В численном моделировании МКЭ для определения запаса надёжности расчётной схемы используется метод снижения прочности. Суть метода изложена в Руководстве пользователя SiO 2D (Справочное пособие SiO 2D → 8.5. Типы расчёта → Расчёт «Предельное состояние») и в видеоролике «Особенности расчётов устойчивости методом снижения прочности в программе SiO 2D»: VK Видео | RUTUBE | **YouTube.**
Есть разные методы расчёта устойчивости: см. [Фоменко И. К. Классификация методов количественной оценки устойчивости склонов. – 2014].
<aside> <img src="/icons/report_purple.svg" alt="/icons/report_purple.svg" width="40px" />
Эталона нет, потому что измерить $К_{уст}$ невозможно.
</aside>
Геотехник должен выполнить проверку несколькими способами, подходящими в том или ином случае, и на основании анализа результатов принять решение. Особенно это важно для аналитических методов предельного равновесия (МПР), которые используются в отсековой модели. Одни методы пригодны только для круглоцилиндрических поверхностей, поскольку оперируют моментами сил, другие — только для ломаных поверхностей, сдвигающих и удерживающих сил, а не моментов. Есть и универсальные методы.
Стоит отметить, что выполнить однозначную оценку надёжности методами предельного равновесия далеко не всегда так просто. Кроме множества методов решения уравнений моментов и сил, например, Бишоп, Шахунянц, Моргенштерн-Прайс, Спенсер, GLE и др., есть несколько способов поиска минимального коэффициента устойчивости и соответствующей ему поверхности скольжения: алгоритмы «кукушки», «роя частиц», «отжига металлов» и др.
Метод снижения прочности — это альтернатива традиционным методам предельного равновесия. Этот метод рекомендуется различными нормативными документами: СП 23.13330, СП 116.13330, СП 381.1325800 и др. Для иллюстрации на рис. 1 приведены результаты расчётов устойчивости откоса дорожной насыпи различными методами для некруглоцилиндрических поверхностей скольжения.
Рис. 1. Результаты расчётов устойчивости дорожной насыпи
Согласно рис. 1, аналитические методы расчёта показывают разброс результатов от 0,66 до 1,12. Численная оценка в SiO 2D и PLAXIS 2D даёт схожие значения $К_{уст}$: около 1,08.
МКЭ расчёт устойчивости имеет свои специфические особенности. Численная процедура снижения прочности имеет ряд настроек стадии. Сейчас настройки, установленные по умолчанию, могут приводить к некорректным результатам, как показано ниже.
Рис. 2. Примеры выполнения расчётов устойчивости на стадии «Предельное состояние»
Пока идёт накопление опыта использования SiO 2D в разнообразных реальных расчетах, настройки по умолчанию изменяться не будут. Если анализ собранной информации покажет необходимость такого действия, мы сообщим об этом дополнительно.
Пока предлагаем следующее решение такой проблемы.
В текущей версии SiO 2D рекомендуется использовать определённый алгоритм внутренней проверки адекватности результатов расчёта. В программе реализованы два способа расчёта: учитывающий и не учитывающий контроль длины дуги. С помощью этих способов можно выполнить внутреннюю проверку по следующему алгоритму:
Рис. 3. Схема последовательности стадий
Расчёт устойчивости со стандартными настройками
Выполнить расчёт со стандартными настройками.
На рис. 3 в примере дерева стадий У_стандарт.
Параллельный расчёт устойчивости с выключенной опцией «Контроль длины дуги» Создать параллельную стадию расчёта предельного состояния и изменить стандартные настройки — деактивировать в параметрах стадии опцию «Контроль длины дуги».
На рис. 3 в примере дерева стадий У_КД.
Рис. 4. Выключенная опция «Контроль длины дуги» в настройках деформационного расчёта
Сравнение результатов п.1 и п.2 Сравнить результаты $К_з$ по п.1 и п.2: