Программа для расчета устойчивости откосов склонов
Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch
Вы здесь
Устойчивость земляных откосов. Хуан Я.Х. 1988
| Устойчивость земляных откосов |
| Хуан Я.Х. |
| Перевод с английского: В.С. Забавин; редактор: В.Г. Мельник |
| Стройиздат. Москва. 1988 |
| ISBN 5-274-00224-2 |
| Stability analysis of earth slopes |
| Yang H. Huang |
| University of Kentucky. Van Nostrand Reinhold Company Inc. New York. 1983 |
| 240 страниц |
В книге автора из США изложены методы расчета устойчивости откосов различных грунтовых сооружений, в том числе гидротехнических, транспортных, хранилищ промышленных отходов и др. Приведена классификация методов расчета по их основным признакам, что позволяет проектировщику выбрать наиболее рациональный дли данной стадии проектирования и конкретных условий. Приведена программа для машинного расчета устойчивости откосов. Для научных и инженерно-технических работников.
Предисловие к русскому изданию
Предисловие
Часть 1. Основные сведения по устойчивости откосов
Введение
Движение склонов
Предельное пластическое равновесие
Статически определимые задачи
Статически неопределимые задачи
Методы расчетов устойчивости
Механика оползней
Типы поверхностей скольжения
Плоские поверхности сдвига
Круглоцилиндрические поверхности скольжения
Полные и эффективные напряжения
Блок-схемы для анализа устойчивости
Коэффициент запаса
Прочность на сдвиг
Изыскательские работы
Полевые испытания
Лабораторные испытания
Типичные диапазоны и корреляции
Депрессионные поверхности
Фильтрационные сетки
Земляные плотины без дренажа
Земляные плотины с дренажом
Коэффициент порового давления
Укрепительные мероприятия для стабилизации оползней
Полевые исследования
Предварительное планирование
Методы стабилизации
Часть 2. Упрощенные методы расчетов устойчивости
Упрощенные методы для сдвига по плоскостям
Бесконечные откосы
Треугольное поперечное сечение
Трапецеидальное поперечное сечение
Примеры
Упрощенные методы круглоцилиндрических поверхностей скольжения
Существующие графики устойчивости
Насыпи треугольного профиля на скальных склонах
Трапецеидальные насыпи на скальных склонах
Треугольные насыпи на грунтовых склонах
Анализ однородных плотин в эффективных напряжениях
Анализ в эффективных напряжениях неоднородных плотин
Анализ откосов в полных напряжениях
Краткий обзор методов
Часть 3. Методы расчетов устойчивости на ЭВМ
Программа SWASE для сдвига по плоскостям
Вводные сведения
Теоретические основы
Описание программы
Данные ввода
Примеры расчетов
Версия Бейсик
Программа REAME для круглоцилиндрических поверхностей скольжения
Вводные сведения
Теоретические основы
Описание программы
Основные особенности
Данные ввода
Примеры расчетов
Версия Бейсик
Практические примеры
Область применения при открытых горных разработках
Применение программы SWASE
Применение программы REAME
Часть 4. Некоторые другие методы расчетов устойчивости
Методы, предназначенные для однородных откосов
Метод круга трения
Метод логарифмической спирали
Методы, предназначенные для неоднородных откосов
Метод давления грунта
Метод Янбу
Метод Моргенштерна и Прайса
Метод Спенсера
Метод конечных элементов
Вероятностный метод
Условные обозначения
GeoStab
Программа GeoStab предназначена для оценки общей устойчивости откосов или котлованов в условиях сложного геологического строения грунтового массива. Программа позволяет проводить расчет коэффициента запаса устойчивости, а также определять оползневое давление.
- Подробное описание GeoStab
GeoStab — Расчёт устойчивости откосов и котлованов
Программа GeoStab предназначена для оценки общей устойчивости откосов или котлованов в условиях сложного геологического строения грунтового массива. Программа позволяет проводить расчет коэффициента запаса устойчивости, а также определять оползневое давление.
Коэффициент устойчивости и оползневое давление определяются с учетом следующих факторов: внешние нагрузки (сосредоточенные, распределенные силы, сейсмичность), анкеры (преднатяжение и сцепление по корню), нагели (сцепление по боковой поверхности), грунтовые воды.
Коэффициент запаса устойчивости
Для призм с круглоцилиндрической поверхностью скольжения расчет ведется по методам:
Для призм с поверхностью скольжения в виде ломанной линии:
Преимущества:
простота использования программы;
различные методы определения коэффициента устойчивости;
наличие методов определения оползневого давления;
генерация развернутого отчета;
возможность оптимизационного поиска наиболее опасных призм сдвига.
Все варианты лицензий
GeoStab
| Язык: | Русский |
| Тип лицензии: | Локальная, Постоянная |
| Срок поставки: | 5-7 дней |
| Тип доставки: | Электронная (email) |
| Тип покупки: | Новая лицензия |
| НДС: | Поставляется без НДС |
| Язык: | Русский |
| Тип лицензии: | Локальная, Постоянная |
| Срок поставки: | 5-7 дней |
| Тип доставки: | Электронная (email) |
| Тип покупки: | Старая на новую (апгрейд) |
| НДС: | Поставляется без НДС |
| Язык: | Русский |
| Тип лицензии: | Локальная, Постоянная |
| Срок поставки: | 5-7 дней |
| Тип доставки: | Электронная (email) |
| Тип покупки: | Старая на новую (апгрейд) |
| НДС: | Поставляется без НДС |
Вебинары по Malinin Soft (GeoSoft)
Новости Malinin Soft (GeoSoft)
Почему более 10 000 клиентов
выбрали ИЕСофт?
Идейные соображения, а также количественный рост и сфера нашей активности позволяет
Идейные соображения, а также количественный рост и сфера нашей активности позволяет
Идейные соображения, а также количественный рост и сфера нашей активности позволяет
Нас выбирают, когда нужен
проверенный софт за лучшую цену
Коммерческий директор ООО НПП «Геотек»
Наша компания ООО НПП «Геотек» поставила перед собой задачу создания 3D изображений своего оборудовния, которео разрабатывается на базе программы SOLIDWORKS. Для выполнения поставленной задачи было приобретено приложение SOLIDWORKS Visualize.
Для эффективной работы в приложении необходимо было пройти обучение нашему менеджеру по рекламе. Былпроизведен поиск компании, которая смогла бы организовать процесс обучения с учетом нашей специфики и графика работы. По данным критериям подошла компани ООО «ИнфоСАПР».
Во время обучения были использованы 4 варианта освоения материала:
- презентация;
- работа в Visualize на примерах заказчика;
- теоретические вопросы по пройденному материалу в коцне каждого дня обучения;
- практическая часть с заданиями.
Продукция компании SCAD Soft для решения задач проектирования горных предприятий
А.А. Маляренко, Генеральный директор ООО НПФ «СКАД СОФТ»
Группа компаний «СКАД СОФТ» (SCAD Soft) занимается разработкой и распространением интегрированной системы SCAD Office, предназначенной для прочностного анализа и проектирования конструкций. Основу компании составляют квалифицированные специалисты, имеющие большой опыт расчетов, практического проектирования и экспертизы строительных объектов различной степени сложности, а также разработки систем автоматизированного проектирования. Мы готовы выполнять заказы для горняков, проектирующих разработку месторождений твердых полезных ископаемых.
Комплекс Structure CAD (SCAD)
Ядро системы SCAD Office составляет проектно-вычислительный комплекс Structure CAD (SCAD), который базируется на методе конечных элементов и предназначен для расчета напряженно-деформированного состояния, анализа устойчивости, а также решения задач расчета и проектирования зданий и сооружений сложной структуры, машиностроительных и других конструкций.
Высокопроизводительный процессор комплекса SCAD позволяет решать задачи большой размерности (сотни тысяч степеней свободы при статических и динамических воздействиях, в том числе с учетом сейсмических и ветровых воздействий), анализа устойчивости, оценки поведения конструкций в процессе монтажа и др. SCAD снабжен модулями анализа прочности и подбора сечений элементов стальных конструкций, а также арматуры в элементах железобетонных конструкций.
Комплекс SCAD включает развитую библиотеку конечных элементов для моделирования стержневых, пластинчатых, твердотельных и комбинированных конструкций, модули анализа устойчивости, формирования расчетных сочетаний усилий, проверки напряженного состояния элементов конструкций по различным теориям прочности, определения усилий взаимодействия фрагмента с остальной конструкцией, вычисления усилий и перемещений от комбинаций загружений. В состав комплекса включены программы подбора арматуры в элементах железобетонных конструкций и проверки сечений элементов металлоконструкций. В комплексе предусмотрена возможность импорта данных из наиболее распространенных программ архитектурного проектирования, систем проектирования стальных конструкций и графических редакторов (рис. 1).
Графические средства формирования расчетных схем включают набор параметрических прототипов конструкций, позволяют автоматически сгенерировать сетку конечных элементов на плоскости, задать описания физико-механических свойств материалов, условий опирания и примыкания, а также нагрузок. Предусмотрена возможность сборки расчетных моделей из различных схем, а также широкий выбор средств графического контроля всех характеристик схемы. Реализован импорт геометрии расчетных схем из систем ALLPLAN, ArchiCAD, HyperSteel, RealSteel, StruCAD, AutoCAD, 3D Studio, Revit Structure и др.
Результаты расчета могут экспортироваться в редактор MS Word или электронные таблицы MS Excel, а также выводятся в виде деформированной схемы и схемы прогибов, цветовой и цифровой индикации значений перемещений в узлах, а также изополей и изолиний перемещений для пластинчатых и объемных элементов.
Кроме вычислительного комплекса SCAD в состав системы SCAD Office входит ряд программ-сателлитов, предназначенных для решения разнообразных задач проектирования, включая расчетно-аналитические программы, реализующие проверки элементов строительных конструкций в соответствии с рекомендациями нормативных документов разных стран. Комплекс на протяжении многих лет эксплуатируется более чем в 1500 проектных и исследовательских организациях и использовался при проектировании ряда высотных зданий, построенных и строящихся в различных городах России, Украины, Белоруссии, Казахстана и др. Программы сертифицированы Центром программных средств в системе Госстандарта России и Атомэнергонадзором России. SCAD Office регулярно проходит сертификацию на соответствие динамично изменяющимся строительным нормам и правилам Российской Федерации.
Применительно к горнодобывающей отрасли промышленности из всего спектра проектно-аналитических, проектно-конструкторских и вспомогательных программ системы SCAD, прежде всего предназначена программа ОТКОС, с помощью которой можно решать задачи определения коэффициента запаса устойчивости откосов бортов карьеров и склонов рельефа местности, застраиваемой инфраструктурой карьеров в ходе освоения месторождений твердых полезных ископаемых.
Прогамма ОТКОС
Расчет устойчивости откосов (склонов) – одна из важнейших инженерно-геологических задач. Для ее решения разработаны многочисленные методы в рамках теории предельного равновесия. Эти методы, как правило, исходят из нижеизложенных предпосылок. В качестве механизма потери устойчивости принимается механизм скольжения оползающего массива относительно неподвижной части откоса. Граница раздела называется поверхностью скольжения.
Сопротивление сдвигу по поверхности скольжения рассчитывается для статических условий. Вдоль всей поверхности выдерживается критерий разрушения грунта, принимаемый в виде закона Кулона.
Рис. 2 Диалоговое окно прогаммы ОТКОС
Реальное сдвигающее напряжение, получаемое расчетом, сопоставляется с предельным сопротивлением сдвигу, и результат этого сравнения выражается в виде коэффициента запаса устойчивости K. Для выбранной поверхности скольжения коэффициент K представляет собой такое число, что если прочностные характеристики (угол внутреннего трения и удельное сцепление) вдоль всей поверхности уменьшены в K раз, то отделяемый массив в целом окажется в состоянии предельного равновесия. Коэффициент запаса устойчивости склона (откоса) – это минимальный из коэффициентов запаса устойчивости по всем возможным поверхностям скольжения, удовлетворяющим заданным ограничениям (ограничения обычно заложены в методе расчета).
Реальная поверхность скольжения трехмерна. Но в подавляющем большинстве методов расчета, в том числе и в программе ОТКОС, принята предпосылка о плоской деформации, когда поверхность скольжения – цилиндрическая с образующими, параллельными поверхности склона, а задача сводится к поиску критической направляющей, называемой линией скольжения. Такой подход основан на гипотезе, что неучет пространственности мало влияет на величину коэффициента запаса устойчивости и идет в запас прочности. Используются различные, как правило, весьма ограниченные классы возможных пробных линий скольжения (дуги окружностей или логарифмических спиралей). Однако очевидно, что для существенно неоднородных откосов и сложной гидрогеологической обстановки, которые рассматриваются в настоящей разработке, ограничения на выбор поверхности скольжения должны быть минимальными. В основе алгоритма расчета, реализованного в программе ОТКОС, лежит методика, предложенная в работах [1, 2] и основанная на методе переменной степени мобилизации сопротивления сдвигу (МПСМ).
Реализованные в программе принципы управления, подготовки данных и документирования результатов расчета полностью совпадают с аналогичными режимами проектно-аналитических программ, входящих в состав системы SCAD Office. Программы используют известную технику работы с многостраничными окнами (рис. 2). Активизация страницы происходит при нажатии на ее закладку, кроме того, используется меню.
Исходные данные готовятся на четырех страницах – Общие параметры, Грунты, Скважины и Нагрузка. Контроль исходных данных по геологическому разрезу склона, а также графическое отображение результатов расчета (поверхности скольжения) выполняется на странице Разрез.
Настройка программы и вызов сервисных операций может быть выполнено через меню. Меню включает четыре раздела: Файл, Настройки, Сервис, Справка.
Расчет устойчивости склона и поиск наиболее вероятной поверхности скольжения осуществляется при заданных интервалах его начала и конца. На странице Общие параметры задаются размеры оползневого участка склона. В общем случае это четыре числа: r1, r2, определяющие интервал изменения допускаемых значений абсцисс начала оползня, и аналогичные данные для конца оползня – r3, r4. Поскольку склон может быть направлен как слева направо, так и наоборот, то понятия «начало оползня» и «конец оползня» условные и могут поменяться местами при направлении склона справа налево.
Рис. 3 Диалоговое окно прогаммы ОТКОС страница Нагрузки
Независимо от направления склона должны соблюдаться следующие правила задания значений r:
r4 > r1, r2 > r1, r4 > r3.
Направление склона определяется характеристиками скважин (задаются на странице Скважины).
Кроме размеров оползневого участка на странице Общие данные задаются параметры расчета, которые включают следующие данные:
Допускаемая погрешность по х – точность определения отметок поверхности скольжения;
Наличие закола – маркер, указывающий на наличие закола у границы начала оползня. Если этот маркер активен, то следует активизировать маркер, указывающий, где находится граница начала оползня (Закол слева – склон слева направо, Закол справа – склон справа налево). Глубина закола задается в поле ввода Величина закола.
Отметим, что закол должен быть расположен в начале оползня (в более высокой точке линии скольжения). Программа не контролирует правильность задания положения закола (альтернатива Закол слева/справа).
Автоматическое определение закола – маркер, указывающий, что при анализе следует учитывать возможность образования (или развития, при взведенном маркере Наличие закола) вертикальной трещины в верхней части линии скольжения.
На странице Грунты задаются характеристики грунтов.
Порядок задания грунтов не имеет значения. Для решения задачи необходимы следующие данные о грунтах (указаны принятые по умолчанию единицы измерения):
— угол внутреннего трения (град.);
— удельное сцепление (т/м2);
— удельный вес сухого грунта (т/м3);
— удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии (т/м3).
Кроме того, для водоупорных грунтов в графе Тип из списка выбирается соответствующий признак. Каждому виду грунта может быть назначен цвет, что облегчает контроль структуры грунтового массива на странице Разрез.
Количество горизонтов грунтовых вод (от 0 до 3) назначается путем выбора соответствующего числа из одноименного списка. Уровень каждого горизонта задается на странице Скважины. Геологический разрез исследуемого склона задается путем описания скважин на странице Скважины.
Рис. 4 Диалоговое окно прогаммы ОТКОС страница Разрез
с отображением поверхности скольжения
Именно отметки верхней границы первых слоев грунта определяют направление склона и его уклон. Отметки могут быть заданы в любой системе координат, единой для всех скважин.
На странице Нагрузки (рис. 3) задаются нагрузки (напоры), действующие на определенный участок склона. Нагрузки аппроксимируются кусочно-линейными функциями координаты х, и для удобства описания привязываются к скважинам. Рассматриваются распределенные нагрузки, направленные вертикально и/или по касательной к склону в верхней точке указанных скважин. По умолчанию значения нагрузки слева и справа от каждой скважины равны нулю. Таким образом, если необходимо задать некоторую распределенную нагрузку, действующую на участке склона между двумя соседними скважинами, следует указать, от какой скважины она начинается и на какой скважине заканчивается. Контроль заданных нагрузок выполняется в окне Диаграмма нагрузок, которое вызывается нажатием кнопки.
При расчете коэффициента запаса устойчивости с учетом сейсмического воздействия необходимо выбрать из списка значение сейсмичности площадки в баллах, а также задать ускорение в грунте при сейсмическом воздействии (если его значение отличается от стандартного) и угол приложения сейсмической нагрузки. Если необходимо повторить расчет без учета сейсмики достаточно задать равными нулю (обнулить) один из параметров, например, ускорение в грунте. Учет сейсмической нагрузки производится в предположении, что весь грунтовой массив движется синхронно с ускорением, которое задано пользователем, а направление вектора ускорения соответствует заданному углу приложения сейсмической нагрузки. При этом возникают объемные инерционные силы равные произведению удельного веса на ускорение, которые учитываются в расчете.
Вычисление коэффициента запаса устойчивости выполняется после нажатия кнопки Вычислить. Расчет включает два шага – уточнение начального приближения а также вычисление коэффициента запаса и построение поверхности скольжения. Поверхность скольжения выводится на разрезе склона на странице Разрез (рис. 4). По результатам расчета может быть сформирован отчет.
Программы+справочники КоКон и КУСТ
К отдельному направлению компании SCAD Soft можно отнести в входящие систему SCAD Office так называемые электронные программы-справочники КоКон и КУСТ.
Рис. 5 Диалоговое окно прогаммы КоКон
В программе КоКон (рис. 5) рассмотрены достаточно много конструктивных элементов с особенностями под действием (как правило) одной нагрузки. На практике конструктивные элементы находятся под действием комбинированных нагрузок. Чтобы оценить максимальные напряжения в этом случае достаточно, используя коэффициенты концентрации напряжений для одиночных нагрузок и номинальные напряжения, определить максимальные напряжения и использовать принцип суперпозиции (это возможно, поскольку мы предполагаем линейную работу материала конструкции и, кроме того, максимальные напряжения возникают, как правило, в одних и тех же точках при различных видах нагружения). Кроме того, в программе КоКон реализованы режимы расчета коэффициентов интенсивности напряжений в вершине трещины
Рис. 6 Диалоговое окно прогаммы КУСТ
Программа-справочник КУСТ (рис. 6) предназначена для решения определенного класса задач механики, для которых в литературе приведены аналитические или достаточно точные приближенные решения. Несмотря на то, что большинство этих задач могут быть решены с помощью программы SCAD, использование программы КУСТ позволяет получить решение без построения расчетных схем. Кроме того, часть результатов может быть использована для задания данных при построении конечно-элементных моделей (например, коэффициенты расчетной длины, оценки собственных частот и т.п.).
Обучение
Группа компаний «СКАД СОФТ» проводит обучение своим программным продуктам. Занятия проводят опытные преподаватели – сотрудники компании, разработчики комплекса SCAD. Каждый слушатель обеспечивается рабочим местом, оборудованным современным ноутбуком с необходимым лицензионным ПО. Слушатели получают материалы для учеников в электронном виде (статьи, публикации и примеры) и комплект литературы по теории и практике расчетов. Кроме учебных моделей рассматриваются реальные проекты. Обучение идет по разработанным программам, но это не исключает рассмотрение дополнительных вопросов, интересующих слушателей. Возможно как базовое, так и углубленное обучение в соответствии с уровнем подготовки слушателей.
1. В.Г. Федоровский, С.В. Курилло. Метод расчета устойчивости откосов и склонов // Геоэкология, 1997, №6. & С. 95–106.
