Определение предельного сопротивления дилатирующего грунта сдвигу при помощи искусственных нейронных сетей

Современные геотехнические технологии изготовления свай позволяют решать многие инженерные задачи в строительстве со значительным экономическим эффектом и сокращением сроков ведения работ. Однако теоретическое обоснование данных технологий значительно отстает от их практического использования. Фактор стесненной дилатансии является основным резервом несущей способности свай в несвязных грунтах. Его понимание открывает путь к совершенствованию геотехнических технологий изготовления свай, обеспечивающих активное воздействие на грунт основания и его предельное напряженное состояние, которое определяется соотношением сопротивления грунта сдвигу и нормальных напряжений, либо главных напряжений на площадке сдвига в момент разрушения. Определение общих нормальных напряжений в плоскости сдвига в зависимости от плотности несвязного грунта, его гранулометрического состава и условий стесненной дилатансии позволяет найти предельное сопротивление грунта сдвигу, а следовательно, и его прочность. На основании предложенной упругопластической модели дилатирующего грунта при сдвиге, реализованной согласно принятой методике в специально разработанном дилатометрическом сдвиговом приборе, получены экспериментальные данные о дополнительных дилатантных нормальных напряжениях и прочностных параметрах грунта в зависимости от его плотности, гранулометрического состава и условий стесненной дилатансии. Использование искусственных нейронных сетей при математической обработке экспериментальных данных позволило разработать аналитический метод определения предельного сопротивления несвязного грунта сдвигу в условиях стесненной дилатансии и произвести калибровку расчетных параметров принятой грунтовой модели. Доказано, что прочность грунта является функцией условий разрушения, которые определены трением и дилатансией, при этом традиционная теория прочности Кулона – Мора для несвязных грунтов справедлива как для условий свободного дилатирования, так и при стесненном сдвиге, но с учетом дополнительных нормальных дилатантных напряжений.

1. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформированности: ГОСТ 12248–2010. М.: Стандартинформ, 2012. 78 с.

2. Устройство для определения контактного сопротивления сдвигу сыпучих материалов: а. с. 1491143 СССР / Д. Ю. Соболевский, О. В. Попов. 1989.

3. Соболевский, Д. Ю. Прочность и несущая способность дилатирующего грунта / Д. Ю. Соболевский. Минск: Навука i тэхнiка, 1994. 232 с.

4. Соболевский, Д. Ю. О сдвиговой осадке и боковом трении по стволам свай в песках / Д. Ю. Соболевский, О. В. Попов // Механизир. безотход. технол. возведения свайных фундаментов из свай завод. готовности. Владивосток, 1988. С. 97–99.

5. Герсеванов, Н. М. Основы механики грунтов и их практические приложения / Н. М. Герсеванов, Д. Е. Польшин. М.: Стройиздат, 1948. 248 с.

6. Уоссермен, Ф. Нейрокомпьютерная техника: теория и практика / Ф. Уоссермен. М.: Мир, 1992. 184 с.

7. Парадигмы обучения нейронных сетей [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://apsheronsk.bozo.ru/Neural/Lec3.htm. Дата доступа: 10.05.2017.

8. Попова, Ю. Б. Обучение искусственных нейронных сетей методом обратного распространения ошибки [Электронный ресурс] / Ю. Б. Попова, С. В. Яцынович. Режим доступа: http://www.bntu.by/news/67-conference-mido/4860-2016-11-18-15-47-40.html. Дата доступа: 01.08.2017.

9. Попова, Ю. Б. Реализация искусственной нейронной сети для управления виртуальными объектами / Ю. Б. Попова, С. В. Яцынович // Системный анализ и прикладная информатика. 2017. № 4. С. 72–78.

10. Попова, Ю. Б. Моделирование и программная реализация искусственной нейронной сети / Ю. Б. Попова, С. В. Яцынович // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. Междунар. науч. конф.: в 12 т. / под общ. ред. А. А. Большакова. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. Т. 12. Ч. 1. С. 168–171.