考虑土体结构性的修正邓肯-张模型

探讨了结构性土体的应力-应变关系,将土体应力-应变关系分为应变软化型和应变硬化型,并根据其力学性状将应力-应变关系分阶段讨论,其中硬化型应力-应变关系分为两个阶段,而软化型则分为三个阶段。同时,在邓肯—张模型的基础上,考虑了土的结构的损伤,引入损伤比的概念,对邓肯—张模型进行了修正。以几种土的试验结果为基础将本文模型及邓肯—张模型和软化模型进行了对比,结果表明本文模型能够更好地反映土的应力-应变关系。     

邓肯-张非线性弹性模型的研究现状

邓肯-张模型存在很多局限性,但参数测定容易、概念清楚,已积累了丰富的经验,仍被广泛采用。近年来对模型参数和模型进行了缩尺效应、敏感性、利用实测资料反分析、中主应力影响、考虑土体结构性、应变软化性、考虑时间效应等研究,对模型进行了修正和改进,使模型具有更广泛的适用性。本文综合叙述这些研究成果。     

基于统计损伤理论的邓肯—张修正模型研究

由于邓肯—张EB模型没有考虑颗粒破碎损伤对材料变形及强度的影响,不能模拟堆石料应变软化的缺陷,故将统计损伤理论引入邓肯—张双曲线模型。通过探讨堆石料应力—应变曲线不同阶段损伤变量的规律,描述堆石料的损伤破碎过程,考虑其损伤阈值的影响,建立了邓肯—张修正模型表达式,该模型参数能通过试验数据拟合得出。经过验证,邓肯张修正模型在高围压下能较好的模拟堆石料破碎损伤的全过程,低围压下退化为常规邓肯—张模型。与传统邓肯—张模型、统计损伤模型、弹塑性模型及试验结果相比较,其形式简单、参数少。研究成果可应用于底部围压较大的高堆石坝分析,为堆石坝的设计计算提供参考。     

低温沥青混凝土邓肯-张模型参数整理方法

鉴于沥青混凝土复杂的力学特性,为准确得到低温环境下邓肯-张模型参数K、n和Rf,本文采用两点法、全部法和分段法进行数据处理,利用计算结果反算应力应变曲线与试验曲线,并对其进行拟合分析。研究结果表明:分段法计算得到的拟合曲线最优,置信度达到0.9以上;由计算结果可知,选取60%~95%应力水平试验点参与计算的方法适用于低温环境下沥青混凝土静三轴试验模型参数的计算。     

筑坝堆石料邓肯-张模型参数确定方法的改进

针对目前常用的邓肯-张模型参数整理方法计算的初始模量离散等问题,进行了4组堆石料大型三轴试验研究,建议了一种新的模型参数整理方法.试验结果表明:εa/q-εa(εa为轴向应变,q=σ1-σ3为偏应力)的试验点在低应力水平和高应力水平有明显偏离直线关系的趋势,导致目前常用的参数整理方法计算的初始模量离散性较大.考虑到坝体关注的主要应力水平在75％以下以及低应力水平受装样引起的超固结的影响,建议根据应力水平50％和75％两点求取初始模量和破坏比;破坏比Rf并非常数,Rf随围压σ3的增大逐渐减小,且lg(Rf)与lg(σ3/pa)呈良好的直线关系.反演结果表明,在邓肯-张模型中考虑围压水平对Rf的影响,能更好的反映较高围压范围条件下堆石料的应力应变特性,建议当进行超高土石坝静力分析时应考虑Rf的围压相关性.     

邓肯-张E-B模型参数对高面板坝应力变形的影响

邓肯 张E B模型在混凝土面板堆石坝中得到了较为广泛的应用。大量计算研究表明,许多时候模型参数变化对计算结果的影响比模型本身的影响还要大。结合具体工程的试验和计算研究成果,对模型参数按比例分别增减,用有限元法计算某一面板坝的应力、位移等。每个参数的增减变化都将引起应力、位移的相应变化,其中参数Kb,φ0对面板坝应力、位移的影响最显著。分析还表明,对参数m的取值应特别慎重。     

邓肯-张模型开发及其在面板坝计算中的应用

根据FLAC3D软件提供的基于FISH语言的二次开发平台,结合邓肯-张非线性模型在面板坝计算中的实际需求,编制开发了邓肯-张模型计算面板堆石坝应力应变的应用程序.对某面板坝的填筑及蓄水过程进行了模拟计算,通过计算验证可知,所开发的程序应用方便,计算结果合理,丰富了FLAC3D在水利水电工程中的应用.     

基于正交试验法的邓肯-张E-B 模型参数敏感性分析研究

邓肯-张E-B模型能反映堆石料不同围压下的应力变形关系,在混凝土面板堆石坝应力变形数值计算中得到了广泛的应用。本文基于正交试验法,以混凝土面板堆石坝为例,进行了邓肯-张E-B模型参数对坝体竖向位移、上下游水平位移的敏感性分析。研究结果表明：邓肯-张E-B模型参数中的初始体积模量基数、初始内摩擦角、初始弹性模量基数对坝体竖向位移的敏感性相对较大;初始内摩擦角、初始弹性模量基数、破坏比对坝体向上游水平位移的敏感性相对较大;初始体积模量基数、初始内摩擦角、初始弹性模量基数对坝体向下游水平位移的敏感性相对较大;模型参数取值对向上游水平位移的影响最为显著;体积模量指数、摩擦角中的减少值、弹性模量指数对坝体变形计算结果的影响相对较小。本文的研究方法及成果可以为面板堆石坝邓肯-张E-B模型参数选取提供参考。     

邓肯-张模型参数中K与n值的计算方法研究

邓肯-张非线性模型是应用最广泛的土的应力-应变本构模型,但在实际应用中发现:按照试验规范进行数据处理时,得到的参数K,n值不合理。通过对3种土料的固结排水剪(CD)试验数据的处理,对K,n值按规范方法和适线法进行取值的2种取值方法进行了分析比较,发现运用适线法得到的K,n值更合理,并总结了适线法的选点方法。     

基于正交试验法的邓肯-张E-B模型参数敏感性分析研究

邓肯-张E-B 模型能反映堆石料不同围压下的应力变形关系,在混凝土面板堆石坝应力变形数值计算中得到了广泛的应用。本文基于正交试验法,以混凝土面板堆石坝为例,进行了邓肯-张E-B 模型参数对坝体竖向位移、上下游水平位移的敏感性分析。研究结果表明：邓肯-张E-B 模型参数中Kb、φ0、K 对坝体竖向位移的敏感性相对较大;参数φ0、K、Rf 对坝体向上游水平位移的敏感性相对较大;参数Kb、φ0、K 对坝体向下游水平位移的敏感性相对较大;模型参数取值对向上游水平位移的影响最为显著;参数m、Δφ、n 对坝体变形计算结果的影响相对较小。本文的研究方法及成果可以为面板堆石坝邓肯-张E-B 模型参数选取提供参考。     

在有限元软件中开发实现Duncan-Chang本构模型的方法研究

在土石坝的有限元计算分析中,关键和难点是准确描述土石坝材料的本构关系。以ANSYS为例,提出了一种在现有有限元计算程序中开发实现Duncan—Chang材料本构模型的一般方法,并编制了相应的位移后处理程序,经实验算例和实际工程算例,结果表明：本开发工作能完成复杂土工应力应变的有限元数值分析问题,同时,具有计算精度高和前后处理快捷方便的特点,为土石坝的有限元计算开辟了另一条途径。     

ABAQUS有限元分析软件中Duncan-Chang模型的二次开发

以ABAQUS用户子程序UMAT为基础,利用Fortran编程语言,开发研制了Duncan－Chang模型接口程序。通过数值检验表明,所研制的接口程序开发思路正确,可以用于分析实际工程问题。     

膨润土改性黏土中裂隙扩展规律的试验研究

作为垃圾填埋场防渗系统中常用的改性材料,膨润土可能对压实黏土中裂隙的形成产生重要影响,从而影响衬垫的防渗性能。为此,对膨润土改性黏土和天然黏土在干湿循环条件下裂隙扩展规律进行研究。结果表明,较宽的裂隙在湿化后不能完全愈合,干湿循环使土样产生了不可逆的变化。改性黏土在首次脱湿的裂隙面积率、长度比约为天然黏土的3倍和2倍,二次脱湿的裂隙面积率、长度比约为天然黏土的4倍和3.7倍。改性黏土二次裂隙的面积率、长度比约为一次裂隙的1.6倍和1.8倍。膨润土和干湿循环次数对裂隙宽度的影响相对较小。     

新岩滑坡膨胀性软岩Duncan-Chang模型及归一化特性研究

延边地区公路沿线广泛发育一种膨胀性较强的软岩,具有较强膨胀性,致使这一地区公路边坡出现了多处滑坡现象,带来了较大的危害。为了描述该地区岩土介质材料的强度及变形特征,分析吉林省在建汪延高速公路上的新岩滑坡的稳定性并为支护设计提供基本参数,通过现场取样,进行室内固结不排水剪切试验。试验表明:试样的应力-应变关系曲线为典型的双曲线,在低围压下,土体表现出弱应变硬化型,在高围压下,土体呈现明显的应变硬化型。结合Duncan-Chang模型,对实验结果进行分析,得到了D-C模型参数,并在此基础上,研究该地区膨胀土的归一化特性,结果表明,当归一化因子为(σ₁-σ₃)_ult时,归一化程度最好,同时建立了应力-应变关系特性的归一化方程,能较好预测应力-应变关系。