Online Hilfe

Uogólniony model Cam-Clay (GCC)

Uogólniony model Cam-Clay bazuje na tych samych zasadach co Zmodyfikowany model Cam-Clay. Oferuje on jednak znaczną poprawę, mianowicie przy modelowaniu gruntu w obszarze nadkrytycznym. W tym przypadku znacząco zmniejsza stopień osłabienia, a także przewidywaną wytrzymałość na ścinanie (patrz linia przerywana na poniższym rysunku odpowiadająca rzutowi modelu Zmodyfikowany Cam-Clay na płaszczyznę południkową) w przypadku gruntów silnie prekonsolidowanych. Jak widać z rzutu powierzchni plastyczności na płaszczyznę południkową model ten podąża w obszarze nadkrytycznym (obszarze prekonsolidacji) za modelami typu Mohra-Coulomba. W przeciwieństwie do tych modeli, pozwala on jednak na modelowanie stanu krytycznego gruntów. Rzut powierzchni plastyczności na płaszczyznę dewiatorową jest opisany przez powierzchnię plastyczności Matsuoka-Nakai, która jest zgodna ze wszystkimi modelami sprężysto-plastycznymi ze wzmocnieniem/osłabieniem.

a) powierzchnia plastyczności w przestrzeni naprężeń głównych, b) rzut na płaszczyzny dewiatorowe i c) płaszczyzny południkowe

Rozwój ciśnienia prekonsolidacji , a także znaczenie parametrów definiujących relacje konstytutywne, zostały szczegółowo opisane w prezentacji modelu Zmodyfikowanego Cam-Clay. Więcej szczegółów można znaleźć w podręczniku teoretycznym. Parametry definiujące model materiałowy Uogólniony Cam-Clay podsumowano w poniższej tabeli.

W przeciwieństwie do Zmodyfikowanego modelu Cam-Clay, kąt tarcia stanu krytycznego φ_cs jest jednym z parametrów wejściowych. Ponadto model wprowadza maksymalny kąt tarcia wewnętrznego, definiujący nachylenie , patrz poprzedni rysunek. Wraz z nachyleniem linii stanu krytycznego g (w przeciwieństwie do nachylenia linii stanu krytycznego M_cs w modelu Zmodyfikowany Cam-Clay wartość ta nie jest stała ze względu na zastosowanie kryterium zniszczenia Matsuoki-Nakai), jest ona wyrażona następującymi wyrażeniami:

gdzie θ jest kątem Lode'a a funkcja Χ(θ, φ_cs) definiuje kształt kryterium zniszczenia Matsuoka-Nakai. Więcej szczegółów można znaleźć w podręczniku teoretycznym.

Podobnie do modelu Zmodyfikowanego Cam-Clay moduł sprężystości E nie jest jednym z parametrów wejściowych, ale jest określany na podstawie modułu objętościowego K_s i współczynnika Poissona. Moduł objętościowy wyznaczany jest w sposób następujący

Rozwój sztywności, podobnie jak w modelu Zmodyfikowanym Cam-Clay, zależy od średniego naprężenia efektywnego σ_m. Jest to ściśle związane z wyborem początkowego kroku obciążenia, który wymaga bardzo niskich wartości naprężenia początkowego, aby było wystarczająco małe. W celu przyspieszenia zbieżności, przydatne wydaje się wykorzystanie minimalnej liczby iteracji dla pojedynczego kroku obciążenia. Wpływ wielkości początkowego kroku obciążenia na rozwój naprężeń i odkształceń jest szczegółowo opisany tutaj.

Ustawienie początkowego ciśnienia prekonsolidacji p_cⁱⁿ, początkowego modułu sprężystości objętościowej Kⁱⁿ, a także początkowego współczynnika porowatości e_in jest szczegółowo opisane w prezentacji modelu Zmodyfikowanego Cam-Clay. Początkowy wskaźnik porowatości e_in, który odpowiada stanowi na koniec pierwszej fazy obliczeń, nie jest bezpośrednio wprowadzany, lecz wyznaczany obliczeniowo na podstawie wprowadzonej wartości wskaźnika porowatości e₀ i aktualnego stanu naprężenia.

Model pozwala na dostosowanie początkowej wartości ciśnienia prekonsolidacji p_c w zależności od oczekiwanego stopnia prekonsolidacji za pomocą parametrów OCR i POP. Więcej szczegółów na ten temat można przeczytać tutaj. Należy pamiętać, że opcja ta jest dostępna tylko w przypadku, gdy w ustawianiach wybrane jest wyznaczanie początkowego naprężenia geostatycznego za pomocą procedury procedury K₀.

W przypadku, gdy w analizie wymagane są warunki bez odpływu można procedować wyłącznie za pomocą Typu (1): analiza w naprężeniach efektywnych (c_ef, φ_e).

Model Uogólniony Cam-Clay umożliwia także wykonywanie analizy stateczności. Opcja ta jest jednak dostępna tylko podczas uruchamiania analizy stateczności w obrębie danej fazy budowy. Zadanie rozwiązuje się poprzez stopniowe zmniejszanie zarówno maksymalnego kąta tarcia wewnętrznego φ jak i kąta tarcia stanu krytycznego φ_cs w następujący sposób:

gdzie ζ jest współczynnikiem redukcji, φ, φ_cs są rzeczywistymi wartościami kątów tarcia i φ_d, φ_{cs, d} oznaczają zredukowane parametry. Współczynnik bezpieczeństwa FS jest wówczas podany przez

Moduł sprężystości objętościowej jest utrzymywany na stałym poziomie podczas procesu redukcji. Jest on równy modułowi na końcu odpowiedniej analizy naprężeń w danej fazie obliczeń.

W niniejszym artykule przeanalizowano wydajność modelu w ramach prostych badań laboratoryjnych, w tym badanie porównawcze z modelem Zmodyfikowanym Cam-Clay.

Implementacja modelu materiałowego Uogólniony Cam-Clay w programie GEO5 MES jest szczegółowo opisana w podręczniku teoretycznym.