Введение 4
Глава 1. Моделирование проблем осыпания откосов и методы расчетов устойчивости 6
1.1 Понятие техногенных откосов 6
1.2. Математическая модель осыпания 7
1.3. Определение коэффициента устойчивости 10
1.4. Прогнозирование устойчивости откосов 12
1.5 Критерии оценки устойчивости 15
Глава 2. Конечно-элементное моделирование задачи устойчивости 25
Заключение 36
Литература 37
Приложение
Строительство в современном мире характеризуется количественным и качественным ростом. Надёжность построек зависит от устойчивости оснований, на которых они возводятся. В Приморском крае стоит острая проблема дефицита площади застроек. Из-за горного ландшафта в качестве оснований часто используют откосы и склоны, которые подвержены потери устойчивости. Большую опасность представляют оползни и обвалы для всех видов инженерных сооружений: для зданий, промышленных объектов, железнодорожных линий, автомобильных дорог, особенно расположенных на берегах рек и склонах.
В связи с этим актуальной задачей является изучение способов расчета устойчивости откосов и склонов.
Целью данной выпускной квалификационной работы является применение методов конечно-элементного анализа к моделированию напряжённо - деформированного состояния, а также определение факторов, оказывающих влияние на устойчивость откосов техногенного характера.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
• Обзор различных моделей устойчивости для определения влияния основных факторов;
•Анализ метода конечных элементов на базе программного комплекса ANSYS Mechanical APDL;
• Анализ метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения;
• Выполнение локальной оценки и прогноз устойчивости склона количественными методами;
• Установление взаимосвязи коэффициента запаса устойчивости склона с пластическими деформациями.
Объектом исследования данной работы являются модели устойчивости техногенных склонов в зависимости от физико - механических свойств грунтов.
В качестве предмета исследования выступают методы определения коэффициентов запаса устойчивости склонов, основанные на конечно-элементном моделировании.
В данной работе изучены аналитические, графические, а также численные методы расчета коэффициента запаса устойчивости, как мера прогноза устойчивости техногенных откосов.
Рассмотрены основные модели устойчивости склонов, определяющие влияние основных факторов - сцепление, угол внутреннего трения.
Изучены основные расчетные методы, позволяющие определить коэффициент запаса устойчивости - метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, метод Бишопа. Для конкретного реального объекта по предоставленным данным геофизических измерений рассчитан коэффициент запаса устойчивости. Произведено программное определение коэффициента запаса устойчивости по упрощённому методу Бишопа, а также сравнение программного коэффициента и расчётного.
Для уточнения картины пластических деформаций и определение границ возможных зон обрушения рассмотрен метод конечных элементов на базе ППММ ANSYS Mechanical APDL. Решена модельная задача определенного вида грунта -суглинок с соответствующими физико - механическими свойствами. Разработан программный код для расчета интенсивности пластических деформаций, на основании которого был проведен анализ зависимости устойчивости техногенного склона от коэффициента запаса устойчивости, исследована зависимость устойчивости склона от физико - механических свойств грунта.
