一种改进的Bingham岩石蠕变模型研究

为描述岩石完整蠕变特性,基于非线性流变力学理论,引入能够描述衰减蠕变和加速蠕变阶段的2个非线性函数,将替换传统Bingham模型中的线性元件,建立了一种改进后的Bingham岩石蠕变本构模型。通过引入屈服强度阀值来界定岩石蠕变阶段,当岩石在高应力状态下,模型能同时描述衰减蠕变、定常蠕变和加速蠕变3个阶段。利用天然页岩蠕变试验结果,根据通用全局优化算法,对改进后Bingham模型的参数进行反演辨识,获得了流变参数。对比拟合曲线与试验结果显示,改进后的模型拟合效果良好,相关系数均在0. 9以上,说明该模型的适用性与可行性。     

三峡工程船闸区花岗岩蠕变特性试验研究

本文叙述了三峡船闸区弱风化和微新岩石的压缩蠕变试验及方法;将蠕变强度和瞬时强度作了比较;拟合出了蠕变曲线经验公式;得到了蠕变理论模型及其参数。试验结果表明,三峡船闸区弱风化和微新岩石虽属坚硬岩石,其强度仍存在时间效应,为工程设计长期稳定计算提供了蠕变模型及其参数。     

基于RBF的隧洞岩体蠕变参数反演方法

岩体蠕变参数是软岩洞室设计和施工中的重要力学参数，为解决蠕变参数难以获取的研究现状，建立基于RBF神经网络的隧洞岩体蠕变参数智能反演方法。在综合分析工程资料的基础上，采用符合该工程岩体变形规律的蠕变本构模型，建立反映隧洞开挖支护工序和长期蠕变特征的仿真计算模型，以测点沉降值为指标，采用敏感性分析方法，确定待反演参数。通过正交设计和仿真计算构造训练样本，对RBF神经网络进行训练，建立蠕变参数和位移值之间的非线性关系。输入实测位移值，得到相应的岩体蠕变参数。将该方法应用于滇中引水工程的隧洞蠕变参数反演中，利用所得参数进行数值计算，计算结果与实测位移值误差较小，表明该方法合理、实用，且具有良好的精度，可为获取软岩隧洞蠕变参数提供简捷高效的方法。     

基于Burgers模型下泥岩三轴蠕变参数的辨识

Burgers模型能较好地反映岩石蠕变曲线,而模型参数辨识尚无明确标准方法,为此,对泥岩进行三轴压缩蠕变试验,研究不同轴向应力下蠕变曲线变化规律,提出辨识模型参数的改进解析解法,通过反演计算,验证了该方法的适用性及准确性,对促进岩体蠕变理论的工程应用、更有效地评价岩体工程的长期稳定和运营安全有重要的工程实际意义。     

基于极限学习机的隧洞岩体蠕变参数反分析方法

以某水电站坝区左岸导流洞工程为依托,将极限学习机(ELM)应用于隧洞岩体蠕变参数反演计算中。通过正交实验设计,确定导流洞出口段的16组岩体力学参数,选取其中的14组用FLAC3D中的Cvisc模型进行数值分析,根据各组蠕变参数和与其对应的各测点计算位移,对ELM网络进行训练,输入岩体中关键点实际监测的位移变化过程线,反演出相应的岩体蠕变参数确定二者之间的非线性关系,其余两组用于检验训练结果。将该模型应用于某水电站左岸隧洞岩体蠕变参数反演分析中,计算结果与实测位移值拟合较好,说明该模型简单、实用,具有良好的反演精度,可满足工程设计要求。     

坝区岩体压缩蠕变参数的数值反演

根据大岗山水电站坝区现场承压板压缩蠕变试验资料,在坝区软弱岩体压缩蠕变模型识别的基础上,建立了坝区岩体蠕变参数反演的数值分析方法,该方法可以真实模拟现场承压板的压缩蠕变试验过程和试验点的地层分布与地质状况.采用数值反演有效得到坝区试验点岩体的压缩蠕变参数且数值反演计算变形值与实测变形值基本相近,较好反演了坝区岩体的蠕变力学参数,这为坝区边坡工程的稳定性评价与分析提供了技术参数保证.     

改进PSO法在马斯京根模型参数估计中的应用

提出了一种改进的粒子群算法(PSO),在保持基本粒子群算法进化原理基础上,考虑坏粒子即适应值最差的粒子在进化过程中所具有的有用信息,对部分粒子的进化模式进行改进.本方法丰富了粒子进化的多样性,能有效地克服基本粒子群算法易早熟的缺点.应用实例表明,同其他算法相比,该算法的计算精度较高,且编程易实现,因此可广泛应用于求解多种模型参数的优化问题,为准确估计非线性马斯京根模型参数提供了一种有效的方法.     

基于IDE-OSVR-ABAQUS的岩土力学参数反演方法

提出引入自适应因子的改进型差分进化算法(IDE),并应用于优化在线支持回归机(OSVR)的核参数和惩罚参数,建立岩土体位移和岩土力学参数之间复杂非线性关系的动态最优IDE-OSVR模型,输入岩土体位移值直接输出岩土力学参数实现参数反演。通过均匀设计方法与ABAQUS正计算构建初始训练集,然后逐次反演并进行验算误差,将误差未达到预定阈值前的验算样本增添至训练集,使得IDE-OSVR模型不断在线学习,提高参数反演精度。将IDE-OSVR-ABAQUS反演方法应用于工程算例,并同几种典型方法对比。结果表明该方法的岩土力学参数反演速度很快,反演精度很高,是一种合理的岩土力学参数反演方法。     

改进布谷鸟算法在大坝弹性模量反演中的应用

反分析可以得到大坝的真实材料参数,为工程设计提供借鉴,近年来,人工智能理论逐步应用于观测资料反演领域。利用粒子群算法的学习机制,对布谷鸟算法求解过程进行优化,将大坝和坝基弹性模量作为算法的待解值,以位移差值的平方和作为目标函数建立目标优化问题。将二维有限元模型的位移计算值作为标准值,对比分析改进布谷鸟算法和布谷鸟算法在参数反演中的表现。分析结果表明,相同计算条件下,改进布谷鸟算法收敛更快、误差更小、计算性能更优。     

河道堤防力学参数反演计算模型研究

结合ANFIS模型对河道堤防力学参数进行反演,并结合试验测定值对模型计算精度进行验证.验证结果表明:ANFIS模型基于有限元原理可实现反演参数优化计算,相比于传统力学参数反演方法,该方法的反演误差可降低20％左右.研究成果对于河道堤防力学参数确定具有重要的参考价值.     

大坝混凝土分数阶徐变模型探讨

混凝土是一种介于理想固体与流体之间,与加载龄期和持荷时间有关的徐变材料。针对分数阶微积分可描述处于理想固体与流体之间不同状态的流变行为,建议将分数阶模型应用于混凝土徐变模型分析。首先基于带软体元件的广义开尔文模型,建立了5参数分数阶徐变模型;接着结合复合形优化算法反演出混凝土分数阶徐变模型的5个参数。工程算例分析表明,分数阶徐变模型计算值与试验值吻合效果良好,且与8参数模型拟合效果相当,将分数阶流变模型应用在混凝土徐变中为混凝土徐变分析提供了一种新思路。     

基于伯格模型的非饱和土蠕变模型构建

滑坡变形发展一般都要经历一定的时间过程,同时在降雨以及库水位变动下,滑坡土体常处于非饱和状态,因此构建考虑基质吸力的非饱和土蠕变模型具有非常重要的意义。以三峡库区某滑坡滑带土非饱和蠕变试验数据为基础,基于伯格模型和非饱和土力学原理及相关假设条件,构建了适合该滑坡滑带土的非饱和蠕变模型。接着,利用非线性回归算法对模型参数进行求解,并将该模型预测值与试验值进行对比,验证了该模型的合理性。最后,考虑模型参数与净围压之间的线性相关性,对模型进一步修正,并验证了修正后模型的有效性。构建的非饱和土蠕变模型能较好地反映该滑坡滑带土的非饱和蠕变特性,其对预测该滑坡的长期变形具有重要的意义。     

香炉山引水隧洞围岩的蠕变特性及模型研究

为了探究滇中引水隧洞围岩的蠕变特性,采用实时高温常规三轴试验系统开展岩石的力学性能和蠕变试验。在建立岩石蠕变本构模型的基础上,根据蠕变试验曲线的特点,提出了一种确定蠕变参数的方法,并分析了不同应力水平下蠕变参数的变化规律,构建了蠕变参数与应力的关系。最后将各蠕变参数与应力之间的表达式代入蠕变本构模型中,得到修正的蠕变本构模型。结果表明：建立的蠕变模型不仅准确反映了衰减和稳定蠕变阶段的蠕变特征,而且克服了传统模型难以描述加速蠕变的缺点。同时,该方法确定的蠕变参数不仅可以反映应力对蠕变参数的影响,还可有效反映应力状态对蠕变变形规律的影响。     

考虑温度效应的花岗岩分数阶蠕变模型研究

温度是影响岩石蠕变特性的一个重要因素,不同温度影响下岩石蠕变行为对深部地下工程、高放射性核废料处理工程等有着显著影响,研究温度—应力耦合作用下的岩石蠕变力学行为具有重大意义。在分析20℃~300℃花岗岩蠕变试验数据的基础上,引入能反映岩石黏弹性的分数阶蠕变元件,并通过元件组合建立了考虑温度效应的花岗岩黏弹塑性蠕变本构模型,进而获得了岩石非稳定蠕变阶段前参数随温度变化的函数。同时开展了蠕变参数的敏感性分析,得到了各参数对蠕变模型的影响规律。研究表明：随着温度增加,蠕变参数的变化均会影响花岗岩进入稳态蠕变的时间,其中黏性系数影响较大。     

堆石料蠕变模型及参数求取

通过大型三轴蠕变仪对两河口水电站混合料的蠕变特性进行试验研究,对其蠕变机理和模型进行探讨。结果表明两河口水电站混合料的轴向和体积蠕变可以用幂函数来描述,轴向初始蠕变和轴向蠕变指数与轴向主应力差关系可用幂函数表示;体积初始蠕变与平均主应力成线性关系,体积蠕变指数与平均主应力成幂函数关系。模型参数可通过蠕变特性试验确定,最后对模型参数的影响因素进行了分析。     

滑坡滑带土非饱和蠕变特性模型研究

绝大多数滑坡的失稳过程实质为非饱和蠕变过程。在Singh-Mitchell研究成果的基础上,研究了低应力水平下蠕变变形与时间的关系,将蠕变过程划分为衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个阶段,并且将基质吸力作为一种新的应力变量反映到模型中,从而建立能够反映应力-吸力-应变-时间的非饱和蠕变模型。以三峡库区千将坪滑坡滑带土为研究对象,根据非饱和三轴蠕变试验数据对模型参数进行求解,并根据参数λ1、λ2与应力水平的关系,参数B、βDR与时间关系对模型进行修正,推导了适用于非饱和土的非线性蠕变模型。采用试验数据对模型进行验证,发现该模型能够较合理地预测滑坡滑带土的蠕变特性。     

分级加卸载下砂岩蠕变试验及模型研究

采用分级加卸载方式,利用五联流变实验系统对陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司砂岩进行单轴蠕变试验。针对岩石蠕变的衰减、稳定和加速三阶段特征,将Burgers模型中串联的牛顿体的黏滞系数修正为与应力、时间相关的函数,考虑损伤在蠕变过程中的影响,基于损伤理论和Lemaitre应变等价性假说,建立损伤体模型。将Hooke体、Kelvin模型、修正牛顿体和损伤体四者串联组成一个新的非线性损伤蠕变模型,推导新模型的本构方程和蠕变方程,该模型以一个统一的函数描述岩石在不同应力水平下的蠕变曲线。基于单轴蠕变试验结果,对模型参数进行辨识和敏感性分析,将新模型与试验蠕变曲线对比。结果表明:模型能很好地拟合岩石蠕变,模型无须采用分段函数即可描述砂岩蠕变的全过程,弥补了Burgers模型无法描述加速蠕变的不足,从而验证新模型的合理性。     

桩-软岩复合地基流变机理缩尺模型试验研究

桩-软岩复合地基承受上部载荷时,时效变形预测依赖于对其流变机理的认识以及对流变模型的合理描述,为分析其流变机理,通过桩-软岩复合地基缩尺模型载荷试验,研究了桩身应力、桩底压力、承台下软岩压力以及软岩深部变形时效特征,对桩-软岩复合地基流变机理进行了系列试验研究。桩底压力以及桩间软岩变形时效特征明显,桩-软岩复合地基在工程荷载作用下的衰减蠕变可采用5参量广义开尔文模型进行描述,其流变参数为E_H=1.1 GPa,E₁=7.05 GPa,η₁=929 GPa·h,E₂=9.03 GPa,η₂=28 GPa·h,与软岩地基比较,桩-软岩复合地基流变参数明显提高。     

高性能混凝土的徐变影响因素及模型优化

现有的高性能徐变预测模型,各徐变影响因素多是根据试验数据统计回归得到,具有一定的局限性,且在实际施工中通用性较差。为了解决这一问题,根据现有的徐变模型,提出了标准状况下徐变预测公式,并结合高性能混凝土的特点,通过将徐变影响因素参数化,仅改变某一因素而将其他因素控制在标准状态的方法,建立了适用范围较广且预测精度较好的徐变模型。同时,为了使参数更精确,在徐变系数分析时,采用了自动寻参的遗传算法。结果表明,预测值与试验值吻合较好,且适用于普通混凝土和高性能混凝土,计算较为简便,可为设计和工程应用提供参考。