<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Известия Петербургского университета путей сообщения</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1815-588X</issn>
   <issn publication-format="online">2658-6851</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">119239</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/1815-588X-2026-1-146-153</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Общетехнические задачи и пути их решения</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Общетехнические задачи и пути их решения</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Mechanisms for generating lateral earth pressure at rest based on a simplified discrete sand model</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Механизмы формирования бокового давления грунта в соответствии с упрощенной дискретной моделью песка</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Сливец</surname>
       <given-names>Константин Владимирович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Slivec</surname>
       <given-names>Konstantin Vladimirovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кравченко</surname>
       <given-names>Павел Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kravchenko</surname>
       <given-names>Pavel Aleksandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>pasha.sky@gmail.com</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Emperor Alexander I Petersburg State Transport University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2026-03-31T18:09:59+03:00">
    <day>31</day>
    <month>03</month>
    <year>2026</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2026-03-31T18:09:59+03:00">
    <day>31</day>
    <month>03</month>
    <year>2026</year>
   </pub-date>
   <volume>23</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>146</fpage>
   <lpage>153</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-12-24T00:00:00+03:00">
     <day>24</day>
     <month>12</month>
     <year>2025</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2026-02-04T00:00:00+03:00">
     <day>04</day>
     <month>02</month>
     <year>2026</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://brni.editorum.ru/en/nauka/article/119239/view">https://brni.editorum.ru/en/nauka/article/119239/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: рассмотрение механизмов формирования коэффициента бокового давления грунта в состоянии покоя K0 на уровне его элементарной структуры — микроструктуры грунта. Его базовыми элементами являются частицы твердой фазы. Объектом исследования являлась дискретная среда — чистый кварцевый песок средней крупности. Методы: в качестве модели рассмотрена монодисперсная среда с периодической укладкой зерен — дискретная среда с одинаковым размером, формой частиц и регулярной их укладкой. Очевидно, что такого рода среда является значительным упрощением, так как реальный грунт — это набор зерен различных размеров, которые могут отличаться на несколько порядков. Моделирование с учетом реального распределения частиц по крупности существенно усложняет процесс исследования. Только в условиях монодисперсной среды становится возможным однозначно определять предельные плотности сложения и получать аналитические выражения для коэффициента бокового давления. Обобщены имеющиеся теоретические решения, применяемые при определении коэффициента бокового давления для сред такого рода. При численном моделировании для описания зернистых сред использован инструментарий механики дискретных сред, в котором элементарный объем грунта рассматривается как механизм, состоящий из некоторого количества взаимодействующих зерен и подчиняющийся основным постулатам динамики. Произведено численное моделирование среды в условиях формирования K0 с использованием метода дискретных элементов. Результаты: показано, что теоретические зависимости действительны только до определенных значений пористости и плотности сложения. При пористости, близкой к предельной, наблюдается резкий рост коэффициента бокового давления в сравнении с теоретическими результатами. Сравнение с лабораторными экспериментами по определению K0 показывает существенное отличие. Так, рассматриваемая упрощенная модель прогнозирует большее значение K0 для рыхлого песка в сравнении с более плотной его укладкой. В лабораторных экспериментах наблюдалась обратная зависимость. Практическая значимость: результаты работы имеют теоретическое значение для механики грунтов, так как процессы формирования коэффициента бокового давления рассматриваются с точки зрения механики дискретных сред. Подобный подход позволяет рассмотреть грунтовый объем как механизм и детально проследить вклад каждой из его характеристик в рассматриваемый процесс.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Objective: to investigate the mechanisms governing the coefficient of earth pressure at rest, K0, at the level of soil elementary structure, i.e., its microstructure. The fundamental components of soil microstructure are solid-phase particles. The study focused on a discrete medium represented by clean medium-sized quartz sand. Methods: this paper considers aa idealized monodisperse medium with periodic grain packing, i.e., a discrete medium composed of particles identical in size and shape and arranged in a regular pattern. Apparently, this type of medium is a major simplification, as natural soils consist of grains of varied sizes, which may differ by several orders of magnitude. Modelling that accounts for the actual particle-size distribution significantly complicates the research process. At the same time, only monodisperse granular assemblies allow the limiting states of packing densities to be identified without ambiguity and make it possible to derive analytical expressions for the coefficient of lateral earth pressure. For this reason, this study reviews and summarizes available theoretical approaches developed for evaluating this coefficient in media of that type. In the numerical simulations, the granular media was described within the framework of discrete media mechanics. Under this approach, an elementary soil volume is treated as a mechanical system composed of a finite number of interacting grains, governed by the fundamental laws of dynamics. Numerical modelling of the medium during the formation of K0 was simulated using the discrete element method. Results: the results indicate that the available theoretical relationships remain valid only within a limited range of porosity and packing density. When porosity approaches its limiting value, the coefficient of lateral earth pressure rises sharply relative to the values of the theoretical predictions. A comparison with laboratory measurements of K0 reveals a substantial discrepancy between the simplified model and experimental evidence. In particular, the model suggests that loose sand should exhibit a greater K0 than densely packed sand, whereas laboratory experiments demonstrate the reverse relationship. Practical significance: the results of this study have theoretical significance for soil mechanics. By interpreting the development of the lateral earth pressure coefficient through the principles of discrete media mechanics the study makes it possible to examine, in detail, how each characteristic of the granular system contributes to the emergence of K0.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>зернистые среды</kwd>
    <kwd>песок</kwd>
    <kwd>коэффициент</kwd>
    <kwd>трение</kwd>
    <kwd>микроструктура песка</kwd>
    <kwd>моделирование</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>granular media</kwd>
    <kwd>sand</kwd>
    <kwd>coefficient</kwd>
    <kwd>friction</kwd>
    <kwd>sand microstructure</kwd>
    <kwd>modelling</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Слоэн Н. Дж. А. Упаковка шаров // В мире науки. 1984. № 3. С. 72–82.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sloen N. Dzh. A. Upakovka sharov // V mire nauki. 1984. № 3. S. 72–82.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Love A. E. H. A Treatise of Mathematical Theory of Elasticity. Cambridge: University Press, 1927.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Love A. E. H. A Treatise of Mathematical Theory of Elasticity. Cambridge: University Press, 1927.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Cundall P. A., Strack O. D. L. Adiscrete numerical model for granular assemblies // Geotechnique. 1979. No. 29 (1). Pp. 47–65.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Cundall P. A., Strack O. D. L. Adiscrete numerical model for granular assemblies // Geotechnique. 1979. No. 29 (1). Pp. 47–65.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kruyt N. P. Statics and Kinematics of Discrete Cosserat-type Granular Materials // International Journal of Solids and Structures. 2003. No. 40 (3). Pp. 511–534.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kruyt N. P. Statics and Kinematics of Discrete Cosserat-type Granular Materials // International Journal of Solids and Structures. 2003. No. 40 (3). Pp. 511–534.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Дидух Б. И. Упругопластическое деформирование грунтов. М.: Изд-во Ун-та дружбы народов, 1987. 166 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Diduh B. I. Uprugoplasticheskoe deformirovanie gruntov. M.: Izd-vo Un-ta druzhby narodov, 1987. 166 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Mindlin R. D., Deresiewicz H. Elastic spheres in contact under varying oblique forces // Journal of Applied Mechanics. 1953. No. 20 (3). Рp. 327–344.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Mindlin R. D., Deresiewicz H. Elastic spheres in contact under varying oblique forces // Journal of Applied Mechanics. 1953. No. 20 (3). Rp. 327–344.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Трение как фактор, определяющий излучательную эффективность подвижек по разломам и возможность их инициирования. Состояние вопроса / Г. Г. Кочарян [и др.] // Физика Земли. 2023. № 3. С. 3–32. DOI: 10.31857/S0002333723030067.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Trenie kak faktor, opredelyayuschiy izluchatel'nuyu effektivnost' podvizhek po razlomam i vozmozhnost' ih iniciirovaniya. Sostoyanie voprosa / G. G. Kocharyan [i dr.] // Fizika Zemli. 2023. № 3. S. 3–32. DOI: 10.31857/S0002333723030067.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kruyt N. P., Rothenburg, L. Micromechanical Definition of the Strain Tensor for Granular Materials // Journal of Applied Mechanics (Transactions of the ASME). 1996. No. 63 (3). Рp. 706–711.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kruyt N. P., Rothenburg, L. Micromechanical Definition of the Strain Tensor for Granular Materials // Journal of Applied Mechanics (Transactions of the ASME). 1996. No. 63 (3). Rp. 706–711.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Li X., Li X. S. Micro-Macro Quantification of the Internal Structure of Granular Materials // J. Eng. Mech. 2009. No. 135. Рp. 641–656.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Li X., Li X. S. Micro-Macro Quantification of the Internal Structure of Granular Materials // J. Eng. Mech. 2009. No. 135. Rp. 641–656.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">GOST 25100-2020. Grunty. Klassifikaciya.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Experimental Study on the Coefficient of Earth Pressure at Rest for Sand / L. Li [et al.] // Buildings. 2023. No. 13. 1276 p. DOI: 10.3390/buildings13051276.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Experimental Study on the Coefficient of Earth Pressure at Rest for Sand / L. Li [et al.] // Buildings. 2023. No. 13. 1276 p. DOI: 10.3390/buildings13051276.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иванов П. Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М.: Высш. шк., 1991. 447 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ivanov P. L. Grunty i osnovaniya gidrotehnicheskih sooruzheniy. M.: Vyssh. shk., 1991. 447 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
