Online nápověda

Zobecněný Cam clay model (GCC)

Zobecněný Cam-clay model vychází ze stejných principů jako Modifikovaný Cam-clay model. Představuje však jeho podstatné vylepšení, a to zejména při modelování zeminy v nadkritické oblasti (supercritical domain) kde v případě silně překonsolidovaných zemin významně snižuje jak míru změkčení, tak i predikovanou smykovou pevnost zeminy (viz čárkovaná čára na následujícím obrázku průmětu plochy plasticty do meridální roviny odpovídající Modifikovanému Cam-clay modelu). Jak je patrné z obrázku průmětu plochy plasticity do meridiální roviny, tak v nadkritické oblasti (oblast překonsolidace) podmínka porušení kopíruje modely Mohr-Coulombova typu. Na rozdíl od těchto modelů však umožňuje simulovat kritický stav zeminy. Průmět plochy plasticity do deviatorické roviny je popsán podmínkou porušení Matsuoka-Nakai, což koresponduje se všemi modely typu Elasto-plastické modely se zpevněním/změkčením.

a) plocha plasticity v prostoru hlavních napětí, b) průmět do meridiální a c) deviatorické roviny

Vývoj překonsolidačního napětí , stejně tak význam parametrů definujících základní konstitutivní vztahy, je podrobně popsán v rámci popisu Modifikovaného Cam-clay modelu. Další podrobnosti jsou uvedeny v teoretické příručce. Parametry definující Zobecněný Cam-clay materiálový model jsou shrnuty v následující tabulce.

Na rozdíl od Modifikovaného Cam-clay modelu je úhel vnitřního tření příslušný kritickému stavu φ_cs jedním ze vstupních parametrů. Model navíc zavádí vrcholový úhel vnitřního tření definující směrnici , viz předchozí obrázek. Společně se směrnicí linie kritického stavu g (díky zavedení Matsuoka-Nakai podmínky porušení není parametr g konstantní, na rozdíl od směrnice linie kritického stavu M_cs Modifikovaného Cam-clay modelu) ji lze definovat následujícími vztahy:

kde θ je Lodeův úhel a funkce Χ(θ, φ_cs) definuje tvar Matsuoka-Nakai podmínky porušení. Další podrobnosti lze nalézt v teoretické příručce.

Podobně jako v případě Modifikovaného Cam-clay modelu se modul pružnosti přímo nezadává, ale vyjadřuje se z objemového modulu K_s a Poissonova čísla. Objemový modul je dán vztahem

Vývoj tuhosti je tedy stejně jako u Modifikovaného Cam-clay modelu závislý na středním efektivním napětí σ_m. S tím souvisí také volba počátečního výpočtového kroku, kdy při velmi malých hodnotách napětí je nutné volit tento krok dostatečně malý. Pro urychlení konvergence je možné s výhodou využít parametr nastavení výpočtu Minimální počet iterací pro jeden výpočetní krok. Vliv počáteční délky kroku na predikovaný vývoj napětí a přetvoření je podrobně popsán zde.

Nastavení počátečních hodnot překonsolidačního napětí p_cⁱⁿ, objemového modulu Kⁱⁿ, a počátečního čísla pórovitosti e_in je podrobně popsáno v rámci popisu Modifikovaného Cam-clay modelu. Počáteční číslo pórovitosti e_in, které odpovídá stavu zeminy na konci první výpočetní fáze (geostatická napjatost), se tedy nezadává, ale počítá ze zadané hodnoty čísla pórovitosti e₀ a aktualního stavu napětí.

Model umožňuje upravit počáteční hodnotu parametru p_c v závislosti na předpokládaném stupni překonsolidace pomocí parametrů OCR nebo POP. Podrobnosti jsou uvedeny zde. Poznamenejme, že tento krok je umožněn pouze v případě, kdy počáteční napjatost je stanovena pomocí K₀ procedury}.

V případě výpočtu za předpokladu neodvodněných podmínek lze použít pouze variantu 1: Typ úlohy (1): výpočet v efektivních napětích (c_ef, φ_ef).

Zobecněný Cam-clay model umožňuje též řešit úlohu stability. Tato možnost je však dostupná pouze v případě, kdy úloha stability je řešena v rámci příslušné fáze budování. V tomto případě se upravuje jak vrcholový úhel vnitřního tření φ, tak i kritický úhel vnitřního tření φ_cs, následovně

kde ζ je redukční součinitel, φ, φ_cs jsou skutečné hodnoty úhlů vnitřního tření a φ_d, φ_{cs, d} jsou hodnoty redukované. Stupeň stability FS pak určíme ze vztahu

Objemový modul se během redukčního procesu nemění a je roven objemovému modulu na konci příslušné výpočetní fáze napjatosti.

Chování modelu v rámci jednoduchých laboratorních testů je ilustrováno zde včetně porovnání s chováním Modifikovaného Cam-clay modelu.

Podrobná implementace Zobecněného Cam-clay modelu do programu GEO5 MKP je popsaná v teoretické příručce.