Рассматриваются вопросы, возникающие при анализе метода снижения прочности, используемого для расчета устойчивости грунтовых откосов. В качестве инструмента исследования использована компьютерная программа FEA, в которой формализован метод построения наиболее вероятной линии скольжения и вычисления коэффициента запаса устойчивости, основанный на анализе напряженного состояния грунтового массива (В. К. Цветков, 1977, 1979). Показано, что на результаты вычислений существенно влияют размеры расчетных схем метода конечных элементов и степень их дискретизации. От этих показателей существенным образом при всех прочих равных условиях зависят численные значения напряжений и перемещений в точках исследуемой области. Кроме того, изменение (увеличение или уменьшение) численных значений физико-механических характеристик (сцепления и угла внутреннего трения) слагающего грунта влечет за собой изменение жесткости исследуемого массива – численных значений коэффициента бокового давления и модуля деформации, что также влияет на напряженно-деформированное состояние приоткосной области и, следовательно, на конечный результат. Игнорирование этих обстоятельств оказывает влияние на степень достоверности результатов, получаемых с помощью методов численного анализа напряженно-деформированного состояния грунтового массива, в том числе метода снижения прочности. Существующие вычислительные комплексы не предусматривают каких-либо процедур, позволяющих нивелировать влияние перечисленных выше факторов. В связи с этим необходимо исследовать степень их влияния на получаемый результат и, если потребуется, разработать процедуры нивелирования этого влияния.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Строительство
Как отмечают многие исследователи, совместное использование SRM и MKЭ обладает существенными преимуществами перед классическими методами расчета устойчивости [14–16], так как свободно от присущих последним множеств порой некорректных допущений о форме линии скольжения, дискретизации призмы обрушения, взаимодействии блоков и др. Кроме того, данные методы могут использоваться для неоднородных откосов сложной геометрии при нетривиальных граничных условиях и условиях нагружения; учитывают практически все прочностные и деформационные свойства слагающих грунтов. Аналогичными достоинствами обладают и методы расчета, основанные на анализе напряженного состояния приоткосной области при помощи MKЭ и методов теории функций комплексного переменного [17–19] ([17, 18] применимы только для однородных откосов).
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Zienkiewicz O. C., Humpheson C., Lewis R. W. Associated and non-associated visco-plasticity and plasticity in soil mechanics. Geotechnique. 1975;25(4):671-689. https://doi.org/10.1680/geot.1975.25.4.671
2. Duncan J. M. State of the art: limit equilibrium and finite-element analysis of slopes. Journal of Geotechnical Engineering. 1996;122:577-596. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1996)122:7(577)
3. Grifiths D. V., Lane P. A. Slope stability analysis by finite elements. Geotechnique. 1999;49(3):387-403. https://doi.org/10.1680/geot.1999.49.3.387
4. Matsui T., San K. C. Finite element slope stability analysis by shear strength reduction technique. Soils and Foundations. 1992;32(1):59-70. https://doi.org/10.3208/sandf1972.32.59
5. Zhao S. Y., Zheng Y. R., Zhang Y. F. Study on slope failure criterion in strength reduction finite element method. Rock and Soil Mechanics. 2005;2:332-336.
6. Проблемы Волго-Каспия. Труды Ноябрьской сессии 1933 года. Ленинград: Издательство Академии наук СССР; 1934. Т. 1. 628 с. URL: https://archive.org/details/problemyvolgokaspijal1934trudyno61/page/n5/mode/2up
7. Чугаев Р. Р. Расчет устойчивости земляных откосов и бетонных плотин на нескальном основании по методу круглоцилиндрических поверхностей обрушения. Москва, Ленинград: Госэнергоиздат; 1963. 144 с. URL: https://djvu.online/file/lns7g03ILCqIb
8. Coulomb C. A. Essai sur une application des regles des maximis et minimis a quelquels problemesde statique relatifs, a la architecture. In: Mémoires de mathématique et de physique. Paris: De l’Imprimerie Royale; 1776. Vol. 7. P. 343-387.
9. Coulomb C. A. Application des riles de maximus et minimis a quelques problemes de statique relatifs a L`architecture. In: Memories de savants strangers de L`Academie des sciences de Paris. Paris; 1773. 233 p.
10. Diederichs M. S., Lato M., Hammah R. E. Quinn P. Shear strength reduction approach for slope stability analysis. In: Rock Mechanics: Meeting Society’s Challenges and Demands. 2007. P. 319-327. https://doi.org/10.1201/NOE0415444019-c39
11. Duncan J. M. Chang C. Y. Nonlinear analysis of stress and strain in soils. In: Proceedings of the American society of civil engineers. 1970;96(SM5):1629-1653.
12. Matsui T., San K.-C. Finite element slope stability analysis by shear strength reduction technique. Soils and Foundations. 1992;32(1):59-70. https://doi.org/10.3208/sandf1972.32.59
13. Xu W. Y., Xiao W. Study on slope failure criterion based on strength reduction and gravity increase method. Yantu Lixue/Rock and Soil Mechanics. 2007;28(3):505-511.
14. Bishop A. W. The use of the slip circle in the stability analysis of slopes. Geotechnique. 1955;5(1):7-17. https://doi.org/10.1680/geot.1955.5.1.7
15. Morgenstern N. R., Price V. E. The analysis of the stability of general slip surface. Geotechnique. 1965;15(1):79-93. https://doi.org/10.1680/geot.1965.15.1.79
16. Spencer E. A method of analysis of the stability of embankments assuming parallel inter-slice forces. Geotechnique. 1968;18(3):384-386. https://doi.org/10.1680/geot.1968.18.3.384
17. Цветков В. К. Расчет рациональных параметров горных выработок: справочное пособие. Москва: Недра; 1993.
18. Цветков В. К. Расчет устойчивости откосов и склонов. Волгоград: Нижне-Волжское кн. из-во; 1979. 238 с.
19. Богомолов А. Н. Расчет несущей способности оснований сооружений и устойчивости грунтовых массивов в упругопластической постановке. Пермь: ПГТУ; 1996. 149 с. https://elibrary.ru/reijbz
20. Sarkar S., Chakraborty M. Stability analysis for two-layered slopes by using the strength reduction method. Geo-Engineering. 2021;12:24. https://doi.org/10.1186/s40703-021-00153-4
21. Богомолов А. Н., Богомолова О. А., Редин А. В., Ушаков А. Н. FEA. Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015617889. 23 июля 2015 года. URL: https://vgasu.ru/upload/files/patent/2015_sv2015617889.pdf
22. Xiao S., Guo W. D., Zeng J. Factor of safety of slope stability from deformation energy. Canadian Geotechnical Journal. 2018;55(2):296-302. https://doi.org/10.1139/cgj-2016-0527
23. Ekanayake J. C., Phillips C. J. A method for stability analysis of vegetated hillslopes: an energy approach. Canadian Geotechnical Journal. 1999;36(6):1172-1184. https://doi.org/10.1139/t99-060
24. Xiao S., Yan L., Cheng Z. A method combining numerical analysis and limit equilibrium theory to determine potential slip surfaces in soil slopes. Journal of Mountain Science. https://doi.org/https://dx.doi.org/10.1007/s11629-011-2070-2
25. Bogomolov A. N., Bogomolova O. A., Potapova N. N., Soloviov A. V., Ethevski A. V., Babahanov B. S. Energy method for calculating the stability of loaded slopes. In: The mutual activities of the local executive power and municipalities in the preparation of the people, economy and environment for the protection. Baku, November 15-16, 2011. Р. 122-124.
26. Ushakov A. N., Bogomolov A. N., Bogomolova O. A. Calculation of slopes stability based on the energy approach. In: Challenges and innovations in geotechnics. Paris; 2013. Vol. 1. P. 2145-2148.
27. Леханова К. В., Новодзинский А. Л. Сравнение численных и аналитических методов расчета устойчивости грунтовых откосов. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2011;(1):45-50. https://elibrary.ru/ojhlsp
28. Крей Х. Теория давления земли и сопротивления грунтов нагрузке. Москва, Ленинград: Гос. научно-техническое изд-во строительной индустрии и судостроения; 1932. 294 с.
29. Terzaghi K. The mechanics of, shear failures on clay slopes and the creep of retaining walls. Public Roads. 1929;10(10):177-192. (In Germ.)
30. Черняев В. Ф. К определению коэффициента бокового давления покоя. В сб.: Основания и фундаменты. Сборник № 2. Воронеж: ВИСИ; 1975. С. 79-93.
31. Jaky J. The coefficient of earth pressure at rest. Journal of the Society of Hungarian Architects and Engineers. 1944;78:355-358. (In Hung.).
32. Флорин В. А. Основы механики грунтов. Том 1. Общие зависимости и напряженное состояние оснований сооружений. Москва, Ленинград: Госстройиздат; 1959. 360 с. URL: https://djvu.online/file/oI0zwnmwaBC3E
33. Hartmann F. Die berechnung das Ruhedruck in Rohasionslosen Boden bei waagerechter Oberflache. Bautechnick. 1967;44(11):382-385. (In Germ.)
34. Franke E. Ruhedruck in Ruhasionslosen Boden in ebenen Fall. Bautechnick. 1967;44(2):42-47. (In Germ.)
35. Berger Y. Der Ruhedruck in der Praxis. Bauingenering. 1966;(3). (In Germ.)
36. Пузыревский Н. П. Фундаменты. Ленинград: ГНТИ Госстройиздат; 1934. 516 с.
37. Бартоломей Л. А., Богомолова О. А., Гейдт В. Д., Гейдт А. В. Сопоставление величин расчетного сопротивления грунтового основания ленточного фундамента, полученных разными методами. Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2023;(3-4):5-14. URL: https://vgasu.ru/upload/files/112023/sa_3-4_92.pdf
38. Богомолов А. Н., Вихарева О. А., Шиян В. И. К вопросу о минимальных значениях коэффициента бокового давления грунтов. Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2007;(7):6-11. URL: https://vgasu.ru/upload/files/science/sia-7-26.pdf
39. Mayne P. W., Kulhawy F. H. Kо-OCR Relationships in Soil. Journal of the Geotechnical Engineering Division. 1982;108(6):851-872. https://doi.org/10.1061/AJGEB6.0001306
40. Gu Y., Yuan Y., Xue K., Yin Y., Lu S. Jiang X. A novel strength reduction method for a slope stability assessment based on a finite element method. Processes. 2024;12(10):2273. https://doi.org/10.3390/pr12102273
41. Kadakci Koca, T., Koca, M. Y. Comparative analyses of finite element and limit-equilibrium methods for heavily fractured rock slopes. Journal of Earth System Science. 2020;129:49. https://doi.org/10.1007/s12040-019-1314-3
42. Liu F. Stability analysis of geotechnical slope based on strength reduction method. Geotechnical and Geological Engineering. 2020;38:3653-3665. https://doi.org/10.1007/s10706-020-01243-3
43. Karthik A. V. R., Manideep R., Chavda J. T. Sensitivity analysis of slope stability using finite element method. Innovative Infrastructure Solutions. 2022;7:184. https://doi.org/10.1007/s41062-022-00782-3
Выпуск
Другие статьи выпуска
Цифровая трансформация городов является приоритетной задачей, оцениваемой через рейтинги цифровой зрелости. Однако существующие подходы часто фрагментарны и не образуют единой системы управления, что препятствует достижению лидирующих позиций в рейтингах. На основе системного подхода, сценарного планирования и организационного проектирования разработана организационно-управленческая модель, базирующаяся на принципах управления на основе данных (Data-Driven). Проведен анализ текущих позиций города Тюмени в федеральных рейтингах Минцифры и Минстроя РФ. Предложена трехуровневая архитектура управления, интегрирующая Стратегический совет (цели и KPI), Центр управления данными (аналитика) и Рабочий комитет (реализация проектов). Спроектирована архитектура единого городского портала «Smart City Тюмень» как ядра цифровой экосистемы, обеспечивающего сбор данных, обратную связь с горожанами и интеграцию сервисов. Определена роль Тюменского индустриального университета в модели как центра экспертизы, кадрового ресурса и площадки для пилотирования. Показано, что предложенная модель позволяет перейти от разрозненных технологических решений к целостной, самообучающейся системе управления и может быть масштабирована на другие муниципалитеты. Разработанная модель создает основу для системного управления цифровой трансформацией города и достижения целевых показателей в федеральных рейтингах.
Технологические риски при производстве сухих строительных смесей могут приводить к появлению брака. Целью статьи являлась оценка таких рисков и управление ими для снижения процента брака готовой продукции. Рассмотрено влияние качества сырья и состояние технологического процесса производства на вероятность появления брака. Проанализированы сухие смеси CemPLAST, Бундес Короед Б2, Бундес Короед С3 предприятия New MIX (г. Пенза), для которых использовалось различное сырье – цемент Сенгилеевский ЦEM I 42.5Б и Haldenberg CEM I 42.5N. Установлено, что снижению риска появления брака сухих строительных смесей способствует применение в рецептуре цемента, характеризующегося меньшей вариабельностью показателя активности. Показана обеспеченность качества сухих строительных смесей при различном соотношении среднеквадратичного отклонения в поле допуска. Приведены значения рисков производителя и потребителя в зависимости от состояния технологического процесса производства сухих строительных смесей при нестабильном и невоспроизводимом процессе – 0.195847 и 0.139404 соответственно. Разработана карта оценки рисков производства сухих строительных смесей, где каждый этап производства сухих строительных смесей проанализирован с точки зрения вероятности и тяжести последствий риска (оценивались по пятибалльной шкале), рассчитаны уровни рисков, а также предложены меры по управлению рисками. Установлено, что наибольшая тяжесть последствий связана с приемкой (высокая – 4 балла), дозированием (критическая – 5 баллов) и смешиванием компонентов (высокая – 4 балла). Количественная оценка значений уровней рисков для этих этапов составила от 8 до 10 (средний уровень).
Устойчивое повышение температур в арктических регионах, особенно вблизи расположения прибрежных инфраструктурных объектов, ведет к оттаиванию многолетнемерзлых грунтов и существенно повышает вероятность возникновения рисков при эксплуатации объектов. Особенно опасным является снижение несущей способности фундаментов даже при незначительном повышении температуры грунта на несколько градусов Цельсия, что может привести к деформациям и авариям. Согласно исследованиям, при повышении температуры многолетнемерзлых грунтов с –3 до –0.3 °C несущая способность свай снижается в 5 раз. Это обуславливает необходимость разработки и внедрения превентивных мер по усилению оснований зданий и сооружений в криолитозонах. Анализ исторических данных, включая показатели среднегодовых температур по различным метеостанциям, выявил, что глобальное потепление в Северном регионе началось с середины 1970-х годов. C 2015 по 2025 г. среднегодовые температуры поднялись до рекордных значений. Помимо повышения температуры наблюдается увеличение количества и экстремальности атмосферных осадков, особенно в виде снега, что способствует росту снежного покрова и усложняет эксплуатацию транспортных и инженерных систем. Анализ конструктивно-технологических решений, применяемых в разные годы при строительстве транспортной инфраструктуры на территории распространения многолетнемерзлых грунтов, выявил потребность в развитии новых технологий и реализации адаптационных мер для обеспечения безопасной эксплуатации инфраструктуры в условиях ускоряющегося изменения климата Арктики.
Цель исследования – сравнение подходов к количественной вероятностной оценке устойчивости однородного склона методом Монте-Карло с использованием стандартного инженерного программного обеспечения и расширенного статистического анализа, а также оценка влияния выбора закона распределения на итоговый расчет вероятности обрушения. Методы. В качестве базового инструмента использован программный комплекс GeoStudio для детерминированного и вероятностного расчета коэффициента устойчивости FS четырьмя методами (Феллениуса, Бишопа, Янбу, Моргенштерна – Прайса). Для углубленного анализа реализовано моделирование по методу Моргенштерна – Прайса с помощью надстройки @RISK в MS Excel. Статистическая обработка результатов и идентификация законов распределения выполнены с использованием языка программирования R (пакет fitdistrplus), в том числе с применением графика асимметрии – эксцесса Каллена – Фрея.
Результаты. Статистический анализ эмпирического распределения коэффициента устойчивости выявил его положительную асимметрию и близость к распределениям экспоненциального типа (Вейбулла, гамма и т. д.). Аппроксимация данных распределением Вейбулла приводит к значению вероятности обрушения, в 33.8 раза превышающему оценку, полученную в предположении о нормальном распределении FS.
Выводы. Стандартные инженерные программы обладают ограниченным набором функций для адекватного вероятностного анализа. Без дополнительной статистической валидации их использование может привести к грубой недооценке риска из-за необоснованного предположения о нормальном законе распределения коэффициента устойчивости. Для корректной оценки вероятности обрушения необходим этап идентификации эмпирического распределения коэффициента устойчивости с использованием специализированного статистического инструментария. При моделировании устойчивости склонов рекомендовано рассматривать асимметричные распределения (Вейбулла, логнормальное).
Создание комфортной и доступной городской среды, ориентированной на маломобильные группы населения, и развитие садово-парковых территорий как элементов зеленой реабилитации является сегодня актуальным. Исследование основано на комплексном подходе, включающем натурное обследование на примере экопарка Затюменского (г. Тюмень), оценку доступности лесопарковых территорий по основным критериям по пятибалльной шкале и социологический опрос 125 респондентов, представляющих ключевые группы пользователей из числа маломобильных групп населения. Результаты обследования выявили смешанную картину: средний балл доступности составил 3.8 при наличии сильных сторон (транспортной доступности, освещения) и критических дефицитов (недостаточной развитости инклюзивной и сервисной инфраструктуры). Данные опроса подтвердили наличие устойчивых барьеров, ограничивающих продолжительность и комфорт пребывания маломобильных групп населения на территории экопарка. Теоретико-методологическую основу исследования составляет синтез положений теории восстановления и направленного внимания (ART), теории снижения стресса (SRT) и принципов экотерапии. На основе выявленного противоречия между высоким природно-реабилитационным потенциалом территории и низким уровнем инфраструктурной адаптации сформулированы принципы и проектные предложения по ландшафтной трансформации экопарка, предусматривающие формирование непрерывной безбарьерной дорожно-тропиночной сети, создание сенсорного реабилитационного маршрута, развитие адаптированных зон отдыха и реабилитационно-терапевтических площадок, а также внедрение системы инклюзивной навигации и сервисной инфраструктуры. Полученные результаты могут быть использованы при разработке проектов адаптации и развития аналогичных рекреационных территорий.
Проведен количественный анализ улично-дорожной сети полуострова Макао (Китай) и доступности городских парков посредством методов пространственного синтаксиса с использованием трех ключевых показателей: глобальной интеграции, локальной интеграции и плотности аттрактивности. Результаты следующие: городские парки в центральной части полуострова Макао обладают довольно высокими показателями глобальной интеграции. Также хорошую доступность, как правило, имеют парки, расположенные вблизи исторического центра. В городских парках с высокой локальной интеграцией внутренняя сеть путей четкая, они насыщены разнообразными ландшафтными узлами, тогда как причина низкой локальной интеграции заключается в том, что внутренние пути таких парков ограничены из-за рельефа и способов примыкания к улицам. Анализ плотности аттрактивности показал: под влиянием различных культурных контекстов городские парки находятся в сильно различающейся городской ткани. Одновременно с этим, согласно результатам анализа внутренней структуры городских парков Макао, их ландшафтная структура представляет собой комплексное образование, состоящее из трех компонентов – материальной формы, поведенческих функций и культурной символики. Разработана стратегия оптимизации городских парков по модели «осевое планирование – транспортная конфигурация – переосмысление ценностной структуры», направленная на повышение ландшафтной ценности.
Издательство
- Издательство
- ТИУ
- Регион
- Россия, Тюмень
- Почтовый адрес
- 625000, Тюмень, Володарского, 38
- Юр. адрес
- 625000, Тюмень, Володарского, 38
- ФИО
- Клочков Юрий Сергеевич (И.о. ректора)
- E-mail адрес
- general@tyuiu.ru
- Контактный телефон
- +7 (345) 2283670