Существует два разных подхода к назначению параметров прочности и к учёту влияния воды:

Подход 1. Теория плотности – влажности Н. Н. Маслова
Подход 2. Теория эффективных напряжений К. Терцаги

Рассмотрим подробнее оба подхода.

Подход 1. Теория плотности – влажности Н. Н. Маслова

В первом случае, согласно нормативным документам, НЕОБХОДИМО выполнить несколько испытаний и получить зависимость параметров прочности от влажности в следующем виде:

Зависимость параметров прочности от влажности

Эти испытания требуются по «Пособию по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах» и ГОСТ Р 54476-2011. «Грунты. Методы лабораторного определения характеристик сопротивляемости сдвигу грунтов в дорожном строительстве».

Однако на практике эти графики практически не встречаются, что, во-первых, является нарушением нормативных документов по проектированию автомобильных дорог, а во-вторых, говорит о том, что теория плотности – влажности не смогла прижиться и заменить теорию эффективных напряжений К. Терцаги.

</aside>

Далее эти характеристики в зависимости от влажности назначаются в расчётную схему ручного счёта. При этом там нет как таковой воды, а её наличие учитывается подстановкой соответствующих характеристик в отсек ниже лини УГВ. Ниже показана конечно-элементная аналогия ручной схеме расчёта, где в верхнем кластере заданы параметры прочности в сухом состоянии, а в нижнем — в обводнённом. При этом воды нет.

Схема аналога расчёта вручную: уровня воды нет, каждой области заданы свои характеристики

Здесь напряжения вычисляются отдельно на основании удельных весов выше и ниже УГВ, а характеристики прочности не зависят от порового давления.

Расчётная схема подхода 1:

без воды, поровое давление не участвует
без деления удельного веса на sat/unsat, здесь используется аналогия в виде $γ_{взв}$
параметры прочности задаются для областей с одинаковой влажностью </aside>

Подход 2. Теория эффективных напряжений К. Терцаги

В этом варианте используется классическая теория эффективных напряжений и порового давления:

$$ τ=(σ-u)·\tgφ'+c' $$

Параметры прочности получают по консолидированно-дренированным испытаниями в эффективных напряжениях. Это по сути параметры сухого трения для уплотнённого за счёт выжатой воды образца.

Одному кластеру откоса задаются единые параметры: удельный вес выше и ниже воды и эффективные характеристики прочности. При этом задаётся уровень воды. Тогда разница между полными напряжениями и поровым давлением $(σ-u)$ позволит регулировать изменение сопротивления сдвигу при постоянных значениях параметров прочности $φ'+c'$.

Уровень воды может быть задан как гидростатический, а может быть получен в результате решения фильтрационной задачи.

</aside>

Стандартная расчётная схема для МКЭ с уровнем воды