Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Иванов Игорь Викторович

Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного
<
Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Иванов Игорь Викторович. Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 Волгоград, 2006 182 с. РГБ ОД, 61:06-5/2722

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ современных методов расчета устойчивости грунтовых откосов и склонов 10

1.1. Расчетные методы первой группы 11

1.1.1. Метод К. Терцаги 13

1.1.2. Метод Г.Н. Шахунянца 14

1.1.3. Метод Маслова-Берера (метод горизонтальных сил) 15

1.1.4. Ускоренный метод М.Н. Гольдштейна 16

1.1.5. Метод Б.М. Ломизе 17

1.1.6. Метод А.Л. Можевитинова 18

1.1.7. Метод P.P. Чугаева 20

1.2. Расчетные методы второй группы 21

1.2.1. Метод В.В.Соколовского 21

1.2.2. Метод равнопрочного откоса 22

1.3. Расчетные методы третьей группы 25

1.3.1. Метод А.Г. Дорфмана 25

1.3.2. Метод Ю.С. Козлова 26

1.3.3. Метод У.Х. Магдеева 27

1.3.4. Методы В.К. Цветкова и А.Н. Богомолова 29

1.4. Сравнение результатов, полученных различными расчетными методами 31

1.5. Выбор расчетного метода и постановка задачи 36

Выводы по главе 1 38

Глава 2. Исследование влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние и величину коэффициента устойчивости однородного нагруженного грунтового полотна автомобильной дороги 40

2.1. Факторы, определяющие напряженно-деформированное состояние и устойчивость однородного нагруженного грунтового полотна автомобильной дороги 40

2.2. Геометрические параметры 41

2.3. Прочностные характеристики грунта 48

2.4. Интенсивность внешнего воздействия 50

2.5. Коэффициент бокового давления 52

2.6. Определение пределов изменения переменных параметров, определяющих величину коэффициента устойчивости дорожной насыпи 53

Выводы по главе 2 55

Глава 3. Компьютерное моделирование процесса разрушения однородной насыпи дорожного полотна 57

3.1. Численные значения переменных параметров 57

3.2. Определение численных значений коэффициентов отображающей функции 58

3.3. Выбор расчетной схемы 63

3.4. Результаты компьютерного моделирования 67

Выводы по главе 3 123

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса разрушения насыпи автомобильной дороги на моделях 125

Выводы по главе 4 135

Основные выводы 136

Список литературы 139

Приложение 151

Введение к работе

Актуальность темы диссертационной работы. Эффективность
развития дорожного хозяйства в значительной степени определяется научно-
* техническим прогрессом. Основой его является научно-техническая и

инновационная деятельность, направленная на получение, распространение и применение новых знаний для решения управленческих, экономических, технологических, инженерных, социальных и иных проблем в дорожном хозяйстве.

В 2001 г. распоряжением Правительства Российской Федерации

утверждена Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной

- системы России» (2002—2010 годы) и в ее составе подпрограмма

«Автомобильные дороги».

Масштабные задачи по развитию и совершенствованию состояния

дорог общего пользования, поставленные в программе, требуют организации

их эффективного и планомерного научно-технического обеспечения по

целому ряду стратегических направлений, к которым в первую очередь

следует отнести повышение долговечности и надежности объектов

дорожного хозяйства и оптимизацию стоимости дорожных работ за счет

применения прогрессивных технологий, конструкций, материалов, дорожной

ф техники, современных методов организации дорожных работ,

информационных технологий.

Поэтому задача создания надежного и эффективного инженерного метода расчёта устойчивости откосов насыпи дорожного полотна является актуальной.

Целью диссертационной работы является создание инженерного

метода расчета устойчивости откосов насыпи автодорожного полотна,

формализованного в компьютерную программу, на основе анализа ее

напряженно-деформированного состояния с использованием методов теории

^ функций комплексного переменного.

5 Для достижения поставленной в диссертационной работе цели необходимо:

  1. обосновать необходимость решения задачи об полотна на основе анализа его напряженно-деформированного состояния;

  2. определить и обосновать пределы изменения параметров, оказывающих влияние на устойчивость насыпи автомобильной дороги;

  3. показать преимущества применения методов теории функций комплексного переменного для достижения поставленной цели.

  4. определить коэффициенты отображающей функции, совершающей конформное отображение нижней полуплоскости на полуплоскость с трапециевидным выступом, имеющим различные значения отношения высоты выступа к его ширине. Составить и отработать расчетные схемы;

  5. на основе обработки результатов компьютерного моделирования процесса потери устойчивости грунтовой насыпью автомобильной дороги получить графо-аналитические зависимости величины коэффициента устойчивости от физико-механических свойств грунта насыпи, ее геометрических параметров и интенсивности внешнего воздействия. Эти зависимости составят базу данных при разработке компьютерной программы;

  6. разработать и апробировать компьютерную программу, позволяющую вычислять величину коэффициента устойчивости насыпи для всех возможных сочетаний численных значений физико-механических свойств грунтов, ее геометрии и интенсивности внешнего воздействия, рассмотренных в настоящей работе;

  7. провести сопоставление результатов компьютерного моделирования с результатами экспериментальных исследований.

Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций
диссертационной работы обусловлены:

1) теоретическим предпосылками, опирающимися на
ф фундаментальные положения теории функций комплексного

переменного, теории упругости, пластичности, механики грунтов и инженерной геологии;

2) удовлетворительной сходимостью результатов моделирования
процесса разрушения моделей грунтовых насыпей с результатами
теоретических исследований при различных значениях параметров
внешней нагрузки и физико-механических свойств эквивалентного

w материала.

Научная новизна диссертационной работы

1) По всей видимости, впервые для анализа напряженно-деформированного состояния и расчета устойчивости фунтовой насыпи использовано аналитическое решение первой основной задачи теории упругости методами теории функций комплексного переменного.

2) Установлены графо-аналитические зависимости величины
коэффициента устойчивости насыпи автомобильной дороги от
численных значении всех возможных сочетании переменных

ф параметров, рассмотренных в диссертационной работе.

  1. Разработан инженерный метод расчета устойчивости однородной грунтовой насыпи автомобильной дороги, позволяющий учесть достаточно большое количество факторов ее определяющих факторов.

  2. Представлена программа для ZBM-совместимых компьютеров, формализующая расчетный метод.

Практическая значимость работы. Диссертационная работа является частью научных исследований, проведенных на кафедрах автомобильных дорог и информатики и вычислительной математики ВолгГАСУ в 2002—2006 г.г.

Полученные в процессе компьютерного моделирования графоаналитические зависимости и построенная на их базе компьютерная программа могут быть использованы:

  1. для расчета геометрических параметров насыпи и степени ее устойчивости на этапе проектирования;

  2. прогноза поведения грунтового сооружения вследствие изменения физико-механический свойств грунта, обусловленного различными природными и техногенными явлениями;

  3. проверки надежности земляного полотна при проведении его ремонта и реконструкции;

  4. проведения учебных занятий (курсового и дипломного проектирования) на соответствующих кафедрах строительных и дорожных вузов;

Апробация работы. Основные результаты данной диссертационной работы докладывались, обсуждались и опубликованы в материалах ежегодных научно-технических конференций ВолгГАСУ (2002—2006 гг.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы путевого комплекса. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований», посвященной 100-летию со дня рождения проф. Г.М. Шахунянца (Москва, МИИТ, 2004 г.); IV Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, ВолгГАСУ, 2005 г.); III Международной научно-технической конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, ВолгГАСУ, 2005 г.); Международного научно-технического семинара «Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки» (Пермь, 2005 г.); Волгоградском центре научно-технической информации (2003—

8 2006 гг.); научно-методических семинарах кафедры информатики и вычислительной математики ВолгГАСУ (2002—2006г.г.). Личный вклад автора заключается:

а) в определении коэффициентов отображающей функции и
построении расчетных схем для решения задач методом теории функций
комплексного переменного;

б) проведении компьютерного моделирования поведения грунтовой
насыпи под действием нагрузки от автотранспорта;

в) разработке алгоритма расчета величины коэффициента устойчивости
грунтовой насыпи, в зависимости от всех, рассмотренных в настоящей работе
факторов, формализации этого алгоритма в компьютерную программу;

г) проведении экспериментальных исследований на моделях,
сопоставительных расчетов и обработке их результатов.

На защиту выносятся:

  1. результаты компьютерного моделирования процесса изменения величины коэффициента устойчивости грунтовой насыпи в зависимости от величины интенсивности внешнего воздействия и численных значений переменных параметров, рассмотренных в настоящей диссертационной работе, и полученные на их основе графоаналитические зависимости;

  2. вновь выявленные закономерности процесса изменения величины коэффициента устойчивости насыпи;

  1. база данных и компьютерная программа, позволяющая вычислять численное значений величины коэффициента устойчивости грунтовой насыпи для любого реального сочетания численных значений переменных параметров, рассмотренных в настоящей работе.

4) результаты внедрения рекомендаций диссертационной работы.
Результаты научных исследований внедрены: ОГУП

«Волгоградавтодор» при реконструкции участка автомобильной дороги

9 «Сызрань—Саратов—Волгоград». Экономический эффект составил 100 тыс. рублей.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений общим объемом 182 страницы, включает в себя 131 рисунок и 220 таблиц.

Сравнение результатов, полученных различными расчетными методами

Экспериментальные исследования устойчивости нагруженных насыпей автомобильной дороги проведены в лаборатории кафедры «Информатика и вычислительная математика» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель эксперимента — подтвердить возможность использования для практических расчетов компьютерную программу, разработанную нами на основе численных результатов компьютерного моделирования процесса разрушения однородной насыпи автомобильной дороги, которые приведены в главе 3 настоящей диссертационной работы.

Суть эксперимента состоит в следующем. Сначала опытным путем определена величина интенсивности внешней равномерно распределенной нагрузки, при которой происходит разрушение модели насыпи. Величина коэффициента устойчивости откоса насыпи в момент разрушения равна единице (К=1).

Затем составлена расчетная схема, параметры которой (физико-механические свойства грунта, геометрические размеры и характеристики внешней нагрузки) полностью соответствуют параметрам модели. Вычисление величины коэффициента устойчивости для каждой разрушенной модели проведено три раза: используя компьютерную программу [35], которая применялась как инструмент компьютерного моделирования; используя разработанную нами программу и используя интерполяционные методы и графики, приведенные в главе 3 диссертационной работы.

Достаточная близость численных значений всех трех полученных при расчете величин коэффициента устойчивости к единице (1) говорит о корректности результатов, получаемых при помощи разработанной нами компьютерной программы.

Опыты проведены на моделях однородных откосов насыпей, выполненных из эквивалентного материала, в качестве которого использована смесь воздушно сухого песка мелкой крупности и отработанного машинного масла (5 % от веса песка).

В силу симметричности насыпи автомобильной дороги изготавливалась и подвергалась испытанию модель ее половины. В той части лотка, где в процессе формирования модели откоса производится выбор песчано-масляной смеси, при помощи стандартных металлических колец отбирались пробы эквивалентного материала для определения его сдвиговых характеристики. Эта процедура проводилась при помощи прибора ВСВ-25 при быстром сдвиге, имеют следующие значения: сцепление С=1,225 кПа, угол внутреннего трения ф=14. Объемный вес эквивалентного материала определен равным у=15 кН/м . Численное значение коэффициента бокового давления, определенное методом К.Терцаги (протягивание металлической горизонтально и вертикально ориентированной линейки сквозь толщу материала модели), оказалось приблизительно равным ,0=0,65. Моделирование процесса разрушения моделей откосов проведено в лабораторном лотке, который имеет следующие размеры: длина / = 1200 мм, ширина Ъ = 300 мм, глубина h = 650 мм. Он состоит из рамы — 1, днища — 2, боковой и торцевых стенок — 3, прозрачной боковой стенки — 4, стоек — 5. Лоток оснащен деревянной грузовой площадкой — 6, винтовым устройством для передачи нагрузки — 7, верхней траверсой — 8. Грузовая площадка, обеспечивающая передачу внешнего усилия на модель откоса насыпи, позволяет имитировать геометрические параметры нагрузки, которые эквивалентны, в выбранном масштабе моделирования, геометрическим параметрам нагрузок от подвижного состава. Отметим, что вертикальное сечение грузовой площадки имеет П — образную форму. Причем, толщина «ног» буквы «П» и расстояние в чистоте между ними определяют геометрические параметры нагрузки. Ширина грузовой площадки равна ширине модели. Нагружающее устройство обеспечивает плавный рост нагрузки на модель откоса насыпи до величины, соответствующей моменту потери устойчивости насыпи (рис. 4.5). Измерение величины разрушающей нагрузки проводилось при помощи динамометров ДОСМ-3-0.2. При формировании модели откоса эквивалентный материал укладывался в лоток слоями толщиной 5 см с последующей выдержкой в течение 10—15 минут для обеспечения равномерного уплотнения песчано-масляной смеси. Для удобства измерения координат точек линии разрушения (ЛР) и визуализации призмы обрушения границы слоев помечены порошком из ф тертого цветного мела. Расстояние между полосами, измеренное по вертикали, составляет 5 см. Сразу после разрушения модели откоса проводится ее фотографирование, а на стеклянной стенке лотка маркером очерчивается контур ЛР. Это позволяет достаточно точно установить координаты точек линии разрушения и безошибочно воспроизвести ее на чертеже. Для обоснования достоверности результатов расчетов величины коэффициента устойчивости насыпи дорожного полотна, получаемых при использовании предложенной нами компьютерной программы, проведены опыты по разрушению моделей насыпи.

Факторы, определяющие напряженно-деформированное состояние и устойчивость однородного нагруженного грунтового полотна автомобильной дороги

Сравнение положения, формы и размера призм обрушения, изображенной на фотографии и полученной при помощи компьютера, говорит о практически полном их совпадении.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что результаты экспериментальных и теоретических исследований практически совпадают и, значит, предлагаемый в настоящей диссертационной работе инженерный метод расчета величины коэффициента устойчивости однородной насыпи дорожного полотна и разработанная на его основе компьютерная программа, могут быть рекомендованы для практического применения.

Численные значения величины коэффициента устойчивости грунтовой насыпи дорожного полотна, вычисленные при помощи предлагаемой компьютерной программы и определенные опытным путем, совпадают с достаточной для инженерной практики степенью точности. Их максимальное отличие не превышает 22 %. 2. Положение, форма и размеры призм обрушения, изображенной на фотографии (см. рис. 4.6), и, полученной при помощи компьютера (см. рис. 4.2), практически совпадают. 3. Представляется возможным рекомендовать разработанную компьютерную программу для практического использования. 1. Подавляющее большинство рассмотренных выше методов расчета # устойчивости откосов и склонов основаны на допущениях, в той или иной степени идеализирующих грунтовую среду. Результаты, полученные при расчете устойчивости одних и тех же объектов этими методами, значительно отличаются друг от друга. Совместное использование решения задачи теории упругости, полученного проф. А.Н. Богомоловым, и методик построения наиболее вероятной поверхности разрушения и вычисления величины коэффициента устойчивости, разработанных проф. В.К. Цветковым, позволяет максимально учесть все факторы, определяющие степень ф устойчивости грунтовой насыпи, построить адекватную расчетную схему, т.е. решить задачи, поставленные в диссертационной работе. Поэтому они приняты как инструмент дальнейших исследований. 2. На основе данных, приведенных в нормативных документах, установлены верхние и нижние пределы изменения численных значений переменных расчетных параметров, оказывающих влияние на величину коэффициента устойчивости однородной нагруженной Ф насыпи автомобильной дороги. Для получения достоверной базы данных общее количество операций по вычислению величины коэффициента устойчивости насыпи должно составлять 3402. 3. Методом плавающих точек определены численные значения коэффициентов отображающей функции, совершающей конформное отображение нижней полуплоскости на полуплоскость с трапециевидным выступом на ее горизонтальной границе, геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам рассматриваемых в работе поперечных сечений насыпей. 4. Отработана расчетная схема метода теории функций комплексного переменного. Установлено, что при проведении анализа напряжённо деформированного состояния и расчета устойчивости откосов однородных насыпей автомобильных дорог в качестве расчётной схемы следует использовать достроенные до прямолинейного (в нашем понимании) контуры, обеспечиваемые отображающей ф функцией (1.49), что всегда идёт в запас прочности. 5. На основе анализа литературных данных, численные значения величины коэффициента бокового давления для глинистых и песчаных грунтов при проведении вычислений прияты соответственно 0ГЛ=0,75 и 0П=0,4. 6. Получены графические зависимости величины коэффициента устойчивости насыпи от численных значений переменных расчетных параметров K=f(Q)\ К=/[ц ); К=ДаСй); К=Д1% которые аппроксимированы соответствующими математическими выражениями. Установлено, что при всех прочих равных условиях ширина проезжей части В несущественно влияет на трансформацию поля напряжений в приоткосной области, положение и форму наиболее вероятной поверхности разрушения и величину коэффициента устойчивости К ( 6,4 %). Изменение величины интенсивности внешнего воздействия Q, численных значений угла внутреннего трения Ф и сцепления С (приведенного давления связности) грунта должны обязательно учитываться при вычислении К. 7. Используя интерполяционные методы и указанные выше зависимости, можно определить величину коэффициента устойчивости однородной нагруженной насыпи автомобильной дороги для любого возможного сочетания численных значений переменных параметров, рассмотренных в данной диссертационной работе. 8. Численные значения коэффициентов аппроксимирующих выражений составили базу данных программы для персональных компьютеров [67], в которой формализована интерполяционная процедура вычисления величины коэффициента устойчивости насыпи автомобильной дороги для любого возможного сочетания численных значений переменных расчетных параметров, рассмотренных в настоящей диссертационной работе. 9. Результаты проведенных нами экспериментальных исследований позволяют утверждать, что положение, форма и размеры призм обрушения, численные значения величины коэффициента устойчивости грунтовой насыпи дорожного полотна, вычисленные при помощи предлагаемой компьютерной программы и определенные опытным путем, совпадают с достаточной для инженерной практики степенью точности. Максимальное отличие последних из перечисленных не превышает 22 %. Поэтому представляется возможным рекомендовать разработанную компьютерную программу для практического использования.

Определение пределов изменения переменных параметров, определяющих величину коэффициента устойчивости дорожной насыпи

Анализ графических зависимостей вида K=J{GCB); K=j{ $) И K=f(Q), которые приведены на предыдущих страницах, показывает, что первые две из них С достаточной степенью точности аппроксимируются прямыми линиями, а третья - полиномом второго порядка. Причем коэффициенты аппроксимирующей функции в первом случае являются безразмерными величинами, во втором — первый коэффициент безразмерен, а другой имеет размерность [град"1], в третьем случае — один коэффициент безразмерен, а второй и третий имеют размерности соответственно [н ] и [н ].

Используя интерполяционные методы и приведенные выше графоаналитические зависимости, можно определить величину коэффициента устойчивости однородной нагруженной насыпи автомобильной дороги для любого возможного сочетания численных значений переменных параметров, рассмотренных в данной диссертационной работе.

Данная процедура формализована нами в компьютерную программу [67], блок-схема которой приведена ниже, на рис. 3.61.

Коэффициенты же аппроксимирующих функций, которые приведены в настоящей главе для насыпей, сложенных глинистыми грунтами, и в приложении к диссертационной работе — для насыпей, состоящих из песчаных грунтов, составили базу данных этой программы.

На основе данных, приведенных в нормативных документах, установлены верхние и нижние пределы изменения численных значений переменных расчетных параметров, оказывающих влияние на величину коэффициента устойчивости однородной нагруженной насыпи автомобильной дороги. Для получения достоверной базы данных общее количество циклов вычисления величины коэффициента устойчивости насыпи составило 3402.

Методом плавающих точек определены численные значения коэффициентов отображающей функции, совершающей конформное отображение нижней полуплоскости на полуплоскость с трапециевидным выступом на ее горизонтальной границе, геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам рассматриваемых в работе поперечных сечений насыпей. 3. Отработана расчетная схема МТФКП. Установлено, что при проведении анализа напряжённо-деформированного состояния и расчета устойчивости откосов однородных насыпей автомобильных дорог в качестве расчётной схемы следует использовать достроенные до прямолинейного (в нашем понимании) контуры, обеспечиваемые отображающей функцией (1.49), что всегда идёт в запас прочности. 4. Получены графоаналитические зависимости величины коэффициента устойчивости насыпи от численных значений переменных расчетных параметров. Используя интерполяционные методы и эти зависимости, можно определить величину коэффициента устойчивости однородной нагруженной насыпи автомобильной дороги для любого возможного сочетания численных значений переменных параметров, рассмотренных в данной диссертационной работе. 5. Численные значения коэффициентов аппроксимирующих функций составили базу данных разработанной нами программы для персональных компьютеров [67], в которой формализована процедура вычисления величины коэффициента устойчивости насыпи автомобильной дороги для любого возможного сочетания численных значений переменных расчетных параметров, рассмотренных в настоящей диссертационной работе. Экспериментальные исследования устойчивости нагруженных насыпей автомобильной дороги проведены в лаборатории кафедры «Информатика и вычислительная математика» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Цель эксперимента — подтвердить возможность использования для практических расчетов компьютерную программу, разработанную нами на основе численных результатов компьютерного моделирования процесса разрушения однородной насыпи автомобильной дороги, которые приведены в главе 3 настоящей диссертационной работы. Суть эксперимента состоит в следующем. Сначала опытным путем определена величина интенсивности внешней равномерно распределенной нагрузки, при которой происходит разрушение модели насыпи. Величина коэффициента устойчивости откоса насыпи в момент разрушения равна единице (К=1). Затем составлена расчетная схема, параметры которой (физико-механические свойства грунта, геометрические размеры и характеристики внешней нагрузки) полностью соответствуют параметрам модели. Вычисление величины коэффициента устойчивости для каждой разрушенной модели проведено три раза: используя компьютерную программу [35], которая применялась как инструмент компьютерного моделирования; используя разработанную нами программу и используя интерполяционные методы и графики, приведенные в главе 3 диссертационной работы.

Определение численных значений коэффициентов отображающей функции

Используемое в настоящей работе решение задачи теории упругости для весомой однородной и изотропной полуплоскости с трапециевидным выступом на ее горизонтальной границе позволяет определять напряженно-деформированное состояние исследуемой области при любой величине коэффициента его бокового давления о которая входит в область его допустимых значений. Затем полученные численные значения напряжений используются при построении наиболее вероятной поверхности разрушения. Такой возможности лишены практически все методы расчета устойчивости откосов, рассмотренные нами в первой главе настоящей диссертационной работы. Поэтому при определении напряжений, построении наиболее вероятной поверхности разрушения и вычисления соответствующей величин коэффициента устойчивости насыпи дорожного полотна, сложенной глинистым грунтом, величина коэффициента бокового давления принималась равной о=0,75, как это рекомендовано С.С. Вяловым [46]. При выполнении аналогичных процедур для насыпи дорожного полотна, сложенной песчаными грунтами, эта величина принималась раной о=0 4 [69]. определяющих величину коэффициента устойчивости дорожной насыпи Для проведения компьютерного моделирования напряженно деформированного состояния насыпи дорожного полотна и последующего вычисления коэффициентов устойчивости последней, необходимо определить пределы изменения переменных параметров, определяющих НДС л насыпи и степень ее устойчивости. Мы разделили эти параметры на три основные группы. первой группе отнесены геометрические параметры, которые при проведении вычислений, как уже говорилось выше, приняты следующими. Ширина проезжей части 5=15м, что соответствует II технической категории, коэффициент заложение откоса насыпи принят для всех случаев постоянным и равным 1:1,3, что соответствует углу наклона откоса Р=40, высоте насыпи поочередно присваивались три значения #=3; 6; 9 м, что находится в пределах норм, регламентируемых СНиП 2.05.02—85. # «Автомобильные дороги». Ко второй группе отнесены параметры внешней нагрузки. Чтобы не брать произвольные значения интенсивности внешнего воздействия от движущегося автотранспорта, мы выбрали три марки грузовых автомобилей и провели расчет на создаваемые ими нагрузки от одного колеса, которые с учетом динамики (движения автомобиля) равны, кН: автомобиль ГАЗ-53 — ?min=36,6; автомобиль ЗИЛ-130-76 — QCp=5\,4; автомобиль Магирус-290D19L — 0тах=84,5 [101]. Ширина нагрузки от колес и расстояние между ними определялись согласно положению о том, что ширина пары колес равна 0,6 м [102], а максимальное расстояние между внешними сторонами колес равно 2,5 м (см. п. 1.8 [93]). К третьей группе отнесены сдвиговые характеристики песчаных и глинистых грунтов. Нормативные значения коэффициентов сцепления С и угла внутреннего трения ф для пылевато-глинистых грунтов приведены в табл. 1.18 [92]. Не изменяя форму этой таблицы, проведем расчеты и подставим в соответствующие клетки полученные значения величин давления связности (cjCB=Cctg(p). Тогда таблица 1.18 работы [92] примет следующий вид (табл. 2.1) Из табл. 2.1 видно, что минимальное нормативное значение давления связности асв=27,7 имеет супесь с углом внутреннего трения ф=18, сцеплением С=9 кПа, показателем консистенции 0,25 Д 0,75 и коэффициентом пористости е=0,85. Максимальное нормативное значениестсв=236, имеет глина с углом внутреннего трения ф=7, сцеплением С=29 кПа, коэффициентом пористости е=1,05. Так как в настоящей диссертационной работе рассматриваются дорожные насыпи высотой Н=3; 6 и 9м, а также учитывается, что среднее значение плотности пылевато-глинистых грунтов равно рср=2х10 кг/м , не трудно определить минимальное и максимальное значение приведенного давления связности, воспользовавшись формулами В результате для глинистых грунтов получим 0,032 асвпр 12,2. Обработав аналогичным образом данные таблицы № 49, которая приведена в работе [69], и в которой представлены соответствующие данные для песчаных грунтов, нами установлено, что для песчаных грунтов 0,0183 асвпр 0,278.

Похожие диссертации на Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного