<aside> <img src="/icons/info-alternate_purple.svg" alt="/icons/info-alternate_purple.svg" width="40px" />

Автор статьи: Кажарский Алексей Витальевич Доцент кафедры «Строительство» ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения», к. т. н., Хабаровск, Россия, [email protected]

</aside>

Проектирование укрепления склонов анкерами — это сложная инженерная задача, которая требует учёта множества факторов: геологических условий, нагрузок, характеристик грунтов, длины и шага анкеров, а также оценки экономической целесообразности и др. Ручной подбор параметров часто занимает значительное время и может привести к ошибкам из-за человеческого фактора. Внедрение автоматизации в этот процесс может не только ускорить проектирование, но и повысить точность расчётов. В данной статье рассмотрено, как автоматизация помогает оптимизировать процесс подбора параметров укрепления склона.

При традиционном подходе инженеру приходится вручную подбирать длину анкеров, их шаг, угол наклона и другие параметры. Этот процесс включает:

1. Многократные расчёты устойчивости склона
2. Подбор длины анкеров, которая обеспечит оптимальную несущую способность
3. Определение шага анкеров как по высоте, так и в глубину для максимального использования несущей способности
4. Проверку экономической эффективности выбранного решения

Далее рассмотрен вариант автоматизации укрепления откосов анкерами в геотехнической программе SiO 2D. Конечноэлементный программный комплекс SiO 2D имеет возможность ввода всех команд через командную строку, что даёт большие возможности автоматизации. Командная строка позволяет создавать всю геометрию (кластеры, анкеры, дрены, интерфейсы и др.) и переключаться между различными этапами моделирования: создание модели, разбивка на конечные элементы, задание стадийности расчёта, вывод результата. При использовании команд не нужны специальные знания языков программирования. Все команды задокументированы в справочном пособии и имеют примеры использования.

Рассмотрим на примере откоса выемки (насыпи) расчёт различных вариантов укрепления откосов грунтовыми анкерами. На рисунке 1 приведена исходная цифровая модель расчётного сечения, созданная в программном комплексе SiO 2D.

Рис. 1. Пример геометрической модели

Данный пример иллюстративный, поэтому характеристики слоёв грунта не приводятся, но они заданы таким образом, чтобы в начальный момент устойчивость откосов не обеспечивала требуемый коэффициент запаса устойчивости [$K_{st}$] = 1.22 (рисунок 2).

Рис. 2. Коэффициент запаса устойчивости откоса в природном состоянии

Рассмотрим более подробно подготовку исходных данных для автоматизации. Прежде всего необходимо знать координаты начала и конца отрезка, вдоль которого будут устраиваться анкера: обычно это поверхность откоса между террасами или верхней и нижней бровкой, как в этом примере. Для этого можно вывести информацию об интересующем отрезке с помощью контекстного меню программы (рисунок 3). Эти координаты будут являться основой для задания начальной точки расстановки анкеров.

Рис. 3. Пример получения координат отрезка из геометрической модели: 1 – отрезок 2 – на отрезке нажать правую кнопку мыши → Линия → Информация 3 – в окне командной строки скопировать координаты начала и конца отрезка

Полученные координаты начала и конца отрезка необходимы для расстановки анкеров вдоль склона (начальные координаты элемента анкер). Остальные параметры, необходимые для задания элемента анкер (его свойства), получены из данных таблицы Excel, в которую предварительно внесены все требуемые параметры (рисунок 4).

При необходимости можно самостоятельно добавлять, изменять всю интересующую информацию в таблице Excel.

Рис. 4. Пример ввода данных в Excel и сгенерированный код

Чтобы автоматизировать код, в Excel был написан макрос на языке VBA, который генерирует код из введённых пользователем данных. Для исполнения команд этот код вводится на вкладке «Команды» в SiO 2D (1 на рисунке 5).