Филипп Викторович Котов — старший преподаватель кафедры гидравлики и гидротехнического строительства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ AuthorID: 675643
Filipp V. Kotov — senior lecturer of the Department of Hydraulics and Hydrotechnical Engineering
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
RSCI AuthorID: 675643
Михаил Петрович Саинов — доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой энергетических и гидротехнических сооружений
111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1
Scopus: 6506150284
Mikhail P. Sainov — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Energy Structures and Hydrotechnical Installations
build. 1, 14 Krasnokazarmennaya st., Moscow, 111250
Scopus: 6506150284
Введение. Расчеты напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтовых плотин I и II классов ответственности требуется выполнять с использованием нелинейных моделей грунта. К числу таких моделей относятся модель упрочняющегося грунта (модель HS) и модель Кулона – Мора (модель MC). Актуальной задачей является определение параметров этих моделей для крупнообломочных грунтов: щебенистого и гравийно-галечникового.
Материалы и методы. Параметры модели HS для крупнообломочных грунтов определялись путем обработки результатов трехосных испытаний, которые представлены в зарубежных публикациях. Параметры модели MC устанавливались из условия приближенного соответствия НДС высокой плотины (высотой 100 м), получаемого с использованием двух моделей. Напряженно-деформированное состояние плотины выявлялось с помощью численного моделирования в программном комплексе PLAXIS 2D.
Результаты. Подобраны параметры модели HS, которые позволяют удовлетворительно описать деформирование грунта при девиаторном нагружении, заметные отклонения проявляются только в величинах объемных деформаций. Сравнение показало, что щебенистый грунт, результаты испытаний которого использованы для определения параметров моделей, соответствует хорошо уплотненному грунту современных каменно-набросных плотин. При выборе параметров модели MC, эквивалентных модели HS, выполнялся контроль результатов численного моделирования каменно-набросной плотины как по деформациям, так и по напряженному состоянию. При формировании НДС плотины отчетливо проявляется эффект «упрочнения» грунта — на этапе восприятия гидростатического давления деформируемость грунта резко снижается по сравнению с этапом нагрузок от собственного веса. Поэтому параметры модели MC целесообразно подбирать отдельно для двух этапов нагружения плотины.
Выводы. Модель HS в целом дает возможность отразить нелинейные деформирования крупнообломочных грунтов, однако она не учитывает криволинейный характер предельной поверхности и не может одновременно отразить явления контракции и дилатансии. Использование модели MC не позволяет адекватно воспроизвести НДС каменно-набросной плотины, подобранные параметры модели MC могут быть использованы лишь для приближенных расчетов.
Introduction. Calculations of stress-strain state (SSS) of the first and second classes embankment dams are required to be carried out using non-linear models of soil. Such models include the Hardening Soil model (model HS) and Mohr – Coulomb model (model MC). It is important to determine the parameters of these models for coarse soils: crushed stone and gravel-pebble.
Materials and methods. Parameters of the HS model for coarse soils were determined by processing of the results of triaxial tests, which are presented in foreign publications. Parameters of the MC model were determined from condition of the SSS approximate correspondence of a high dam (100 m high) obtained by using two models. Stress-strain state of the dam was determined by means of numerical modelling in the PLAXIS 2D software package.
Results. HS model parameters are selected; which allow satisfactory description of soil behaviour at deviatoric loading; noticeable deviations are revealed only in values of volumetric deformations. Comparison showed that crushed stone whose test results are used for determination of models’ parameters, refers to properly compacted soil of modern rockfill dams. When selecting the parameters for the MC model, which are equivalent to the HS model, the results of rockfill dam numerical modelling were checked both in deformations and in stress-strain state. At the dam SSS formation there vividly revealed the effect of soil “hardening”: at the stage of perceiving hydrostatic pressure the soil deformation sharply decreases as compared to the stage of loads from the dead weight. Therefore, it is reasonable to select parameters of the MC model separately for two stages of the dam loading.
Conclusions. The HS model in general makes it possible to reflect non-linear deformations of coarse soils, however, it does not take into account the curvilinear character of the limiting surface and cannot simultaneously reflect the phenomena of contraction and dilatancy. Use of the MC model does not permit adequate simulation of rockfill dam SSS; the selected parameters of the MC model may be used only for approximate calculations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.