Джоди Робинсон из DRS-Engineering занимается стабилизацией склонов и проектированием подпорных стенок, а также других геоструктур в Калифорнии. Ремонт набережной, устранение воздействия волн на свайные стены и определение размеров привязки также входят в объем предоставляемых услуг.
Устранение одного оползня в Южной Калифорнии было особенно трудным. Потребовалось решение по временной стабилизации, чтобы не воздействовать на дома на вершине холма, принимая во внимание сейсмический риск.
Для этого необходимо было:
- Ограничить движение активных оползней, посягающих на дворы домов в гору;
- Калибровать и согласовывать жесткость профиля грунта;
- Выполнить геотехнический анализ для достижения коэффициента безопасности не менее 1,2, принимая во внимание предлагаемые срезные штифты для укрепления склона;
- Спроектировать солдатскую ворсу и утеплитель, для удаления скольжения материала; и
- Проверка устойчивости засыпки
Для этой задачи методы предельного равновесия не смогли адекватно подобрать коэффициент запаса прочности 1,0 и получить аналогичный профиль смещения и форму разрушения. Кроме того, при анализе предельного равновесия расчет начального напряжения с использованием метода K0 был неточным на 30%, а силы в элементах конструкции были неправильными. В качестве решения был проведен анализ методом конечных элементов, при этом различия между результатами вычислений и полевыми измерениями были приемлемыми.
Геотехническое решение, эффективное и простое в использовании.
Программное обеспечение PLAXIS было выбрано для этой задачи, поскольку его легко и эффективно использовать в профессиональных целях. Хотя калибровка жесткости модели в PLAXIS заняла всего 4 часа, в другом программном обеспечении, которое пробовал Джоди, это заняло бы гораздо больше времени. Более того, PLAXIS предлагает функции, необходимые Джоди для его анализа, такие как обновленная опция сетки (для учета больших смещений) и конститутивная модель малых деформаций Hardening Soil (для учета изменения жесткости при деформации).
После калибровки жесткости модели по сравнению с полевыми измерениями для моделирования разрушения склона потребовалась одна упругопластическая фаза, а затем анализ безопасности. Результаты PLAXIS были гораздо более надежными в отношении фактора безопасности и механизма отказа.
В этом проекте Джоди использовалPLAXIS 2D как единый инструмент. Топография и подповерхностные слои были импортированы в формате CAD, а варианты армирования были нарисованы и проанализированы непосредственно в PLAXIS 2D. Для калибровки модели был проведен анализ просачивания, а позже также была учтена инфильтрация дождя. Как и в большинстве своих анализов, Джоди использовал малую деформацию Hardening Soil из-за простоты калибровки параметров жесткости, включая возможность использования общедоступных данных о скорости поперечной волны CPT (предоставленных, например, Геологической службой США). Исключением являются анализы консолидации и разжижения, в которых Джоди использует другие конститутивные модели, предоставляемые PLAXIS 2D, которые больше подходят для этих типов анализа.
Правильное сочетание гибкости и надежных результатов
Джоди доверился PLAXIS 2D еще и из-за возможности проведения быстрого анализа, занимающего 5 минут или меньше, во время встреч с клиентом и предоставления информативных результатов, которые легче визуализировать и которые более точны, чем использование аналитических методов. Джоди также смог при необходимости откалибровать модель, что обеспечило гибкость его рабочего процесса.
Результаты PLAXIS легко понять, и это важно, поскольку они обеспечивают доверие клиентов, особенно в этом проекте, находящемся под пристальным вниманием, связанном со страховым возмещением. Анализ методом конечных элементов обеспечил качество проектирования и объем результатов, которые невозможно было бы получить с помощью других методов расчета с теми же входными данными. Еще одним преимуществом анализа PLAXIS для владельца объекта стала экономия материалов и строительных работ за счет более точной оценки сил в элементах конструкции, особенно потому, что необходимо было учитывать сейсмичность. Это также справедливо, когда доступна CPT для определения геометрии и механического поведения недр, а сложность недр влияет на структурные элементы.
По словам Джоди, эта проблема стабилизации склонов может стать юридическим делом, и PLAXIS необходим для обеспечения хорошего анализа и надежных результатов, к которым можно относиться серьезно.