искать
Геотехника

Сопоставление различных методик определения входных параметров модели HSS

Авторы
Тишин Никита РомановичРуководитель проекта DigitRock АО МОСТДОРГЕОТРЕСТ
Озмидов Олег РостиславовичПрезидент АО «Мостдоргеотрест», к.г.-м.н., д.ф.-м.н, академик РАЕН, Москва
Чипеев Сергей СергеевичНачальник отдела динамической устойчивости грунтов АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ»
Христенко Олеся Сергеевнаинженер-программист
Геотехническая лаборатория АО "МОСТДОРГЕОТРЕСТ"Спонсор «ГеоИнфо»

В статье изложены выводы после проведенного в геотехнической лаборатории АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» сравнения результатов выполненных опытов для получения параметров, используемых в модели HSS. Сделано заключение о том, что предпочтительнее использовать резонансную колонку или, в крайнем случае, динамический стабилометр, а такие приборы, как Simple Direct Shear дают слишком большую погрешность и не удовлетворяют требованиям по точности.

 

На данный момент одной из самых перспективных моделей в программных комплексах PLAXIS, Midas и их аналогах является модель HSS. Эта модель является уточнением модели HS. Дополнительными входными параметрами HSS являются
и
, о технологии определении которых далее пойдет речь.

 

Для определения
и
необходимо получить лабораторными методами значения модуля сдвига G при нескольких значениях сдвиговой деформации
в переделах
(режим microstrain), после чего аппроксимировать полученные данные малоамплитудных динамических испытаний кривой Гардина-Дрневича с целью получения искомых коэффициентов.

Для построения зависимости модуля сдвига от сдвиговой деформации было проведено три испытания на образцах-близнецах с использованием трех приборов: резонансной колонки (Рис.1), динамического стабилометра (Рис.4) и прибора простого прямого сдвига (Simple Direct Shear) (Рис.7).

Первое испытание проводилось на резонансной колонке. Данный прибор позволяет зафиксировать нижний штамп образца, а на верхний подать крутящий момент, измеряя при этом сдвиговую деформацию. При изменении амплитуды момента прибор находит резонансную частоту образца, после чего пересчитывается модуль сдвига G по формуле распространения поперечной упругой волны.

 

Рис. 1. Резонансная колонка
Рис. 1. Резонансная колонка

 

На рисунке 2 можно видеть снижение резонансной частоты при увеличении амплитуды крутящего момента, а на рисунке 3 – полученные опытные данные и результат аппроксимации кривой Гардина-Дрневича.

 

Рис. 2. Резонансная кривая
Рис. 2. Резонансная кривая

 

Рис. 3. Данные опыта на резонансной колонке и кривая Гардина-Дрневича
Рис. 3. Данные опыта на резонансной колонке и кривая Гардина-Дрневича

 

В результате получаем:
133.4 МПа, 
= 5.09

 

Следующий вариант проведения опыта – последовательное циклическое девиаторное нагружение при изменяющийся амплитуде. На каждом значении амплитуды возможно рассчитать секущий модуль деформации
по петле нагружения, после чего пересчитать модуль сдвига
по формуле (1), а также значение сдвиговой деформации по формуле (2).

 

(1),
(2)

 

Опыт проводился на приборе Wille Geotechnik 13-HG/020:001.

 

Рис. 4. Wille Geotechnik 13-HG/020:001
Рис. 4. Wille Geotechnik 13-HG/020:001

 

Рис. 5. Зависимость относительной вертикальной деформации от девиатора напряжений
Рис. 5. Зависимость относительной вертикальной деформации от девиатора напряжений

 

Рис. 6. Данные опыта на динамическом стабилометре и кривая Гардина-Дрневича
Рис. 6. Данные опыта на динамическом стабилометре и кривая Гардина-Дрневича

 

В результате получаем:
111.1 МПа, 
= 2.27

Третий способ получения искомых параметров – опыт с использованием прибора Simple Direct Shear производства Geomation-ПрогрессГео. Данный прибор позволяет задавать касательные напряжения, фиксируя при этом сдвиговую деформацию.

 

Рис. 7. Simple Direct Shear Geomation-ПрогрессГео
Рис. 7. Simple Direct Shear Geomation-ПрогрессГео

 

Рис. 8. Данные опыта Simple Direct Shear и кривая Гардина-Дрневича
Рис. 8. Данные опыта Simple Direct Shear и кривая Гардина-Дрневича

 

В результате получаем:
65.7 МПа, 
= 30.94
. Как видно из результата, данный опыт показывает существенно более низкое значение
, а при уровне сдвиговой деформации ниже
увеличение сдвиговой жесткости практически не отслеживается.

 

Сравнение результатов показано в таблице.

 

Таблица. Сравнение результатов испытаний в разных приборах

 

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что для определения параметров
предпочтительно использовать Резонансную колонку или, в крайнем случае, динамический стабилометр, а такие приборы, как Simple Direct Shear дают слишком большую погрешность и не удовлетворяют требованиям по точности.

Список литературы

Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. Издательство МГТУ им Баумана 1999, с. 103-108.

ГОСТ 56353-2015.    Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов.

ASTM D6528 - 17 - Standard Test Method for Consolidated Undrained Direct Simple Shear Testing of Fine Grain Soils

Журнал остается бесплатным и продолжает развиваться.
Нам очень нужна поддержка читателей.

Поддержите нас один раз за год

Поддерживайте нас каждый месяц