В RS3 предложили строить пространственные карты устойчивости по результатам SSR-расчета

Для трехмерных расчетов устойчивости склонов и бортов котлованов в RS3 предложен способ постобработки результатов метода снижения прочности — Shear Strength Reduction, SSR. Python-скрипт позволяет определить не только глобальный коэффициент устойчивости модели, но и показать, при каком значении Strength Reduction Factor локальные участки начинают проявлять признаки потери устойчивости, передает geo engineer.

Стандартный SSR-анализ в RS3 рассчитывает критический SRF для всей модели. Для материалов Мора — Кулона при этом последовательно снижаются сцепление и угол внутреннего трения, тогда как упругие характеристики сохраняются неизменными. Критическое значение соответствует этапу, после которого расчетная система теряет устойчивость.

Такой результат характеризует глобальное состояние модели, но сам по себе не показывает распределение возможных локальных механизмов разрушения. Для получения пространственной картины предлагается анализировать перемещения узлов на всех рассчитанных этапах SSR.

Локальный SRF определяют по пороговому перемещению

Алгоритм постобработки включает несколько этапов. После выполнения SSR-расчета из RS3 выгружаются узловые перемещения для всех сохраненных значений SRF. Пользователь задает предельное перемещение, после достижения которого узел считается локально мобилизованным.

Каждому узлу присваивается минимальное значение SRF, при котором его перемещение достигло заданного порога. Затем полученное поле интерполируется и визуализируется в виде контурной карты на поверхности модели или на выбранных сечениях.

Python-инструмент подключается к RS3 Interpret через API, считывает последовательность расчетных состояний, геометрию конечно-элементной сетки и историю перемещений узлов. На этой основе формируются пространственные карты локального SRF.

Такие карты позволяют выделять зоны, которые начинают деформироваться вблизи глобального критического значения, а также участки, сохраняющие устойчивость при более высоких значениях коэффициента снижения прочности.

Метод проверили на модели открытого карьера

Подход протестировали на трехмерной модели открытого карьера с конечно-элементной сеткой примерно из 500 тыс. тетраэдральных элементов высокого порядка. Для трех основных типов пород использовалась модель Мора — Кулона.

Расчет в RS3 дал критический SRF 1,30. Для той же геометрии расчет методом предельного равновесия в Slide3 показал минимальный коэффициент устойчивости 1,31.

Пространственная карта, построенная по перемещениям в RS3, показала минимальные локальные значения SRF на крутых уступах карьера. Эти зоны совпали с областью критической поверхности скольжения, полученной в Slide3.

Скрипт позволяет анализировать не только свободную поверхность, но и внутренние сечения конечно-элементной модели. Это дает возможность оценивать глубину и конфигурацию зон мобилизации в сложных многоуступных профилях.

Порог перемещений требует инженерного обоснования

Авторы отдельно отмечают, что пространственная карта по результатам SSR и карта коэффициентов устойчивости, полученная методом предельного равновесия, описывают разные расчетные характеристики.

В LEM локальная устойчивость определяется прочностными параметрами и геометрией предполагаемых поверхностей скольжения. В конечно-элементном SSR-анализе поле перемещений дополнительно зависит от жесткости массива, принятой модели грунта или пород, граничных условий, закона пластического течения и выбранного предельного перемещения.

Поэтому два расчета с одинаковыми прочностными характеристиками, но различными модулями деформации или порогами перемещений, могут дать разные пространственные карты при близком глобальном SRF.

Предлагаемый инструмент следует рассматривать как средство постобработки и инженерной интерпретации результатов SSR-расчета, а не как автоматическую замену стандартного определения коэффициента устойчивости.