Юрий Сергеевич Меркурьев – ведущий инженер-проектировщик отдела путей и сооружений
Санкт-Петербург
Yury S. Merkuryev – Leading Design Engineer of the Tracks and Structures Department
Saint Petersburg
Алексей Федорович Колос – доктор технических наук, проректор по экономике и информатизации, доцент кафедры «Строительство дорог транспортного комплекса»
Санкт-Петербург
Alexey F. Kolos – Doctor of Engineering, Vice-Rector for Economics and Informatization, Associate Professor of the Road Construction Transport Complex Department
Saint Petersburg
В статье рассмотрена проблема численного моделирования напряженно-деформированного состояния грунтового сооружения с учетом сейсмического воздействия. Целью настоящего исследования является обоснование выбора модели грунта, обеспечивающей корректное моделирование сейсмического воздействия на насыпь железнодорожного пути для последующей разработки мероприятий по повышению сейсмостойкости земляного полотна за счет укладки демпфирующего слоя. На основе анализа графиков зависимости осевой деформации от девиатора напряжений проанализированы основные различия некоторых моделей грунта (линейно-упругой, линейной упруго-идеально-пластической Мора – Кулона, упрочняющегося грунта и упрочняющегося грунта с жесткостью при малых деформациях). Приведены особенности работы моделей грунта в условиях динамического циклического воздействия. Сделаны предположения относительно потенциала каждой из моделей осуществлять затухание колебаний от действия землетрясения. Методом конечных элементов произведено моделирование стандартного стабилометрического испытания для анализа зависимости осевых деформаций от напряжений. Выполнена оценка соответствия полученных расчетных графиков с теоретическими кривыми и данными лабораторных испытаний. Произведено моделирование напряженно-деформированного состояния земляного полотна железной дороги в виде насыпи высотой 15 м из песка средней крупности в ходе сейсмического воздействия различной балльности. Установлено различие результатов расчетов напряженно-деформированного состояния насыпи в рассматриваемых моделях по критериям перемещения основной площадки земляного полотна и напряжений в зоне формирования поверхности скольжения. Доказано, что модель упрочняющегося грунта с жесткостью при малых деформациях наиболее подходит для исследования влияния сейсмического воздействия на напряженно-деформированное состояние земляного полотна железной дороги.
The problem of numerical modeling of the stress-strain state of a soil structure taking into account seismic impact is considered. Justification of the choice of a soil model that ensures correct modeling of seismic impact on a railway embankment for the subsequent development of measures to increase the seismic resistance of the subgrade by using damping layer. Based on the analysis of the graphs of the dependence of axial deformation on the stress deviator,the main differences between some soil models (linear elastic, Mohr-Coulomb, hardening soil and hardening soil with stiffness at small deformations) and the features of their operation under dynamic cyclic impact are analyzed. The stress-strain state of a railway roadbed in the form of a 15 m high embankment made of medium-sized sand was simulated during seismic impacts of varying intensity. The finite element method is used to simulate standard stabilometric and compression tests to analyze the dependence of axial deformations on stresses. The obtained calculation graphs are assessed for compliance with theoretical curves and laboratory test data. The difference in the results of calculations of the stress-strain state of the medium-sized sand embankment in the considered models was established according to the following criteria: displacement of the subgrade surface, stress in the zone of formation of the sliding surface. It was proven that the soil model with stiffness at small deformations is the most suitable among considered for studying the influence of seismic action on the subgrade stress-strain state.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.