• Мы доступны в любое удобное для вас время
  • Адрес: 197342, Санкт-Петербург, пр.Медиков дом 5 БЦ "Карповка"
  •   +7 (812) 309-89-08  +7 (499) 703-31-43

03. Ломаные линии скольжения

03. Ломаные линии скольжения

Полное описание
В данной теме используется модель из руководства №2, демонстрируется выполнение расчетов с использованием ломаных линий скольжения.

Особенности модели:

  • Многослойный откос с прослойкой слабого грунта
  • Поровое давление задано уровнем грунтовых вод
  • Равномерно распределенная внешняя нагрузка
  • Блочный поиск для ломаных линий скольжения
Готовый расчет можно найти в файле Tutorial 03 Non-Circular Surfaces.slim.
Все файлы обучения установлены вместе с программой и доступны из главного меню SLIDE (Файл > Последние папки > Папка руководств).

Модель

Запускаем программу SLIDE и загружаем файл «Tutorial 02 Materials and Loading.slim».
Модель

Настройки поверхности

Выбираем: Поверхности > Настройки поверхности (рисунок 3.1).
Сначала меняем тип поверхности на «Ломаная» в диалоговом окне «Настройки по-верхности».
Для данного типа поверхности скольжения возможно применение нескольких ме-тодов поиска: Блочный поиск, Траектория поиска, Метод глобальной оптимизации и Ав-томатическое уменьшение. Здесь будет рассмотрен метод Блочного поиска.

Для детального изучения остальных методов используйте справку программы.
Диалоговое окно «Настройки поверхности»
Будем использовать настройки «по умолчанию», поэтому нажимаем кнопку «ОК».
Обратите внимание, что сетка центров круглоцилиндрических поверхностей, при-меняемая в методе «Сетка поиска» станет невидимой, поскольку неприменима для поиска ломаных линий.
Нажмите кнопку «Показать все» (F2), чтобы увидеть всю модель.

Блочный поиск

Термин «Блочный поиск» используется в SLIDE.
Массив грунта, смещающийся по нескольким плоскостям, рассматривается как со-вокупность трех блоков. На рисунке 3.2 показаны активный, пассивный и центральный блоки.
Активный, центральный и пассивный блоки
Для проведения блочного поиска в SLIDE пользователю необходимо задать один или более объектов поиска (окно, линия, точка или полилиния). Объекты используются для случайного задания положения вершин поверхностей скольжения.

Для модели с узким слоем слабого грунта оптимальным будет использование опции «Блочный поиск по полилинии». Данная опция работает следующим образом:
  1. Сначала создаются две точки на полилинии, которая задается пользователем.
  2. Ломаная поверхность скольжения будет обязательно проходить через эти две точки по полилинии.
  3. С помощью проектных углов получаем точки пересечения с поверхностью от-коса.
  4. Шаги 1-3 повторяются для необходимого количества линий скольжения.
Добавим полилинию в модель.

Выберем опцию «Добавить полилинию блочного поиска» на панели инструментов или через меню «Поверхности» > «Блочный поиск». Опция на панели инструментов ста-новится активной, только после изменения типа линии скольжения в настройках поверх-ности.

Выбираем «Поверхности» > «Блочный поиск > «Добавить полилинию» и видим следующее диалоговое окно:
Добавить полилинию
В окне предоставляется возможность выбрать способ задания двух точек на поли-линии. Точки могут быть случайно созданы в любом месте (опция «Любой отрезок») или на первом и последнем отрезках или фиксировано в точках начала и конца полилинии.

В большинстве случаев поиск начинать лучше всего с опции «Любой отрезок» для более охватывающего поиска вдоль полилинии. Поскольку данная опция стоит по умол-чанию для двух точек, то просто нажимаем «ОК» в окне.

Зададим точки полилинии. Это можно сделать графически с помощью мыши, но мы воспользуемся командной строкой:

Это можно сделать графически с помощью мыши, но мы воспользуемся командной строкой
Объект теперь добавлен в модель и находится в слабом слое грунта. Обратите вни-мание на стрелки по обе стороны линии. Стрелки представляют собой углы проекции, которые будут использованы для построения пересечений с поверхностью грунта. Углы проекции можно настроить в окне «Настройки поверхности», что мы сделаем позже. Сей-час же используем значения углов по умолчанию.
Полилиния в слое слабого грунта

Больше информации об Объектах Блочного поиска

Вас могло удивить, почему мы использовали опцию «Полилиния блочного поис-ка», при этом создав только один сегмент. Для этого имеется причина:
  • «Полилиния блочного поиска» всегда создает две точки вдоль линии. Линия скольжения затем должна совпадать с полилинией между двух этих точек.
  • В общем случае, когда «Полилиния блочного поиска» состоит из множества ли-нейных сегментов, легко выполнить блочный поиск вдоль нелинейного слоя слабого грунта.
  • «Полилиния блочного поиска» может состоять только из одного линейного сег-мента. Две точки создаются на этом сегменте, что позволяет быстро провести поиск вдоль линейного слоя слабого грунта.

Опция «Полилиния блочного поиска» была специально разработана для упрощения поиска вдоль линейных и нелинейных грунтовых слоев.

При использовании других объектов «Блочного поиска» – «Окно», «Линия» и «Точка» - создается только ОДНА вершина линии скольжения. Даже для объекта «Линия» кривая обрушения не совпадает с линейным отрезком.
Для выполнения идентичного поиска с помощью объекта «Линия блочного поис-ка» вам будет необходимо создать два коллинеарных объекта. Выполнить поиск для не-линейного слоя будет гораздо сложнее (также это можно сделать с комбинированием объ-ектов «Линия» и «Точка» в каждом переломе слабого слоя).

Вы можете использовать любое количество объектов «Блочного поиска» в любых комбинациях.

Вычисление

Прежде чем начать анализировать модель сохраните её под именем «tutorial03.slim».
Выберите «Файл» > «Сохранить как».
Запустите расчет «Анализ» > «Вычисление».

После завершения вычислений в модуле «Интерпретация» отобразятся результаты.
(Для этой модели все линии скольжения будут состоять из трех линейных сегментов, один из которых проходит по объекту «Полилиния»).

Интерпретация

Чтобы увидеть результаты расчетов:
Выберите «Анализ» > «Интерпретация».

Вы увидите следующую картину:

Результаты «Блочного поиска» (5000 линий скольжения)
По умолчанию линия скольжения с наименьшим коэффициентом устойчивости по методу Бишопа.

Также обратите внимание на облако точек над откосом. Для расчетов ломаных ли-ний скольжения эти точки создаются автоматически и используются как центры при вы-числении моментов. Точка центра создается для КАЖДОЙ ломаной линии скольжения по координатам линии и представляет собой центр аппроксимированной вписанной окружности.

Минимальный коэффициент устойчивости по Бишопу составляет 0.762, для срав-нения Ку с использованием круглоцилиндирической линии скольжения, полученный в предыдущем руководстве, составил 0.798.
Как и ожидалось для этой модели «Блочный поиск» нашел поверхность с меньшим коэффициентом устойчивости. В данном случае, ломаная линия скольжения лучше учи-тывает слабый слой, чем круглоцилиндрическая.

В панели инструментов выберите метод Янбу и сравните полученный коэффициент устойчивости по этому методу и критическую линию скольжения. В данном случае, разница в результатах, полученных по двум методом, не значительна.

Выберите опцию «Все поверхности» из меню «Данные».

ВНИМАНИЕ: опция «Критические поверхности», используемая в предыдущем ру-ководстве, для ломаных линий скольжения не используется.

Поверхности, созданные в «Блочном поиске», показаны на модели. Цвета линий скольжения и точек центров соответствуют коэффициентам устойчивости, расшифрован-ным в легенде в левой части экрана.
Вывод всех линий скольжения для текущего профиля
Воспользуемся опцией «Фильтрация поверхностей», чтобы вывести на экран толь-ко поверхности с Ку < 1.0.
Выберите опцию «Фильтрация поверхностей»   из меню «Данные».

В диалоговом окне выберите опцию «Поверхности с коэффициентом запаса ме-нее…», введите «1» и нажмите «Выполнено».
Фильтр

Как Вы можете видеть, для данной модели существует достаточно большое коли-чество призм обрушения, находящихся в неустойчивом состоянии. Рассматриваемая насыпь определенно нуждается в усилении или оптимизации профиля.
Линии скольжения с коэффициентом устойчивости менее 1.0

Перейдите обратно к показу всех поверхностей нажатием на кнопку «Все поверхности» Без-имени-22.jpg

Вывод графика

Добавление и вывод графиков по запросам осуществляется по аналогии с кругло-цилиндрическими поверхностями (описано в руководстве 02). Кратко состоит в следую-щем:
- выбираем «Вывод графика»  Без-имени-23.jpg на панели инструментов. SLIDE автоматически создает запрос для критической линии скольжения и выводит на экран окно «Вывести данные отсеков».

Выберите &laquo;Сцепление основания&raquo; из списка &laquo;Первичные данные&raquo;, нажмите &laquo;Со-здать график&raquo;.

Выберите «Сцепление основания» из списка «Первичные данные», нажмите «Со-здать график».

График будет создан. Как Вы можете видеть, на графике показаны величины удельного сцепления двух заданных грунтов (28.5 и 0). Нулевое сцепление слабого грунта действует на большем протяжении линии скольжения.
Сцепление основания для критической линии скольжения
Щелкните правой кнопкой мыши по графику выберите «Изменить данные вывода» из всплывающего меню. Вы снова увидите диалоговое окно «Вывести данные отсеков».
Для вывода «Угла внутреннего трения основания» необходимо выбрать в списке «Первичные данные» «Угол наклона основания отсека», затем поставить галочку «Вто-ричные данные» и в ниспадающем списке выбрать искомые данные.
&laquo;Вторичные данные&raquo;

Графики угла наклона и угла внутреннего трения основания отсека

Второй график на рисунке 3.8 показывает значения угла внутреннего трения осно-вания для двух грунтов (20 и 10 градусов). Практически по всей длине линии скольжения действует угол внутреннего трения слабого слоя.

Закроем модуль «Интерпретация» и вернемся к модулю создания модели: «Ана-лиз» > «Моделировщик».

Модель

Выбираем «Настройки поверхности» из меню «Поверхности» (или из всплываю-щего меню, появляющегося по щелчку правой кнопки мыши).
В диалоговом окне введите для левого угла проекции 125 и 155, а для правого – 25 и 55 (начало и конец соответственно). Нажмите «ОК».
Обратите внимание, что из точек начала и конца полилилинии теперь выходят по две стрелки, обозначающие начало и конец поиска.
Обратите внимание, что из точек начала и конца полилилинии теперь выходят по две стрелки, обозначающие начало и конец поиска.

СОВЕТ: Углы проекции измеряются против часовой стрелки от положительного направления оси абсцисс. Если Вы не уверены в правильности задания углов, то можно нажать кнопку «Применить» и посмотреть результат не закрывая диалоговое окно.

Вычисление

Запустите расчет «Анализ» > «Вычисление».

Вы увидите окно-сообщение. Сохраните изменения в файле, и SLIDE приступит к расчетам. После завершения, в модуле «Интерпретация» отобразятся результаты.

Интерпретация

Чтобы увидеть результаты расчетов:
Выберите «Анализ» > «Интерпретация».

Вы увидите следующую картину:
Результаты &laquo;Блочного поиска&raquo; (5000 поверхностей)
Коэффициент устойчивости по Бишопу теперь составляет 0.704.
Задав диапазон для углов проекции, мы получили линию скольжения с меньшим коэффициентом устойчивости.
Выведем все проанализированные поверхности из меню «Дата»  .

Обратите внимание, что цвета линий и центров соответствуют значениям коэффи-циента устойчивости, показанным в легенде в левой части рабочего экрана.

Теперь выберите метод Янбу из панели инструментов:
  • Коэффициенты устойчивости, раскрашенные также как и линии скольжения и центры, изменились при смене метода.
  • Как мы видели ранее, критические поверхности для разных методов не обязатель-но совпадают. Однако, в данном случае, методы Бишопа и Янбу определили одну и ту же линию скольжения.
Теперь давайте рассмотрим еще один метод поиска SLIDE – опцию «Оптимизация поверхностей». Вернемся к модулю создания модели: «Анализ» > «Моделировщик».

--18.jpg

Оптимизация поверхностей

Данная опция является еще одним эффективным инструментом поиска в SLIDE. Она позволяет продолжить поиск меньшего коэффициента устойчивости, используя ре-зультаты «Блочного поиска» как начальные условия.
  1. В диалоговом окне «Настройки поверхности» поставьте галочку у пункта «Оп-тимизация поверхностей».
  2. Перезапустите расчет.
  3. Вы увидите, что оптимизация позволит найти новую критическую линию сколь-жения с меньшим коэффициентом устойчивости, который по методу Бишопа составит 0.667.
  4. Обратите внимание, что оптимизированная линия скольжения по низу захваты-вает слой слабого грунта целиком и включает дополнительный линейный сегмент из-за вставки вершин во время процесса оптимизации.
Результаты оптимизации

Случайное создание поверхностей

Важно помнить, что «Блочный анализ» зависит от случайных чисел для генерации поверхностей:
  • случайно задаются вершины линии скольжения с помощью объектов «Блочного поиска»;
  • случайно задаются углы проекции.
Однако, если вы проведете перерасчет, то получите тот же самый результат. При-чина в том, что мы использовали опцию «Псевдо-случайный» анализ (Настройки проекта > случайные числа).

&laquo;Псевдо-случайный&raquo; анализ (Настройки проекта > случайные числа).

«Псевдо-случайный» анализ подразумевает, что хотя случайные числа использу-ются для генерации линий скольжения, ТЕ ЖЕ САМЫЕ ПОВЕРХНОСТИ БУДЕТ СОЗДАВАТЬСЯ КАЖДЫЙ РАЗ ПРИ ПЕРЕРАСЧЕТЕ, поскольку один и тот же подход при-меняется для генерации случайных чисел.

Комментарии (0)


Ваше имя:

Электронная почта:

Комментарий :