The numerical modelling of the subsoil deformation influence on a building

The prediction of the influence of subsoil deformations on the condition of a building system is of great importance as, among other things, it helps prevent mining damages. The designing of adequate protections is based on the stress state determination, both of structural components and the subsoil under-laying a building object. Nevertheless, the problem of interaction between a building and the subsoil getting deformed is difficult to solve because of its complexity. It is necessary to take into account many factors, such as the geological structure and properties of the soil, the process of forming the mining trough, the conditions at the contact between the building foundation and the subsoil and, finally, .the structural mechanics and the properties of building materials. Therefore numerical analysis seems to be the most adequate method in the consideration of this problem. For the past few years the Strata Mechanics Institute of the Polish Academy of Sciences has been conducting research on numerical modelling of the influence of mining damages in the ground on buildings. It has resulted in working out a system of method which take into account elastic, plastic and viscous properties of the soil. Moreover, according to Budryk-Knothe's theory of predicting ground deformations, it makes it possible to simulate the shaping of a mining trough in space and time. The numerical calculations are performed in the pack of programs FEM - Abaqus.

---

Przewidywanie wpływu deformacji podłoża na stan ustroju budowlanego ma duże znaczenie, m. in. w profilaktyce szkód górniczych. Zaprojektowanie odpowiednich zabezpieczeń opiera się na wyznaczeniu stanu naprężenia zarówno elementów konstrukcyjnych, jak i podłoża obiektu. Rozwiązanie zagadnienia współpracy budynku z deformującym się podłożem jest jednak bardzo trudne, z uwagi na jego złożoność. Konieczne jest bowiem uwzględnienie wielu czynników, takich, jak budowa geologiczna, własności gruntu, przebieg niecki górniczej, warunki na kontakcie fundamentu z podłożem, wreszcie mechanika budowli i własności materiałów budowlanych. Z tego powodu naj właściwszym narzędziem rozważania tego zagadnienia wydaje się być analiza numeryczna. W Instytucie Mechaniki Górotworu PAN od kilku lat trwają prace nad modelowaniem numerycznym wpływu górniczych deformacji terenu na budynki. W ich wyniku opracowana została metodyka, która pozwala na uwzględnienie sprężystych, plastycznych i lepkich własności gruntu, a wykorzystując teorię prognozowania deformacji terenu Budryka-Knothego, umożliwia symulowanie, przebiegającego w czasie i w przestrzeni, kształtowania się niecki górniczej. Obliczenia numeryczne wykonywane są w pakiecie programów MES - ABAQUS.