности серые насыщенные водой, с растительными остатками |
148,9 |
0,054 |
0,017 —0,043 |
|
203,59 |
0,052 |
0,015 —0,041 |
||
|
7 |
Слабозаторфованные грунты черные насыщенные водой |
5,11 |
0,314 |
0,143 —0,281 |
|
16,63 |
0,181 |
0,037 —0,173 |
||
|
9 |
Суглинки тяжелые пылеватые текучие коричневато-серые ленточные |
11,02 |
0,163 |
0,105 —0,078 |
|
17,98 |
0,127 |
0,065 —0,074 |
||
|
10 |
Суглинки легкие пылеватые текучепластичные серые слоистые |
15,33 |
0,066 |
0,058 —0,044 |
|
29,44 |
0,149 |
0,059 —0,085 |
||
|
13а |
Суглинки легкие пылеватые тугопластичные серые с гравием, галькой до 5 % с гнездами песка |
37,78 |
0,037 |
0,029 —0,018 |
|
48,72 |
0,032 |
0,022 —0,018 |
Выводы
Величина разгрузочного модуля имеет непосредственное влияние на уровень осадок в точке дна котлована. Результаты показали, что фактический модуль разгрузки Eur составляет в среднем на 30 % меньше, чем рекомендуется ПК Plaxis 2D. Кроме того, значения модулей разгрузки, полученные с использованием разных лабораторных приборов, также могут отличаться, влияя на показатели поднятия точки дна котлована и уровень осадков грунта.
В итоге можно заключить, что основные причины расхождения результатов математического моделирования с натурными данными состоят в следующем:
- Недостаточно информации о геологической структуре изучаемого массива.
- Применяемые в указанных ПК расчётные модели характеризуются высокой степенью усреднения, несоразмерны фактической работе грунта под нагрузкой и требуют тщательной проверки в конкретных инженерно-геологических условиях.
- Согласно аналитическим расчетам механики грунтов, ожидаемые осадки зданий выше на 30–40 % по сравнению с реальными данными.
Литература:
- Типичные ошибки применения Plaxis 2D при расчете котлованов/ GOUW Tjie-Liong.
