Особенности напряженно-деформированного состояния систем "выемка - геосреда" и "насыпь - геосреда" в процессе моделирования их возведения (часть I)
Выемки и насыпи являются наиболее распространёнными грунтовыми транспортными сооружениями, эксплуатационная надежность и долговечность которых определяется устойчивостью их бортов и откосов. В первой статье рассматриваются особенности напряженно-деформированного состояния и изменения в устойчивости грунтовых транспортных сооружений (выемок) на основе моделирования по сертифицированной программе метода конечных элементов GenIDE32. При моделировании выполнялась послойная экскавация однородного грунта из выемок с конечными геометрическими размерами. В массиве борта выемки, в поле вектора смещений ui, возникают слабоизученные явления в виде «кругов вращения» или кратко вихрей. Эти, недавно обнаруженные в модельных опытах явления (Ю.И. Соловьев, 1956), требуют в перспективе детального исследования. Графические результаты выполненных расчетов позволяют увидеть возникновение и развитие зон «пластичности» или предельного состояния в виде зон «сдвига-сжатия», «сжатия-сдвига» и «растяжения». Зоны «сдвига-сжатия» и наоборот показываются в виде заштрихованных под углом крестообразно конечных элементов, зоны «растяжения» показываются в виде заштрихованных вертикально, горизонтально и вертикально, и горизонтально конечных элементов. Эти зоны, в процессе моделирования, вырисовывают в бортах выемок призму оползания с вертикальными и горизонтальными трещинами. Контуры призм оползания хорошо проявляют себя при выводе на экран уровней значений средней относительной объемной деформации ε. Вывод на экран расчетной схемы в двух цветах значений этой величины фиксирует на этом рисунке контуры оползня. Линии скольжения с минимальным значением коэффициента запаса устойчивости kst min проходят вблизи границ, где значения этой величины равны нулю. На таком рисунке, в верхней части массива, видны места образования вертикальных трещин. В анализе также используются графики траекторий изменения напряженно-деформированного состояния в пространстве инвариантов тензора напряжений σij и относительных деформаций εij в значимых узлах и конечных элементах, расположенных, в том числе, в местах линий скольжения с kst min. Они дают возможность по графикам деформаций объема и формы увидеть, где находится система с расчетным условием, например, от условия, при котором образовалось тело оползня.