Детальная информация

Целью исследования является разработка и обоснование расчетной методики выбора определяющей модели грунта для прогноза напряженно-деформированного состояния подпорных сооружений на оползневых склонах с учетом длительной ползучести и сейсмических воздействий. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи: 1. Выполнить анализ эволюции методов расчета устойчивости склонов и современных нелинейных моделей грунта (N2PC-MCT); 2. Провести верификацию параметров модели N2PC-MCT на основе сопоставления данных численного моделирования и спутникового мониторинга (SBAS) для условий площадки строительства; 3. Выполнить серию численных экспериментов по оценке НДС свайных конструкций на срок эксплуатации 100 лет с использованием моделей Кулона-Мора и N2PC-MCT; 4. Провести сравнительный анализ усилий в конструкциях при различных сценариях нагружения (сейсмика, ползучесть) и установить количественные критерии применимости моделей. 5. Разработать практические рекомендации по назначению расчетных моделей грунта для временных и постоянных сооружений в аналогичных инженерно-геологических условиях. В работе проведён комплекс численных исследований с использованием трёхмерного конечно-элементного моделирования в программном комплексе Plaxis 3D и расчётов методами предельного равновесия в GeoStudio. Показано, что для оценки мгновенных усилий в подпорных конструкциях модели Кулона-Мора и N2PC-MCT дают идентичные результаты, что позволяет использовать более простой подход для временных конструкций. Впервые для условий правобережного склона реки Мзымта выполнена калибровка параметров модели N2PC-MCT по данным спутниковой интерферометрии, которая позволила получить ретроспективный прогноз деформаций склона на 100 лет эксплуатации. Установлено, что для постоянных конструкций нагрузка от ползучести склона становится превалирующей, что диктует обязательное применение вязкопластической модели N2PC-MCT. Сравнительный анализ методов определения оползневого давления при сейсмическом воздействии показал, что объёмное моделирование с учётом пространственной жёсткости позволяет снизить расчётные усилия по сравнению с консервативными плоскими схемами, а влияние строительства на окружающую застройку и существующие инженерные коммуникации остаётся в допустимых пределах. Для достижения данных результатов в работе использовались следующие информационные технологии, в том числе программное обеспечение, облачные сервисы, базы данных и прочие: Plaxis 3D, GeoStudio, SGMC (ФИЦ ЕГС РАН), DeepSoil, Microsoft Office, цифровая библиотека «eLIBRARY.RU», база данных научной литературы «Scopus», Bentley Systems Inc.

The research objective is to develop and substantiate a design methodology for selecting a governing soil constitutive model to predict the stress-strain state of retaining structures on landslide slopes, considering long-term creep and seismic effects. To achieve this objective, the following tasks were formulated: 1. To analyze the evolution of slope stability calculation methods and modern non-linear soil models (N2PC-MCT); 2. To verify the parameters of the N2PC-MCT model by comparing numerical simulation data with satellite monitoring (SBAS) for the construction site conditions; 3. To carry out a series of numerical experiments to assess the stress-strain state of pile structures for a 100-year service life using the Mohr-Coulomb and N2PC-MCT models; 4. To perform a comparative analysis of structural forces under various loading scenarios (seismic, creep) and to establish quantitative criteria for the applicability of these models; 5. To develop practical recommendations for the selection of soil constitutive models for temporary and permanent structures under similar engineeringgeological conditions. The research involved a set of numerical studies using three-dimensional finite element modeling in the Plaxis 3D software and limit equilibrium calculations in GeoStudio. It is shown that for the assessment of instantaneous forces in retaining structures, the Mohr-Coulomb and N2PC-MCT models yield identical results, which allows using the simpler approach for temporary structures. For the first time, the parameters of the N2PC-MCT model were calibrated for the conditions of the right-bank slope of the Mzymta River using satellite interferometry data, which enabled a retrospective forecast of slope deformations for a 100-year service life. It is established that for permanent structures, the load from slope creep becomes dominant, dictating the mandatory use of the N2PC-MCT viscoplastic model. A comparative analysis of methods for determining landslide pressure under seismic impact demonstrated that three-dimensional modeling, considering the spatial stiffness of the structure, allows for a reduction in design forces compared to conservative two-dimensional schemes, while the impact of construction on the surrounding buildings and existing utilities remains within acceptable limits. To achieve these results, the following information technologies, including software, cloud services, databases, and others, were used: Plaxis 3D, GeoStudio, SGMC (FIC EGS RAS), DeepSoil, Microsoft Office, the « eLIBRARY.RU» digital library, the «Scopus» scientific literature database, Bentley Systems Inc.