Численное моделирование масштабных эффектов в мелкозаглублённых грунтовых анкерах, взаимодействующих с полосами сдвига

Взаимодействие геотехнических конструкций с пластическими зонами сдвига влияет на эксплуатационные характеристики этих систем, особенно в случае нестандартных установок с миниатюризированными компонентами. В настоящей работе данная проблема исследуется численно с использованием неявной градиентной модели пластичности, позволяющей ограничивать толщину полосы сдвига, задаваемую микроструктурой грунта. Благодаря этому модель позволяет количественно оценивать масштабные эффекты, обусловленные различиями между размерами системы и геометрией взаимодействующих зон сдвига. Эффективность модели продемонстрирована на примере исследования масштабирования выдёргивающей способности миниатюризированных мелкозаглублённых плитных анкеров. Численные расчёты, подтверждённые экспериментами при гравитационном ускорении 1 g, показывают, что уменьшение размера модели приводит к увеличению выдёргивающей способности при всех уровнях подъёма анкера, а также к утолщению и укорочению соответствующих полос сдвига. Эти эффекты усиливаются с увеличением глубины заделки анкера и также наблюдаются в центрифужных испытаниях и соответствующих расчётах при условии, что постановка модели предусматривает изменение относительных размеров частиц и исследуемой геотехнической конструкции. Наконец, введены поправочные коэффициенты, основанные на отношении толщины полосы сдвига к размеру анкера, что позволяет количественно оценивать выдёргивающую способность анкеров с нестандартной геометрией и миниатюризированными компонентами, для которых такие масштабные эффекты, как ожидается, проявляются более выраженно.