В программе PLAXIS используются два типа напряжений: главные (Principal stresses) и декартовы (Cartesian stresses).
Рис. 1. Меню Stress (Напряжения) в программе вывода результатов Output
В чём принципиальная разница? Обратимся к учебнику Н. А. Цытовича «Механика грунтов», в котором на рис. 82 показаны эллипсы главных напряжений (рис. 2).
Рис. 2. Иллюстрация из учебника по механике грунтов
На рисунке показаны эллипсы, которые характеризуют напряженное состояние под полосовой нагрузкой. Аналогичную картину можно получить в PLAXIS при выборе меню Stresses → Principal effective stresses → Effective principal stresses (рис. 3).
Рис. 3. Оси эллипсов главных напряжений в PLAXIS
Отображаются только оси эллипсов, размер которых определяется коэффициентом бокового давления $K_0$ = $ξ$. При этом, если включить пункт меню Stresses → Principal effective stresses → Pricipal stress direction, то можно увидеть угол поворота главных напряжений относительно вертикали (рис. 4).
Рис. 4. Изополя угла поворота осей эллипсов напряжений
Из рис. 4 видно, что по оси приложения нагрузки угол поворота равен нулю, что подтверждается вертикальными линиями на рис. 2 и 3.
Таким образом, главные напряжения $σ_1$ по оси приложения полосовой нагрузки имеют вертикальную ориентацию, следовательно, совпадают с вертикальными напряжениями $σ_y$. А в точках, удалённых по горизонтали от оси, напряжения будут отличаться. Для примера на рис. 5 показаны напряжения:
Рис. 5. Иллюстрация к определению напряжений
Напряжения от собственного веса (бытовые напряжения) подчиняются закону гидростатического распределения (рис. 6).
Рис. 6. Распределение напряжений от собственного веса
Поворот осей отсутствует (рис. 7), и главные напряжения равны вертикальным во всех точках схемы $σ_1$ = $σ_y$ (рис. 7), т. е. угол поворота равен нулю.
Рис. 7. Отсутствие поворота осей
При переуплотненном состоянии грунтового массива горизонтальные напряжения могут превышать вертикальные (рис. 8, справа). В таком случае коэффициент бокового давления называют $K_0^{OC}$, что означает его принадлежность к переуплотненному состоянию (ОС, Over Consolidated) и отличие от нормально уплотненного состояния (NC, Normally Consolidated).
Рис. 8. Распределение напряжений от собственного веса: слева — для нормально уплотненного состояния; справа — для переуплотненного состояния
В PLAXIS переход от нормально уплотненного коэффициент бокового давления $K_0$ к коэффициенту бокового давления для переуплотненного состояния производится автоматически при указании на переуплотнение путем задания коэффициента переуплотнения OCR или исторического давления POP (рис. 9) на вкладке Initial при назначении параметров моделей грунта (кроме Кулона-Мора).