Рис. 2. Конечно-элементная модель
Рис. 3. Результаты расчета
Дополнительным затруднением при расчетах растепления являются как неполные данные по инженерным изысканиям, так и в некоторых случаях, полное их отсутствие. Для расчета двухфазного грунта, т.е. грунта в мерзлом и талом состоянии необходимы данные до и после растепления.
В некоторых расчетных областях фазовый переход происходит 2 раза в год, весной из мерзлого состояния в талое, а осенью наоборот. Значения расчетных значений для мерзлого и талого состояния грунта иногда сильно различаются, что вносит дополнительную погрешность в результаты расчета. В большинстве случаев приходится довольствоваться значениями из нормативных документов, которые соответствует этому типу грунта, а не натурными испытаниями образцов выработанных изыскателями.
Разработка численных расчетных методов включает в себя несколько последовательных этапов: подбор адекватной физической модели; численное моделирование расчетной модели; получение результатов работы; валидация решения. Последовательное выполнение всех этих этапов ведет к адекватному и точному решению. Однако расчеты производятся в большинстве своем в авральном порядке с минимальными временными затратами и порой одним человеком. Сложно сравнивать сложность и трудоемкость различных расчетов, но, к примеру, расчет, сопоставимый по сложности с расчетом в данной работе, выполнялся командой из нескольких инженеров в течение 5 месяцев [8]. В нашей практике сроки гораздо меньше. Следует отметить, что речь идет не о размерности задачи, а о поставленных сроках выполнения. Говорить о точности решения можно только после выполнения всех четырех этапов выполнения расчетов. Хорошим тоном при расчетах является проведение валидации расчета экспериментом или сопоставление его с существующими подтвержденными теоретическими моделями. К сожалению, в большинстве случаев мы не обладаем достаточными финансовыми и временными ресурсами для моделирования экспериментов, а тем более разработки валидирующих результаты расчетов теоретических обоснований.
Выводы: для проведения расчетов по определению температурного распределения необходимо использовать современные расчетные комплексы, которые позволяют учитывать широкий спектр граничных условий и условий нагружения.
Представленная методика очень чувствительна к исходным данным и требует экспериментального и теоретического подтверждения.