Другой взгляд
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗЕРНИСТОЙ СРЕДЕ, В ТОМ ЧИСЛЕ АРМИРОВАННОЙ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ
В статье рассмотрены особенности распределения вертикальных напряжений в армированном слое зернистого материала. Представлен сравнительный анализ данных полученных экспериментальным путем и аналитическим на основе теории зернистых сред и теории упругости. Предложен новый подход к аналитическому учету особенностей формирования структуры армированного слоя на разных этапах его уплотнения при помощи промежуточных коэффициентов распределительной способности. Даны общие рекомендации по перспективным направлениям в изучении эффективности армирования слоев зернистого материала. редакция журнала « ТГ »
Введение
Эффективность армирования геосинтетическими материалами слоёв из зернистого материала проверена и доказана многочисленными экспериментальными работами в полевых и лабораторных условиях. Но, к сожалению, на сегодняшний день нет расчетной модели и математического аппарата, достаточно полно описывающих природу армированного слоя зернистого материала для целей расчетно-теоретического обоснования проектных решений.
В теории деформации слой сыпучего материала рассматривается как сплошной и изотропный, а связь между вертикальными и горизонтальными напряжениями выражается через коэффициент бокового давления грунта, зависящий от коэффициента Пуассона, не учитывающего всех особенностей природы дискретной среды. Эпюры распределения по глубине горизонтальных напряжений по боковым граням модели представлены на рисунке 1. При этом наличие армирующих прослоек никак не влияет на характер распределения горизонтальных напряжений от собственного веса грунта( рис. 1 а). В случае б) разница обуславливается перестройкой сетки модели при добавлении армирующего элемента.
Согласно [ 1 ] горизонтальные напряжения связаны с вертикальными в общем виде тоже через коэффициент бокового давления, но изменяющийся по глубине. Это связано с тем, что в массиве частицы не имеют одинаковой геометрической формы, « упакованы » друг относительно друга случайным образом и между ними возникают силы трения разные по величине. Таким образом, частица передает усилия не на две нижележащие частицы, а на их большее количество. Очевидно, что при учете особенностей структуры зернистого слоя эпюра горизонтальных напряжений будет выглядеть иначе( рис. 3). На рисунке 2 представлена компьютерная модель зернистой среды, выполнен-
Рис. 1. Распределение горизонтальных напряжений на границах модели( на основе моделирования в программном комплексе Plaxis 2D): а) – до приложения нагрузки; б) – после приложения нагрузки
Территория геотехники № 1 / 2016 21