Комбинаторный метод расчета устойчивости и усиления земляного полотна

• Автор: Ващенко, Геннадий Петрович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Виды поверхностей сдвига и причины обрушения грунтовых массивов

1.1.1 Причины смещения откосов и склонов

1.2 Становление, основы и развитие методов расчета устойчивости откосов

1.3 Методы расчета для простых однородных откосов

1.3.1 Метод вертикальных элементов

1.3.2 Метод расчета по кругу трения

1.3.3 Метод Кульмана

1.3.4 Метод логарифмической спирали

1.4 Методы расчета устойчивости неоднородных откосов
1.4.1 Метод расчета устойчивости г. Крея А. Бишопа
1.4.2 Метод расчета устойчивости откосов К. Терцаги
1.4.3 Способ весового давления .. Чугаева
1.4.4 Расчет устойчивости откосов по методу Г. М. Шахунянца
1.4.5 Метод конечных элементов МКЭ
1.5 Анализ рассмотренных методов расчета устойчивости откосов
1.6 О способах поиска минимального коэффициента устойчивости откосов
1.7 Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМБИНАТОРНОГО МЕТОДА ПОИСКА
МИНИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА УСТОЙЧИВОСТИ
2.1 Формулировка задачи
2.1.1 Модель объекта й метод расчета
2.2 Обоснование двухэтапного метода сеток для генерирования множества поверхностей сдвига
2.2.1 Обоснование множества центров и радиусов кривых поиска
2.2.2 Обоснование шагов поиска i по параметрам кривых и шага разбиения мае
сивов сдвига на отсеки
2.3 Доказательство единственности минимального коэффициента устойчивости
2.4 Вариации прочностных характеристик
2.5 Надежность и достоверность результатов
2.6 Сдвиг по поверхности с формой циклоиды
2.7 Характеристика алгоритма поиска минимальной устойчивости
2.8 Выводы
3. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ НА ПЭВМ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ПРОВЕРКА КОМБИНАТОРНОГО МЕТОДА
3.1 Описание алгоритма комбинаторного метода
3.2 Экспериментальная проверка корректности построения множеств и шагов поис
ка минимальной устойчивости
3.3 Экспериментальный поиск оптимального шага деления массивов на отсеки
3.4 Проверка сходимости и единственности решения
3.5 Сравнение с другими программами
3.6 Оценка реальной трудоемкости метода
3.7 Выводы
4. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОДДЕРЖКА
РЕШЕНИЙ ПО УСИЛЕНИЮ ОТКОСОВ
4.1 Постановка задачи
4.2 Классификация способов усиления откосов
4.3 Модель решения задачи усиления
4.4 Пример расчета вариантов усиления откосов
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Таким методом очевидно должно быть программное обеспечение реализующее весь процесс в автоматизированном режиме, с возможностью диалога расчетчика или ЛПР с компьютером, что означает уже методику решения комплексной задачи, обозначенной выше. Существующие на настоящее время программные разработки указанным требованиям не соответствуют. Решаются отдельные задачи. До сих пор отсутствуют в научной литературе теоретические или экспериментальные доказательства единственности или неоднозначности минимального коэффициента запаса устойчивости откоса земляного полотна в общем случае. Цель диссертационной работы: разработка и обоснование метода автоматизированного расчета устойчивости земляного полотна в плоском случае с его строгой сходимостью к минимальному коэффициенту устойчивости откоса Кт1п при произвольной конфигурации слоев фунта в поперечном сечении тела земляного полотна и его основания. Показать корректность алгоритма поиска поверхности сдвига с минимальным коэффициентом устойчивости откоса по всем параметрам оптимизации, от которых функционально зависит коэффициент. Доказать единственность или неоднозначность минимального коэффициента запаса устойчивости для изотропных и анизотропных поперечников земляного полотна, для обеспечения надежности и достоверности результата расчета в общем случае. Исследовать влияние вариаций физико-механических характеристик фунтов, как инженерно-геологических элементов (ИГЭ), на расчетные значения коэффициента устойчивости, и возможность практического использования результатов этого исследования. Практическую значимость работы представляют: метод расчета устойчивости, реализованный в программе, с двухэтапным алгоритмом поиска основанным на строгих доказательствах существования и единственности минимального коэффициента устойчивости, с автоматизированным проектированием, при недостаточной устойчивости, варианта усиления откоса контрбанкетом, в зависимости от высоты насыпи до трехступенчатого, с определением минимально достаточных прочностных характеристик грунта контрбанкета, с расчетом нового коэффициента устойчивости откоса с контрбанкетом и объема отсыпки контрбанкета , а также вариантов усиления откоса подпорными стенками, с расстановкой через 1м. ЛГТР. В качестве еще одной альтернативы программа позволяет рассчитать варианты усиления неустойчивых откосов геотекстильными материалами, в диалоговом режиме, до решения готового для сравнения с другими вариантами усиления. Таким образом, автоматизировано вырабатываются альтернативы для принятия решений ЛПР и, при разработке усиления, ускоряется и упрощается его детальное проектирование. При необходимости, используя эту программу, можно рассчитать варианты усиления земляного полотна уположением откоса, изменив часть данных о поперечнике. В целом, сервис программы позволяет многократный и удобный диалог проектировщика и компьютера, меняя характеристики фунтов, внешние нафузки, геометрию поперечника и границ слоев, проектируя новое земляное полотно и реконструируя существующее. Исследование по влиянию вариаций прочностных характеристик грунтовна величину коэффициента устойчивости позволяет прогнозировать с определенной вероятностью состояние откосов при сезонных изменениях в грунтах. Найденная поверхность циклоиды, при полученном в поиске минимальном коэффициенте устойчивости, близком справа к допускаемому, позволяет уточнить коэффициент, не становится ли он меньше допускаемого. МПС «Мосжелдорпроект» и «Гипротранспуть» по обсуждению технических заданий к договорам на разработку программного обеспечения для расчетов реконструкции земляного полотна (Москва, -); на научно-технической конференции «Прогресс на железнодорожном транспорте» (Новосибирск, ); на региональной научно-технической конференции к -летию СГУПСа (НИИЖТа) (Новосибирск, ноябрь, ); на кафедральных научных семинарах кафедры «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог» СГУПСа | (НИИЖТа). Публикации: по результатам выполненных исследований опубликовано работ и выполнены в рукописи два научно-технических отчета. Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Общий объем работы 8. Список использованной литературы содержит 1 наименование.