ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИЗ БЛОКОВ С ГРУНТОВЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИЗ БЛОКОВ С ГРУНТОВЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2024-20-4-81-91Ключевые слова:
подпорные сооружения, новые конструкции, методы расчета, численные модели, прочностные характеристики щебняАннотация
Актуальность исследований обусловлена расширением области применения численных моделей в практике проектирования подпорных сооружений и необходимостью их верификации. Одним из перспективных конструктивных решений подпорных стен является ступенчатая конструкция, последовательно возводимая из пустотелых блоков-коробов с заполнением полостей щебнем. Решение обладает рядом особенностей, требующих адаптации существующих методов расчёта.
Численная модель подпорного сооружения из тонкостенных блоков, заполненных грунтом, разработана на основе анализа взаимодействия компонентов сооружения между собой под действием нагрузки с учетом работы основания и окружающего грунта. В качестве инструмента моделирования применена компьютерная программа конечно-элементного моделирования SiO2D. Результаты расчетов по предложенным численным моделям сопоставляются с соответствующими результатами аналитических решений. Значения параметров основных физико-механических характеристик численных моделей определены в результате полевых и лабораторных испытаний в соответствии с нормативными методиками с учётом масштаба испытаний.
Рассмотрены особенности конструктивного решения и технологии возведения подпорных сооружений, состоящих из тонкостенных железобетонных блоков, заполняемых щебнем. Построены численные модели подпорных сооружений из заполненных грунтом блоков с применением отечественного программного комплекса SiO2D. В результате лабораторных и полевых испытаний установлены параметры численной модели подпорного сооружения. Исследования демонстрируют высокие значения параметра структурного сцепления («зацепления») c (до 60 кПа), наряду с высоким значением угла внутреннего трения φ (до 600) обеспечивающего высокую устойчивость заполненных блоков на сдвиг.
В работе с применением численных моделей предложено расчетное обоснование подпорных сооружений, состоящих из заполненных грунтом блоков и составляющих ступенчатую конструкцию, в которой блоки не имеют между собой жёстких конструктивных связей, а удерживаются в проектном положении за счёт сил внутреннего сопротивления грунта сдвигу.
Библиографические ссылки
Travush V.I., Akimov P.A., Belostockij A.M., Sidorov V.N., Monastyrev P.V., Evdokimcev O.V., Mamontov A.A., Mamontov S.A. (2023) Ob osnovnyh itogah vos'mogo mezhdunarodnogo simpoziuma «Aktual'nye problemy komp'yuternogo modelirovaniya konstrukcij i sooruzhenij» [About main results of the eighth interna-tional symposium "Actual problems of computer model-ing in civil engineering"]. Ekspert: teoriya i praktika, no 3, pp. 27–39.doi:10.51608/26867818_2023_3_27.
Belostockij A.M. (2014) Sovremennaya metodologiya chislennogo modelirovaniya nagruzok i vozdejstvij, napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya i ustojchivosti vysotnyh zdanij i kompleksov [Modern methodology of numerical modeling of loads and impacts, stress-strain state, and stability of high-rise buildings and complexes]. Vysotnye zdaniya, no 1, pp. 94–97.
Belostockij A.M., Dubinskij S.I., Aul A.A. (2010) Verifikaciya programmnyh kompleksov dlya resheniya naukoyomkih zadach stroitel'nogo profilya (v sisteme RAASN). Opyt i perspektivy [Experience of program packages verification for civil engineering scientific prob-lems]. Vestnik MGSU, no 4, pp. 185–189.
Ter-Martirosyan A.Z., Sidorov V.V., Ermoshina L.Yu. (2018) Opredelenie i verifikaciya parametrov modeli slabogo grunta s uchetom polzuchesti [Determination and verification of parameters of the soft soil model with ac-count for creep]. Vestnik MGSU, vol. 13, no 6, pp. 697–708.doi:10.22227/1997–0935.2018.6.697-708.
Brinkgreve R.B.J., Engin E. (2013) Validation of ge-otechnical finite element analysis. Proceeding of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Ge-otechnical Engineering, Paris, France. 2-6 September, pp. 677–682.
Sharafutdinov R.F. (2023) Validation metrics for non-linear soil models using laboratory and in-situ tests. Mag-azine of Civil Engineering, no 122, Article No. 12205.
Guan X., Madabhushi G.S.P. (2020) Numerical Model-ling of Structures Adjacent to Retaining Walls Subjected to Earthquake Loading. Geosciences, vol. 10, no 12, 486.
Mustafa R. (2024) Numerical modeling of gravity re-taining wall using EPS geofoam under seismic condition. Asian J Civ Eng, vol. 25, no 3, pp. 2541–2552.
Mangushev R., Nikitina N., Le Trung H., Tereshchenko I. (2021) Analytical and numerical methods for determining the carrying capacity of a pile barett on weak soils in deep pits. International Journal for Compu-tational Civil and Structural Engineering, vol. 17, no 3, pp. 94–101.
Behr F., Dolzmann G., Hackl K. et al. (2023) Analyti-cal and numerical relaxation results for models in soil mechanics. Continuum Mech. Thermodyn., no 35, pp. 2019–2041.
Muñoz-Medina B., Ordóñez J., Romana M.G., Lara-Galera A. (2021) Typology Selection of Retaining Walls Based on Multicriteria Decision-Making Methods. Appl. Sci,, no 11, 1457.
Tsimbelman N.Ya., Kuzovatkin I.V., Kotyk Ya.I., Ivannikov D.Yu., Babkin V.N. (2022) Metodika raschyota i praktika primeneniya podpornyh sten iz blokov s gruntovym napolnitelem [Calculation method and application practice of retaining walls of blocks with ground filler]. Dorogi i Mosty, no 48, pp. 167–180.
Tsimbelman N.Ya, Chernova T.I., Ivannikov D.Yu., Kuzovatkin I.V., Babkin V.N. (2024) Primenenie zapolnennyh gruntom blokov pri reshenii zadach beregoukrepleniya [Application of soil-filled blocks in solving problems of shore protection]. Gidrotehnicheskoye stroitel’stvo, no 4, pp. 23–29.
Civil Engineering Research Centre (2014) Construc-tion technology inspection report. Building materials/ products/ technologies, road maintenance technologies. Construction and technical inspection act № 0327. An-gled retaining wall with contact capability "Box retaining wall", Japan.
Civil Engineering Research Centre (2016) Construc-tion method "Box type retaining wall". Engineering man-ual, Japan.
Tsimbelman N.Ya., Kuzovatkin I.V., Chernova T.I., Kotik Ya.I., Ivannikov D.Iu., Babkin V.N. (2023) Retain-ing walls made of infilled blocks in civil engineering. Proceedings of the 17th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 17th ARC, Astana, Kazakhstan, 14-18 August, рр. 2600-2605.
Iovlev G.A., Piscunov N.S., Bahvalov E.D., Ochkurov V.I. (2022) Metody optimizacii parametrov nelinejnyh gruntovyh modelej dlya inzhenerno-geologicheskih uslovij Sankt-Peterburga [Optimizing nonlinear soil body models for geotechnical conditions of Saint-Petersburg]. Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten', no 7, pp. 148–163.doi: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_148.
Chauhan V.B., Dasaka S.M. (2023) Numerical eval-uation of the relief shelves for lateral thrust reduction on wall under at-rest condition. Transportation Infrastruc-ture Geotechnology, no 11, pp. 359–380.
Pereira P., Pacheco M., Lima B. (2021) Numerical analysis of soft soil improved with stone column tech-nique. REM - International Engineering Journal, no 74, pp. 319–327.
Fedorenko E.V. (2024) Geotechnical features of SiO 2D v2024.0.2 program (a new Russian program for ge-otechnical calculations), Conference: geotechnical soft-ware. Public file.
Ivanov V.I., Kurinov M.B., Men'shikov V.A., Shirokov V.N. (2010) Features of performing in situ direct shear tests of soils using the MSU-1 machine. Proceedings of the Sergeev’s readings, Moscow, Russia, 23-24 March, pp. 330–333.
Bolton M.D. (1986) The strength and dilatancy of sands. Geotechnique, vol. 36, no 1, pp. 65–78.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
