Сергей Коледа, руководитель отдела внедрения ИТ
В нашем быстроменяющемся мире информационное моделирование все быстрее становится стандартом отрасли. Однако наличие полноценной информационной модели местности как результата инженерных изысканий не является самоцелью ПИР. Любая модель — это средство, обеспечивающее информацией специалистов на следующем шаге жизненного цикла ОКС. И чем более насыщенная модель создана, тем больше данных из нее можно получить при наличии соответствующего инструмента.
Один из таких инструментов — новый программный продукт КРЕДО ГЕОТЕХНИКА. Программа предназначена для определения устойчивости природного склона или откоса на основе физико-механических характеристик грунтов. Исходными данными для выполнения расчетов являются цифровая топографическая основа и модель геологического строения исследуемого участка. Состояние склона определяется расчетным коэффициентом устойчивости (Куст), определяемым по наиболее вероятной поверхности скольжения. Куст в зависимости от выбранного метода рассчитывается по соотношению удерживающих и сдвигающих сил (либо моментов), действующих на отдельный блок грунта внутри призмы обрушения. Если расчетный Куст превышает нормативный (определяемый как соотношение коэффициента надежности и коэффициента сочетания нагрузок к коэффициенту условий работы), откос считается устойчивым.
Строительство зданий и сооружений в условиях сложного рельефа приводит к тому, что задача расчета устойчивости откосов и склонов постоянно возникает в инженерной практике. Несмотря на относительную простоту заложенных инженерных методов расчета, программа позволяет быстро и в любом сечении сформированной сводной информационной модели местности оценить параметры устойчивости различных земляных и подземных сооружений — склонов, откосов насыпей, бортов котлованов.
Поскольку программа КРЕДО ГЕОТЕХНИКА реализована на уже хорошо знакомой пользователям информационно-инструментальной платформе КРЕДО III, у пользователя не возникнет никаких сложностей ни с интерфейсом ПО, ни с использованием исходных данных, подготовленных в других программных продуктах (поверхность рельефа, модель геологии).
Вся функциональность расчета сосредоточена в проекте типа «План Геотехнический». После формирования проекта пользователь может построить линию расчетного сечения в любом месте модели и, перейдя в ее профиль, увидеть сразу и разрез поверхности рельефа, и геологическое строение.
Для определения параметров устойчивости нужно определить линию поверхности скольжения — круглоцилиндрическую или полигональную. Поверхность скольжения — это условная поверхность внутри массива грунта, по которой происходит сдвиг при достижении состояния предельного равновесия. Линию сечения поверхности скольжения пользователь может сформировать либо «вручную», либо используя алгоритм оптимизации. При выборе второго варианта требуется указать первоначальную геометрию поверхности скольжения, размер матрицы вариантов и метод определения коэффициента устойчивости. Система анализирует сформированную матрицу и выбирает наихудший вариант.
Кроме определения поверхности скольжения пользователь настраивает параметры разбивки выделенной призмы грунта на вертикальные блоки, определяет единицы измерения и метод расчета. В системе реализованы следующие варианты определения коэффициента устойчивости.
Метод Феллениуса/Петтерсона
Один из самых простых методов отсеков с учетом общего уравнения моментов равновесия вокруг центра круговой поверхности скольжения. Нормальные и сдвиговые силы между отсеками не учитываются. Коэффициент устойчивости определяется как:
Метод Бишопа
Метод учитывает равновесия моментов и вертикальных сил. Коэффициент устойчивости вычисляется последовательной итерацией уравнения:
Метод Янбу
При использовании данного метода осуществляется удовлетворение равновесию сдвигающих сил, при этом не соблюдается удовлетворение равновесию моментов. Расчет проводится по формуле:
Метод Шахунянца
Это общий метод отсеков предельного равновесия, основанный на удовлетворении условия равновесия сил на отдельных блоках. Блоки образуются в результате разбивки области над поверхностью скольжения плоскостями сечения. Выражение для определения Куст:
Для всех вышеприведенных выражений: Gi — вес грунта в i-м отсеке призмы обрушения, Ci — удельное сцепление грунта, φi — угол внутреннего сцепления, Li — длина линии поверхности скольжения в i-м блоке, αi — угол наклона поверхности скольжения в центре i-го блока.
Как видно из сказанного выше, для всех приведенных методов основой для расчета являются геометрия склона и механические характеристики грунтов, составляющих склон, т. е. информация, которая уже определена в любом месте информационной модели с помощью данных о поверхности рельефа и геологическом строении.
В качестве дополнительных факторов, влияющих на определение коэффициента устойчивости в программе, можно учесть:
— горизонты подземных вод;
— коэффициент динамической сейсмичности;
— дополнительную нагрузку.
Все исходные данные для расчета можно получить как из предварительно сформированной модели, так и задать вручную непосредственно в программе.
Так, геометрию склона можно загрузить из DXF/DWG-файлов или смоделировать прямо в окне профиля расчетного сечения. Геологическое строение также можно получить как из предварительно сформированной трехмерной геологической модели, так и задать непосредственно для сечения.
Команда разработчиков надеется, что функциональные возможности программы КРЕДО ГЕОТЕХНИКА в сочетании с простым и удобным интерфейсом позволят пользователям использовать ее как самостоятельный программный продукт для выполнения локальных инженерных расчетов или в связке с остальными системами комплекса КРЕДО при инженерно-геологических изысканиях.
ООО «КОМПАНИЯ «КРЕДО-ДИАЛОГ»
тел.: (499) 350-73-15, (499) 961-61-02
е-mail: moscow@credo-dialogue.com,
market@credo-dialogue.com
www.credo-dialogue.ru