МЕТОДЫ РАСЧЕТА
Метод конечных элементов.
Наиболее эффективный метод численного анализа в геомеханике – метод конечных элементов (МКЭ). Этот метод активно развивается. В программных продуктах реализуются новейшие результаты исследования механических свойств грунтов и горных пород в процессе деформации. Применяется для решения большинства задач в сфере традиционной механики грунтов.
Преимущество метода конечных элементов: универсальность, то есть возможности решать практически любые краевые задачи. В нужных подобластях можно легко увеличить плотность вычислительной сетки, чтобы повысить точность вычислений.
Недостатки метода конечных элементов: большое время решения задач, которое увеличивается при измельчении сетки, усложнении постановки и т.п. Этот метод дает результат с погрешностью, по сравнению с аналитическим решением.
Программы для геотехнических расчетов, основанные на МКЭ: Plaxis – Нидерланды, Plaxis B.V.; FLAC 3D – США, ITASCA Consulting Group, Inc.; AFENA – Австралия, University of Sydney; GEO5(Tunnel) – Чехия, FINE ltd, Midas GTS NX - Корея.
Аналитический метод расчета
Метод основан на строгих аналитических решениях контактных задач теории упругости. Позволяет исследовать напряженно-деформированное состояние всех видов конструкций крепи, включая монолитные и сборные, анкерные и набрызгбетонные, комбинированные и многослойные, на все виды нагрузок и воздействий, включая природные гравитационные или тектонические поля напряжений в массиве пород, сейсмические воздействия землетрясений, гидростатическое давление подземных вод, искусственные поля напряжений, вызываемые технологией строительства (замораживанием пород и др.)
Преимущество аналитических методов: позволяет произвести расчет с высокой степенью точности. При решении задачи аналитическим методом получается единственно верное решение, которое можно проверить.
Недостаток аналитических методов: аналитический метод не позволяет производить расчет незамкнутой крепи выработки, расчет крепи в неоднородном массиве пород с резко выраженными слоями и др. В качестве модели массива пород принимается линейно деформируемая среда. Расчет с учетом нелинейности деформирования массива сильно усложняет решение.
Программы, основанные на аналитических решениях: "Расчет обделок некругового поперечного сечения" Ленметрогипротранс; "Расчет много слойных и комбинированных обделок кругового очертания" Н.С. Булычев, И.Е. Левин, А.А. Ланда; "Штрек" ВНИМИ; "Крепь" Б.З. Амусин, Н.С . Булычев, Н.А. Романова; "Комбинированная крепь" ЦНИИС; "Недра" ВНИМИ; "Сейсм" ЦНИИС; "Расчет круговых обделок" Ленметрогипротранс и др.
Рассчитать крепь шахтного ствола аналитическим методом прямо сейчас!
Примеры расчета можно посмотреть здесь.