DOI: 10.24412/2519-2418-2026-1048-67-78
EDN: NATTFB
Получено: 28.05.2026
Опубликовано: 04.06.2026
Оригинальный язык: ru
Полный текст статьи | JATS XML
Богданов Валерий Павлович, Антрацитовский институт геосистем и технологий (филиал) ЛГУ им. В. Даля, старший преподаватель кафедры экономики и транспорта, email: valerij448@mail.ru
Аннотация
Разработана комплексная методика компьютерного моделирования деформационных процессов в грунтовых основаниях транспортных сооружений на основе метода конечных элементов в MIDAS GTS NX. Предложен формализованный алгоритм выбора конститутивной модели грунта по типу нагружения: Mohr-Coulomb – для статики, Hardening Soil – для динамики, HSsmall – для многоциклового воздействия, Soft Soil – для насыщенных грунтов. Разработана процедура калибровки коэффициентов демпфирования Релея α и β по характерным частотам спектра транспортной нагрузки. Верификация на тестовой задаче о движении поезда Thalys HST (v=314 км/ч) показала погрешность Δ≤8 %, что удовлетворяет принятому критерию Δ≤10 %. Методика формирует единую замкнутую последовательность от постановки задачи до оценки достоверности результата.
Ключевые слова: геомеханика, метод конечных элементов, MIDAS GTS NX, динамические нагрузки, конститутивные модели грунтов, демпфирование Релея, движущаяся нагрузка, верификация, транспортное строительство
ЛИТЕРАТУРА
- Должиков, П. Н. О динамических напряжениях в песчано-глинистых основаниях транспортных сооружений / П. Н. Должиков, В. В. Збицкая, В. П. Богданов // Труды РАНИМИ: сб. науч. тр. – Донецк, 2025. – № 8 (46). – C. 172-182.
- MIDAS IT. MIDAS GTS NX: User Manual. – Seoul: MIDAS Information Technology Co., Ltd., 2023.
- Тер-Мартиросян, А. З. Определение и верификация параметров модели слабого грунта с учетом ползучести / А. З. Тер-Мартиросян, В. В. Сидоров, Л. Ю. Ермошина // Вестник МГСУ. – 2018. – № 6 (117). – Т. 13. – C. 697-708.
- Brinkgreve R. B. J., Engin E. Validation of geotechnical finite element analysis. Proceedings of the 18th International Conference on soil mechanics and geotechnical engineering. Paris. 2013, pp. 677-682.
- Hardin B. O., Drnevich V. P. Shear modulus and damping in soils: design equations and curves. Journal of soil mechanics & foundations division. 1972, vol. 98. no. 7, pp. 667-692.
- Sayeed Md. A., Shahin M. A. Modelling of ballasted railway track under train moving loads. Proc. 12th Australia New Zealand Conf. on geomechanics. 2015, pp. 1-8.
- Hall L. Simulations and analyses of train-induced ground vibrations in finite element models. Soil dynamics and earthquake engineering. 2003, vol. 23, no. 5, pp. 403-413.
- Прокудин, И. В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку / И. В. Прокудин. – Л.: ЛИИЖТ, 1982. – 458 c.
- Degrande G., Schillemans L. Free field vibrations during the passage of a Thalys high-speed train at variable speed. Journal of sound and vibration. 2001, vol. 247, no. 1, pp. 131-144.
- Парамонов, В. Н. Метод конечных элементов при решении нелинейных задач геотехники / В. Н. Парамонов. – СПб.: Группа компаний «Геореконструкция», 2012. – 264 с.
- Potts D. M., Zdravkovic L. Finite element analysis in geotechnical engineering: theory. London: Thomas Telford. 1999, 440 p.
- Kuhlemeyer R. L., Lysmer J. Finite element method accuracy for wave propagation problems. Journal of the soil mechanics and foundations division. 1973, vol. 99, no. 5, pp. 421-427.
- Lysmer J., Kuhlemeyer R. L. Finite dynamic model for infinite media//Journal of the engineering mechanics division. 1969, vol. 95, no. 4, pp. 859-877.
- Повколас, К. Э. Методика расчета дополнительных динамических осадок оснований плитных фундаментов зданий и сооружений от вибраций, распространяющихся в грунтовой среде / К. Э. Повколас // Наука и техника. – 2024. – № 1. – Т. 23. –C. 46-57.
Рецензия (Канин Владимир Алексеевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», ведущий научный сотрудник отдела горного давления, email: vlkanin2@yandex.ru.), 02.06.2026
В статье разработана комплексная методика компьютерного моделирования деформационных процессов в грунтовых основаниях транспортных сооружений на основе МКЭ в программном комплексе MIDAS GTS NX. Предложен формализованный восьмиэтапный алгоритм выбора конститутивной модели грунта в зависимости от типа нагружения. Разработана процедура калибровки коэффициентов демпфирования Релея α и β по характерным частотам спектра транспортной нагрузки с расчётными значениями для шести типов грунтов. Верификация методики выполнена на трёхмерной задаче о движении поезда Thalys HST.
Актуальность темы обусловлена отсутствием унифицированной методической последовательности – от выбора конститутивной модели до верификации – в отечественной и зарубежной геотехнической практике, что является причиной значительного разброса расчётных прогнозов деформаций оснований. Научная новизна работы состоит в трёх оригинальных элементах: формализованном алгоритме выбора модели, процедуре привязки демпфирования Релея к частотному спектру конкретного вида транспортной нагрузки и верификационном критерии достоверности результата.
Статья написана на актуальную тему, технически грамотным языком, имеет цель работы, логическое построение, анализ результатов и сформулированные выводы. Представленная статья содержит новый научный материал, оформлена в соответствии с требованиями к научным публикациям в сборнике «Труды РАНИМИ». Результаты имеют достоверность, в статье на заимствованные материалы даны ссылки.
Считаю, что по содержанию, объему и оформлению статья соответствует научным работам по специальности «Геомеханика» и может быть опубликована в журнале «Труды РАНИМИ».