DOI: 10.13140/RG.2.2.25676.53129

Заметка написана при участии к. т. н., главного специалиста карстологических исследований АО «Гео Палитра» М. М. Уткина

</aside>

<aside> <img src="/icons/list_gray.svg" alt="/icons/list_gray.svg" width="40px" /> Содержание

</aside>

Программа SiO 2D может быть использована для оценки и прогноза влияния карстовых процессов. Проблема карстообразования и проектирования противокарстовой защиты требует достаточных знаний и квалификации. В этой заметке приводятся лишь общие соображения о возможностях МКЭ применительно к рассматриваемой проблеме.

Учитывая многообразие сочетаний различных факторов, определяющих форму обрушения, результаты расчётов в виде устойчивого размера полости и прочее, далее не приводятся данные о принятых в расчётных схемах параметрах моделей. Все примеры носят исключительно иллюстративный характер, как и весь представленный далее материал в целом.

</aside>

Метод конечных элементов, реализованный в SiO 2D, имеет свои допущения и ограничения.

В программе нельзя прогнозировать наличие в грунтовом массиве подземных карстопроявлений (полостей и ослабленных зон), скорость их развития (скорость растворения карстующихся пород) и другие химические процессы, равно как и процессы суффозии (механический вынос частиц).

Установление потенциальной возможности возникновения карстовых деформаций в сжимаемой толще основания, типа и размеров карстовых деформаций, глубины залегания и размеров карстовой полости, скорости растворения карстующихся пород является частью инженерных изысканий. Численное моделирование позволяет сделать прогноз потенциального влияния карста на проектируемые или существующие сооружения.

Из основных документов, регламентирующих применение МКЭ для прогноза карстовой опасности, можно выделить два:

Рекомендации по проектированию фундаментов на закарстованных территориях. – 1985.
СП 22.13330 “Основания зданий и сооружений”
СП 499.1325800.2021 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от карстово-суффозионных процессов»

Общее представление о возможностях SiO 2D

Численное моделирование позволяет более реалистично подходить к расчёту грунтового основания и расположенных на нём сооружений. Благодаря решению смешанной задачи теории упругости и теории пластичности, а также возможности стадийности расчёта, достигается получение требуемых результатов. Принцип моделирования заключается в использовании двух основных типов расчёта:

НДС — расчёт для оценки напряжённо-деформированного состояния, обычно это второе предельное состояние
Предельное состояние — расчёт для оценки степени запаса относительно рассчитанного в предыдущей стадии «НДС»

Исходя из этой концепции, моделирование карстовых пустот осуществляется в режиме расчёта «НДС» путём отключения части кластера, который соответствует расчётному размеру полости.

При этом возможны два варианта завершения расчёта:

успешный, когда получена сходимость и стадия отображается галкой зелёного цвета
незавершённый, когда сходимость не достигнута из-за невозможности обеспечить допредельное существование элементов в расчётной схеме или из-за настроек численного расчёта

Ниже показан пример успешного завершения расчёта стадии, на которой моделируется полость размером 0,4 м: