Михаил Григорьевич Зерцалов — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры механики грунтов и геотехники
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Scopus: 6602162286
Mikhail G. Zertsalov — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Soil Mechanics and Geotechnics
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Scopus: 6602162286
Дарья Александровна Силантьева — аспирант, преподаватель кафедры механики грунтов и геотехники
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Daria A. Silantyeva — postgraduate student, lecturer of the Department of Soil Mechanics and Geotechnics
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Введение. Строительство объектов повышенного класса ответственности, в частности, требует передачи высоких значений нагрузок на основание, что нередко достигается посредством свайных фундаментов, заглубляемых в скальные массивы. Расчет их несущей способности включает прогнозирование доли нагрузки, воспринимаемой боковой поверхностью сваи и ее основанием, однако сумма этих значений недопустима, поэтому необходимо точно спрогнозировать доли этих значений. Данный прогноз осложняется разнообразием свойств скальных грунтов, масштабным фактором и сложной работой контакта «свая – массив». Существует несколько методов прогнозирования работы сваи, наиболее распространенный — метод конечных элементов. Цель исследования — выполнение верификации результатов физического и численного моделирования, реализуемого в программном комплексе ZSoil, для последующего более глубокого изучения совместной работы сваи и скального массива.
Материалы и методы. Численное моделирование осуществлялось в программно-вычислительном комплексе (ПВК) ZSoil 3D с учетом фактически полученных характеристик используемых материалов. Для физического моделирования подготовлено три образца, идентичных численной модели, испытанных далее в установке трехосного сжатия.
Результаты. Получены качественные и количественные результаты проведенного моделирования. Качественные результаты — установлено разрушение всего контакта «свая – скальный массив» как на лабораторных образцах, так и в численной модели. Количественно результаты сопоставлялись по графикам зависимости осадки головы сваи от возникающих напряжений.
Выводы. По результатам численного и физического моделирования характер и этапность разрушения системы идентичны, что определено в ходе визуального осмотра образцов и полученных результатов в ПВК. Количественная оценка результатов выполнена в рамках сравнения полученных графиков зависимости осадки головы сваи от напряжений, возникающих в ней. Сопоставление показало максимальное расхождение значений, равное ~ 15 %, что подтверждает применимость ПВК в последующем исследовании системы.
Introduction. The construction of objects of a high class of responsibility, in particular, requires the transfer of high loads to the foundation, which is often achieved through pile foundations buried in rock masses. The calculation of their bearing capacity includes predicting the proportion of the load taken by the side surface of the pile and its base, however, the sum of these values is unacceptable, for this reason it is necessary to accurately predict the proportions of these values. This forecast is complicated by the variety of properties of rocky soils, the scale factor and the complex work of the “pile – rock mass” contact. There are several methods for predicting pile performance, in particular the finite element method. The purpose of this work is to verify the results of physical and numerical modelling implemented in the ZSoil software package (PC),for the subsequent deeper study of the joint work of the pile and the rock mass.
Materials and methods. Numerical modelling was carried out in the ZSoil 3D software-computing complex, taking into account the actually obtained characteristics of the materials used. To carry out physical modelling, three specimens were prepared, identical to the numerical model, and then tested in a triaxial compression installation.
Results. Qualitative and quantitative results of the simulation were obtained. Qualitative results — the destruction of the entire “pile – rock mass” contact was established both on laboratory specimens and in a numerical model. Quantitatively, the results were compared using graphs of the dependence of the settlement of the pile head on the stresses that arise.
Conclusions. Both according to the results of numerical and physical modelling, the nature and stages of destruction of the system are identical to what was established during the visual inspection of the specimens and the results obtained in the PC. A quantitative assessment of the results was carried out by comparing the obtained graphs of the dependence of the settlement of the pile head on the stresses arising in it. The comparison showed a discrepancy in values at the characteristic point corresponding to the complete destruction of the contact, ~ 15 %, which confirms the applicability of the PC in the subsequent study of the system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.