Группа «Природное напряжённое состояние» для параметров грунтового материала
«Начальная» стадия предназначена для расчёта напряжённого состояния грунтового массива до начала строительной деятельности: Расчёт стадии «Начальная». Это состояние принято считать природным. Соотношение главных напряжений определяется через коэффициент бокового давления:
$$ \xi=\frac{\sigma_3}{\sigma_1} $$
Этот коэффициент по определению должен соответствовать состоянию покоя. Его можно записать в общепринятой постановке $ξ$ = $𝐾_0$. Здесь и далее используется обозначение $𝐾_0$, что соответствует состоянию покоя, то есть не должно быть перехода к активному или пассивному давлению грунта. Это означает, что «Начальная» стадия должна завершиться состоянием такого равновесия системы, при котором соотношение напряжений не будет достигать ни активного, $ξ$ ≠ $𝐾_а$, ни пассивного, $ξ$ ≠ $𝐾_p$, предельного состояния. Другими словами, должно выполняться условие:
$$ \frac{1-\sin\varphi}{1+\sin\varphi}<K_0<\frac{1+\sin\varphi}{1-\sin\varphi} $$
<aside> <img src="/icons/report_blue.svg" alt="/icons/report_blue.svg" width="40px" />
Параметр $K_0$ следует задавать для начальной стадии только при использовании расчёта «Напряжения по К0» (Расчёт «Напряжения по K0») и только для тех кластеров, которые будут активными на начальной стадии. Как правило, это кластеры геологического строения грунтового основания. Соответственно, для кластеров насыпей, дамб и других досыпок, которые активируются на последующих стадиях, задавать $K_0$ не требуется — он не будет использован. Программа вычисляет боковое давление на стадиях НДС на основании коэффициента поперечного расширения.
</aside>
В программе предусмотрены три способа задания коэффициента бокового давления:
Варианты задания К0
v/(1−v) (вариант по умолчанию)
Способ задания через коэффициент поперечного расширения $v$ в пределах линейной зависимости между напряжениями и деформацией (коэффициент переменный). Такой способ в большей степени относится к упругим средам.
1−sinφ
Расчёт по зарубежной формуле Jaky в зависимости от угла внутреннего трения, полученного из трёхосных испытаний по схеме КД (консолидированно-дренированная) в эффективных напряжениях.
Способ пригоден для песчаных грунтов и для глинистых при условии, что в испытаниях не было допущено образования избыточного порового давления.
Напрямую
Указывается требуемое значение коэффициента $𝐾_0$ по результатам полевых измерений или приближённо по лабораторным испытаниям и табличным данным.
<aside> <img src="/icons/report_blue.svg" alt="/icons/report_blue.svg" width="40px" /> Вариант «Напрямую» рекомендуется к применению.
</aside>
В текущей версии SiO 2D нет комплексных геомеханических моделей грунта, поэтому природное напряжённое состояние задаётся косвенным образом через ввод коэффициента бокового давления, который соответствует напряжениям в грунтовом массиве.
Рекомендуется непосредственно измерять боковых напряжения полевыми методами (дилатометр и др.) или назначать коэффициент бокового давления по справочным данным или нормативным документам (СП 23.13330).
Примерные диапазоны изменения коэффициента $K_{0}$ по СП 23.13330
Примерные диапазоны изменения коэффициента $K_{0}$ по Н. Н. Маслову (Маслов Н. Н. «Основы инженерной геологии и механики грунтов», с. 243)
По умолчанию коэффициент бокового давления $K_{0}$ определяется по теории упругости в зависимости от коэффициента поперечного расширения $v$. Однако поведение грунтов не всегда можно описать теорией упругости, и величина коэффициента поперечного расширения является переменной (коэффициент Пуассона — характеристика только упругого поведения).
<aside> <img src="/icons/arrow-right_blue.svg" alt="/icons/arrow-right_blue.svg" width="40px" /> Следует отметить, что выбор параметров $K_{0}$ и $v$ требует от пользователя внимания. Может сложиться такая ситуация, когда сочетание введённых параметров приведёт к появлению индикационных точек предельного состояния (SiO 2D Viewer: Напряжения → «Точки состояния») даже при самой простой расчётной схеме.
В таких случая рекомендуется изменить:
Эти изменения предполагают приведение расчётной схемы в соответствие природному напряжённому состоянию.
</aside>
Для примера приведём расчёт грунтового «кубика» размером 5×5 м с обычными параметрами грунтовой модели. Расчёт «Начальной» стадии в режиме «Деформации и напряжения» или в режиме «Напряжения по К0» и следующая стадия без каких-либо изменений показывают обилие индикационных точек предельного состояния.