Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ .5
1Л. О проблеме изучения поведения грунтовых сред под действием
ВЗРЫВНЫХ НАГРУЗОК
1.2. Обзор моделей деформирования грунтовых сред , — 8
1.3. Исследования взаимодействия волн в грунтах с элементами конструкций. 16
1.4. Выводы из обзора. Цели и задачи диссертационной работы.
Научная новизна. Практическая ценность 20
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА НЕЛИНЕЙНЫХ ДВУМЕРНЫХ ЗАДАЧ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВНЫХ ВОЛН С ПОДЗЕМНЫМИ ТРУБОПРОВОДАМИ. „С. „. 22
2.1. Уравнения динамики грунта в Лагранжевых координатах 22
2.2. Условия контакта трубных оболочек с грунтом и жидкостью. Граничные условия 26
2.3. Широкодиапазонные уравнения состояния грунтовых сред при динамическом нагружении
2.3.1. Уравнения состояния типа С.С. Григоряна 28
2.3.1.1. Ударная адиабата, упругий и упруго пластический участок 28
2.3.1.2. Кривые объемной разгрузки 31
2.3.1.3. Кривые предельного состояния для сдвигового деформирования 32
2.3.2. Релаксационные уравнения состояния ., 33
2.3.2.1. Уравнения упруго пластически-релаксационной модели 33
2.3.2.2. Вопросы определения релаксационных констант и функций 35
2.3.3. Уравнения состояния для мерзлых. грунтов... 36
2.3.3.1. Особенности УРС для мерзлых грунтов 37
2.3.3.2. Выбор констант и функций для уравнения состояния мерзлого грунта 37
2.4. Моделирование процесса взрыва в фунте 41
3. ЧИСЛЕННЫЕ СХЕМЫ И АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 43
3.1. Вариационно-разностный метод 43 .
3.2.Реализация УРС грунтов типа С,С. Григоряна 49
3.3. Разностные соотношения модели релаксационных УРС 51
3.4. Программная реализация в ППП «Динамика-1» и «Динамика-2» 53
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОКОДИАПАЗОННЫХ УРС НА ЗАДАЧАХ О ВЗРЫВЕ В МЯГКОМ ГРУНТЕ 58
4.1. Влияние параметров в УРС типа Григоряна
4.2. Влияние релаксационных свойств грунта
4.2.1. Исследование свойств упругопластически-релаксационной модели грунта .,,. 63
4.2.2. Влияние релаксационных свойств грунта на параметры взрывных волн 65
4.2.3. Сравнение с экспериментальными данными Замышляева Б.В., ЕвтереваЛ.С , 68
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ В МЕРЗЛОМ ГРУНТЕ 69
5.1. Сферический взрыв в мерзлом фунте. 69
5-І. 1. Экспериментальные исследования Г.М.Ляхова 69
5.1.2, Оценка влияния констант модели грунта и вязкостных свойств на результаты расчетов 70
5.2. Сферический взрыв в слоистом (мерзлый-немерзлый) грунте 78
52.1. Численные исследования по подбору фазового состава для талого фунта 78
5.2.2. Расчет перехода взрывной волны из мерзлого в немерзлый фунт... 79
5.2.3. Расчет перехода взрывной волны из немерзлого в мерзлый фунт... 83
5.3. Двумерная задача о взрыве в мерзлом и слоистом фунте с учетом влияния свободной поверхности — 85
5.3.1. Особенности численного моделирования 85
5.3.2. Влияние свободной поверхности 87
5.3.3. Совместное влияние свободной поверхности и слоя не мерзлого фунта 90
6. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВНЫХ ВОЛН С ПОДЗЕМНЫМИ ТРУБОПРОВОДАМИ 93
6.1. Взаимодействие трубопровода с продольной волной в упругой среде... 93
6.2. Взаимодействие трубопровода с поперечной волной в упругой среде 98
6.3. Взаимодействие трубопровода с продольной волной с учетом засыпки... 103
6.4. Взаимодействие трубопровода с упругопластической волной 107
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 111
8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение к работе
Исследование- процессов- воздействия взрывных воли на подземные объекты, в частности , представляет интерес в связку с широким—кругом — приложений в инженерной сейсмологии, геофизике, строительстве. Взрыв, в грунте сопровождается возникновением и распространением в среде нелинейных волновых процессов. Воздействие образующихся волн на подземные трубопроводы другие объекты приводит, с одной стороны» к необходимости изучения действия взрыва ВВ на грунты как особого динамического процесса, а с другой, к исследованию свойств самих, грунтов :при динамических нагрузках. Решение задач взаимодействия взрывных волн с подземными трубопроводами осложняется дополнительными трудностями, связанными с постановкой адекватных граничных условий на участках і границ: контактного взаимодействия. Необходимо также учитывать реальные условия """залегания трубопроводов, которые обычно располагаются в траншеях, заполняемых , .грунтом с иными физико-механическими свойствами относительно основной среды. —Перечисленные факторы могут оказывать значительное влияние на процесс динамического деформирования трубопровода.
Для исследования поведения грунтовых сред под действием взрывных нагрузок применяются как экспериментальные, так и теоретические методы. Решение проблемы динамического воздействия грунтовых сред на элементы конструкций требует привлечения сложного математического аппарата для совместного интегрирования уравнений динамики среды и преграды. Наиболее полно реальные условия нагружения и нелинейные эффекты деформирования при решении начально-краевых задач взаимодействия элементов конструкций с различными средами могут быть учтены при использовании численных методов. Широкое распространение численных методов при моделировании последствий взрывных процессов на трубопроводы, фундаменты и другие подземные сооружения приводит к необходимости оснащения этих методов достоверными моделями деформирования грунтовых сред и материальными и функциями.
Учитывая вышесказанное, исследования процессов воздействия волн в грунтовых средах на подземные трубопроводы при различных условиях контакта трубопроводов и окружающей среды и с учетом реальных условий залегания являются актуальными. В этой связи необходима разработка численных методик и уравнений состояния грунтовых сред, позволяющих проводить оценку волновых полей как вблизи, так и вдали от источника возмущения.
