 |
Министерство образования Российской Федерации
|
|
|
|
Министерство образования Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Московский государственный строительный университет
Институт энергетического, водохозяйственного и природоохранного строительства
Е. В. Ламонина
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ Z_SOIL. PC
В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Методические указания для курсового и дипломного проектирования
Москва 2009
Введение.
Обоснование проектных решений в геотехническом строительстве на современном этапе требует глубокого и детального представления о процессах в системе «сооружение – массив горных пород» на каждом этапе существования объекта. Времена расчётов на заданные нагрузки при упрощённых и мало реальных схемах формирования этих нагрузок и взаимодействия конструкций с массивом давно прошли. Единственным и общепринятым путём в этом направлении уже в течение более 30 лет остаётся численное моделирование, где на метод конечных элементов (МКЭ) приходится более 80% всех полученных решений.
Численное моделирование подземных сооружений в массивах горных пород и зданий и сооружений на грунтовых или скальных основаниях на стадии, предшествующей строительству, позволяет получить прогноз поведения объекта для всех этапов его последующего состояния и даёт возможность оперативного анализа ситуации по результатам мониторинга и, при необходимости, обоснование корректирующих инженерных решений. Такой прогноз предполагает анализ следующих факторов:
· геологическое строение вмещающего массива и геомеханические свойства вмещающих горных пород, включая природное напряжённое состояние массива;
|
|
|
· изменение условий равновесия, вызванные разработкой грунта и изменением внешних нагрузок;
· изменения поля порового давления и уровня грунтовых вод, влияющие на величины эффективных напряжений;
· детали технологических процессов по возведению конструкций сооружений, применение и особенности временной крепи и т. д.;
· изменение во времени свойств материала – набор прочности бетона, цементация или замораживание грунтов и т. д.
Развивающийся во времени процесс взаимодействия системы «сооружение массив горных пород» не может быть представлен серией независимых расчётов, здесь необходимо последовательное отражение всех событий от геологического формирования массива и его напряжённого состояния до последнего этапа существования рассматриваемого объекта. Кроме того, даже протяжённые тоннели в большинстве случаев не могут рассматриваться в рамках упрощённых двумерных задач – процессы в призабойной зоне, неоднородность грунтового массива, сооружения на поверхности в случае тоннелей неглубокого заложения и т. д. требуют трёхмерной постановки задачи.
В этих условиях выбор программного обеспечения для решения поставленной задачи имеет принципиальное значение. Высокая универсальность МКЭ не исключает, а наоборот, требует создания высокотехнологичных профессиональных проблемно-ориентированных программных продуктов. В геотехническом мире в числе лидеров находится программа Z_SOIL. PC®, поставляемая швейцарской фирмой ZACE Ltd (http: //www. zace. com).
Эта программа создаётся международным коллективом разработчиков и является одним из наиболее динамично развивающихся программных продуктов благодаря прямым заказам многочисленных геотехнических фирм и институтов. Немаловажным фактором является и тот факт, что в течение более чем 20 лет своего развития программа создаётся исключительно для применения на персональных ЭВМ и обладает высокой вычислительной эффективностью, позволяющей решать на ПК задачи с десятками тысяч объёмных элементов.
|
|
|
Геотехническая направленность пакета обеспечивает решение задач подземного строительства естественно, «как в жизни» представляя в рамках удобного интерфейса пользователя все этапы создания и эксплуатации объекта. Имеющийся набор моделей материалов – грунтов, скальных пород, бетонов и металлов – покрывает все требования задач геотехнического строительства. Программа успешно эксплуатируется более чем в 2000 организациях во многих странах мира.
Перечисленные факторы обусловили выбор программы Z_SOIL. PC® в качестве основной при изучении курса «Механика подземных сооружений» и позволяют рекомендовать её использование при решении задач геотехнического строительства, в том числе и в курсовом и дипломном проектировании.
проф., д. т. н. Юфин С. А.
ЧАСТЬ 1
ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ Z_SOIL. PC
При запуске программы с помощью двойного щелчка левой кнопки мыши по ярлыку, расположенному на рабочем столе, на экране монитора отображается окно с именем файла (по умолчанию это Untitled 1), падающим меню и кнопками рабочей панели. С помощью активных команд производится доступ в препроцессор, где моделируется собственно сетка конечных элементов; в окно численного анализа проекта; в постпроцессор для просмотра результатов расчета. Здесь же выполняется управление моделированием и просмотр сведений о проекте.
|
|
|
