Введение к работе
Актуальность работы. Склоны характеризуются выходом на дневную поверхность слоев геологической среды. Это определяет сложный характер распределения в окрестности склона амплитуд техногенных или сейсмических колебаний, распространяющихся в грунтовом массиве. Закономерности воздействия этих волн на массивные объекты, расположенные на поверхности подобной структуры, практически не изучены.
Исследования в этом направлении, в основном, связаны с изучением оползневых склонов при статическом воздействии на базе экспериментальных и теоретических методов. Причем теоретические методы связаны с введением упрощенных соотношений, в основе которых лежат эмпирические формулы, позволяющие существенно упростить расчетную схему (модель). Более точные расчеты, основанные на решении сложных краевых задач механики сплошной среды, появились в последнее время на базе использования программных комплексов, реализующих метод конечных элементов (МКЭ). Однако использование подобных программных комплексов при моделировании динамических процессов в грунте требует дополнительного обоснования и связано с большими сложностями.
В связи с этим становится актуальным исследование характеристик статического и динамического взаимодействия массивных поверхностных объектов, расположенных вблизи береговых террас, с грунтом.
Цель диссертационной работы - исследовать особенности динамического взаимодействия массивных поверхностных объектов, расположенных вблизи (или на) береговых склонов, при различном направлении распространения волн от техногенного или сейсмического источника колебаний в грунтовом массиве.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить различные подходы и методы к решению модельных задач динамики системы "массивный объект - грунт";
построить и обосновать МКЭ алгоритм расчета характеристик динамического взаимодействия с грунтом поверхностных массивных объектов, расположенных вблизи береговых склонов различной структуры;
провести расчеты перемещений в грунте различного строения при наличии и отсутствии берегового склона при нестационарном воздействии;
провести расчет особенностей динамического НДС системы "массивный объект - грунт" вблизи берегового склона при различном направлении распространения техногенных или сейсмических колебаний;
выявить основные особенности динамического взаимодействия массивных поверхностных объектов, расположенных вблизи (или на) береговом склоне, при различном направлении распространения волн от техногенного или сейсмического источника колебаний в грунтовом массиве.
Научную новизну работы составляют:
разработка и обоснование расчетного МКЭ алгоритма для анализа характеристик динамического воздействия на массивный объект, расположенный вблизи берегового склона, техногенных или сейсмических колебаний , распространяющихся в грунте;
исследование основных закономерностей распределения волновых полей в структуре, включающей в себя береговой склон, с различным соотношением механических характеристик слоев;
проведение численного эксперимента, нацеленного на выявление закономерностей распределения напряжения под фундаментом объекта, обусловленных наличием склона и соотношением жесткостей его слоев;
выявление наиболее неблагоприятных для здания или сооружения направлений распространения техногенных или сейсмических колебаний при различной структуре слоев.
Практическая ценность работы:
1. Обоснована необходимость построения новой модели для анализа динамического взаимодействия с грунтом поверхностных массивных объектов, расположенных вблизи береговых склонов;
Разработан алгоритм расчета воздействий на массивный объект, расположенный вблизи берегового склона, техногенных или сейсмических колебаний;
Выявлены основные закономерности распределения волновых полей в структуре, включающей в себя береговой склон, с различным соотношением механических характеристик слоев;
Изучены закономерности распределения напряжения под фундаментом объекта, обусловленные наличием склона и соотношением жесткостеи его слоев;
На основе численного эксперимента выявлены наиболее неблагоприятные для здания или сооружения в окрестности склона направления распространения техногенных или сейсмических колебаний при различной структуре слоев.
На защиту выносятся:
критерии разработки алгоритмов МКЭ алгоритма для расчета динамических характеристик системы "массивный объект - грунт" при наличии и отсутствии берегового склона;
алгоритмы МКЭ расчета динамических характеристик системы "массивный объект - грунт" при наличии и отсутствии берегового склона;
результаты численного эксперимента, основные закономерности распределения волновых полей в структуре и закономерности распределения напряжения под фундаментом объекта для системы "массивный объект - грунт" с различным соотношением механических характеристик слоев;
практические рекомендации по неблагоприятным для здания или сооружения в окрестности склона направлениям распространения техногенных или сейсмических колебаний при различной структуре слоев.
Достоверность полученных в работе результатов определяется:
- обоснованным и корректным применением математических методов
исследования модельных задач при получении аналитических и численных ре
шений;
- сопоставление результатов расчета для частных случаев на основе аналитических решений и программ, реализующих разработанные МКЭ алгоритмы.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти научных статьях, в т.ч. в рецензируемых изданиях из перечня ВАК -1 работа.
Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях Ростовского государственного строительного университета «Строительство — 2006», «Строительство - 2007» и «Строительство - 2008».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 119 наименований, в том числе 2 иностранных, 139 страниц машинописного текста при наличии 116 иллюстраций.
Автор сердечно благодарит научного руководителя, заведующего кафедрой, профессора, доктора физико-математических наук Михаила Георгиевича Селезнева.
