Что определяет величину вектора напряжений $σ_3$ или напряжений $σ_x$

В SiO 2D Viewer можно просматривать результаты по напряжениям в виде осей эллипсов:

Такая векторная форма показывает направление действия напряжения и величину. В примере выше вертикальные линии ($σ_1$ или $σ_y$) больше горизонтальных ($σ_3$ или $σ_x$). Это означает, что вертикальные напряжения больше, чем горизонтальные.

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

Подробнее про эту форму отображения и виды напряжений:

Напряжения: главные и эффективные

</aside>

В этой заметке разберёмся, от чего зависит величина боковых напряжений в разных случаях. Здесь следует разделить два состояния:

1. Природное состояния грунтового массива, до начала строительства, связанное с его геологической историей
2. Изменение напряжений при нагружении или других воздействиях при строительстве

Как известно, соотношение напряжений определяет коэффициент бокового давления, который мы предлагаем разделять для разных случаев.

1. До начала строительства в природном массиве (стадия Начальная)

$K_{0,T}$ — коэффициент бокового давления грунтового массива в состоянии покоя, который определяется геологическими процессами в течение исторического времени существования инженерно-геологического массива $T$. В отличие от линейно-деформируемой модели в шатровых моделях добавляется индекс $T$, поскольку, кроме соотношения боковых напряжений, задаётся также состояние переуплотнения, достигнутое за время $T$.

Коэффициент бокового давления в состоянии покоя $K_{0,T}$ принимает значения в зависимости от состояния инженерно-геологического массива:

• $K_{0,NC}$ — коэффициент бокового давления для нормально уплотнённого (NC = Normally Consolidated) состояния грунта, который ранее не испытывал никакого воздействия
• $K_{0,OC}$ — коэффициент бокового давления для переуплотнённого (OC = OverConsolidated) состояния грунта, который подвергался временному нагружению от внешнего воздействия или действию ползучести при уплотнении от собственного веса

Сравним два варианта расчёта стадии «Начальная» с типом расчёта «Напряжения по К0». В зависимости от заданного коэффициента переуплотнения OCR вычислено значение коэффициента $K_{0,T}$.

Результат расчёта напряжений на стадии «Начальная»: слева – $K_{0,T}$ = $K_{0,NC}$ = 0,42 справа – $K_{0,T}$ = $K_{0,OC}$ = 0,92

Как видно из сравнения, в нормально уплотнённом состоянии (слева) вертикальные напряжения, как правило, превышают горизонтальные. Исключение — сильно обводнённые слабые грунты, где напряжения могут иметь коэффициент $K_0$, близкий к 1, гидростатическое распределение.