Расчет в PLAXIS 2D сократил прогнозную мощность разжижаемых грунтов до 81%

Сравнение трех методов оценки разжижения грунтов для площадки морской ветроэнергетики показало существенное расхождение результатов. Полностью связанный динамический расчет в PLAXIS 2D с моделью PM4Sand определил максимальную мощность разжижаемых слоев около 10,5 м — на 81% меньше, чем упрощенный эмпирический метод по CPT, передает geo engineer.

Исследование представили на конференции ICSMGE 2026 специалисты Venterra Group и Aramco. Расчеты выполнялись для одного инженерно-геологического разреза, построенного по данным статического зондирования с измерением порового давления CPTu до глубины 60 м ниже уровня морского дна. В разрезе выделили девять основных слоев песков, песчано-глинистых грунтов и глин.

Авторы сопоставили три подхода:

• упрощенную эмпирическую методику Boulanger и Idriss 2014 года на основе CPT;
• одномерный нелинейный расчет реакции грунтовой толщи в DEEPSOIL;
• двумерный полностью связанный динамический конечно-элементный расчет в PLAXIS 2D Ultimate.

В модели PLAXIS песчаные слои описывались моделью PM4Sand, а глинистый слой — моделью Hardening Soil с учетом жесткости при малых деформациях. Расчет включал определение начального напряженного состояния по процедуре K0 и последующий динамический этап с накоплением избыточного порового давления. В основании модели задавались две записи землетрясений магнитудой 7,7.

Параметры PM4Sand калибровали по результатам двух циклических испытаний простого сдвига образцов, отобранных с глубин 9,1 и 44,6 м. Коэффициент сдвиговой жесткости подбирался по скорости поперечных волн, а параметр контракции — по циклическому сопротивлению грунта. Критерием начала разжижения принималась амплитуда сдвиговой деформации 3%.

Результаты расчетов

По упрощенной CPT-методике коэффициент запаса оказался ниже 0,75 почти на всей рассматриваемой глубине 55 м. Расчет указывал на разжижение практически всех несвязных слоев.

Одномерный анализ в DEEPSOIL определил коэффициент запаса ниже 0,75 примерно до глубины 15 м и значения около единицы до 25 м. Суммарная мощность критических слоев составила около 42 м — на 24% меньше результата упрощенной методики.

В расчете PLAXIS критерием разжижения служило максимальное отношение избыточного порового давления к начальному эффективному напряжению не менее 0,8. Для первой акселерограммы разжижение было получено в отдельных интервалах общей мощностью 6,7 м, для второй — 10,2 м. Максимальная расчетная мощность составила около 10,5 м: на 81% меньше результата CPT-методики и на 75% меньше одномерного анализа.

Авторы относят упрощенный метод к инструментам предварительной оценки. Одномерный анализ предлагается использовать на концептуальных стадиях и при базовом проектировании. Полностью связанный расчет в PLAXIS 2D рекомендован для детального проектирования морских фундаментов, поскольку позволяет учитывать накопление порового давления и разделять полное и частичное разжижение грунтов.