基于蛙跳优化算法的土石坝邓肯-张E-B模型参数反演

邓肯-张E-B模型常用来刻画土石坝本构关系,对其参数进行准确估计是实现土石坝应力应变分析的前提。本文针对工程中通过三轴试验确定其参数所存在的不足,着重阐释了群智能蛙跳优化算法在反演土石坝邓肯-张E-B模型参数中的应用,结合实测资料,通过正分析,证明了蛙跳优化算法在E-B模型参数反演中的合理性,以期为其他工程提供借鉴。     

邓肯张非线性材料模型参数优化计算方法

以SL237—1999《土工试验规程》建议的计算方法为依据,以邓肯 张E B模型K,n参数的计算为主线,提出了一种邓肯 张非线性材料模型参数优化计算方法。该方法首先得到5种拟合方案的参数计算结果,以此为依据确定K,n参数的二维矩形区域,然后在该区域内随机搜索与试验结果符合较好的参数点构成有效点集,根据有效点集确定优选参数。该方法综合考虑了5种拟合方案的计算结果,得到的优选参数是试验数据的充分体现,与规程建议的方法相比更具代表性。     

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。     

基于邓肯—张模型的土石坝有限元分析

取坝体河床部位最大横断面为计算的典型剖面,进行了二维非线性有限元分析.坝体以及覆盖层采用了邓肯-张E-v和E-B本构模型,在混凝土盖板和心墙之间设置了无厚度GOODMAN接触单元.考虑坝体填筑和分期蓄水相结合的施工过程,分析得出了坝体(包括覆盖层、填筑区等)顺河流向水平位移、竖直沉降、应力水平、大主应力以及小主应力分布等情况,同时得出了一系列有益的现象和规律,对于同类工程的建设、实际工程的设计与施工具有一定的借鉴作用.     

基于邓肯—张模型的土石坝有限元分析

取坝体河床部位最大横断面为计算的典型剖面,进行了二维非线性有限元分析.坝体以及覆盖层采用了邓肯-张E-v和E-B本构模型,在混凝土盖板和心墙之间设置了无厚度GOODMAN接触单元.考虑坝体填筑和分期蓄水相结合的施工过程,分析得出了坝体(包括覆盖层、填筑区等)顺河流向水平位移、竖直沉降、应力水平、大主应力以及小主应力分布等情况,同时得出了一系列有益的现象和规律,对于同类工程的建设、实际工程的设计与施工具有一定的借鉴作用.     

邓肯-张EB模型参数求解的二次优化法

邓肯-张非线性弹性模型是土石坝工程中最常用的本构模型。水利行业《土工试验规程》中根据应力水平75%和90%两点法进行计算时,得到的结果往往并不合理,有时n值还可能出现负数。一般的适线法仅仅对单个试样结果进行优化,而并不是针对整组试验结果,因此无法得到最优结果。提出了一种二步优化的参数计算方法,首先对每级围压下单个试样的试验成果采用适线法优化,得到每级围压下的参数a、b。在此基础上,计算得到参数K、n、Rf的初值。然后以邓肯-张理论为基础,根据获得的参数初值针对整组试验成果进行二次优化,以理论计算与试验的应力应变曲线差的平方和最小为目标函数,从而得到EB模型的主要参数。该方法简单实用,能够快速和准确地获得邓肯-张模型参数,并结合糯扎渡大坝堆石料三轴试验数据,对方法进行了验证。     

基于差分进化算法的水库防洪优化调度研究

由于影响和制约因素众多,水库防洪优化调度方案的制定是一个非常复杂和有相当难度的课题。本文以最大削峰为目标,基于差分进化(DE)算法建立多约束的水库防洪优化调度模型,给出了水库防洪优化调度问题的DE算法的求解步骤。将该算法应用于潘家口水库防洪优化调度实例问题的求解,求解结果与动态规划和粒子群算法的求解结果进行比较。该算法应用于水库防洪优化调度,可以充分发挥水库的防洪调节能力,确保水库自身以及下游防洪对象的安全,为水库提供合理有效的优化调度方案。     

黄壁庄水库副坝粗细粒土邓肯—张模型参数的研究

为了复核黄壁庄水库副坝混凝土防渗墙的安全性。相继对坝体、坝基中的土层、砂层、卵石层取样进行了三轴压缩试验．求得了坝体及防渗墙稳定计算所需要的土层的邓肯-张模型参数。详细地介绍了该参数的组成及不同类土的参数值。同时对试验成果的影响因素进行了分析。     

基于三轴试验的邓肯张模型参数的确定方法

由于邓肯一张模型反映了土体变形的主要规律并且其各项参数易于从常规三轴试验求得而在工程实践中被广泛应用,因此通过对邓肯一张双曲线型模型的推导,获取材料参数之间的关系,通过三轴试验数据的分析,确定邓肯一张双曲线模型的参数。     

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。     

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。     

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。     

差分进化算法在马斯京根模型参数优选中的应用

针对马斯京根模型参数最优估计中求解复杂、精度差等问题,结合绝对残差绝对值之和最小准则,提出应用差分进化算法（Differential Evolution Algorithm）直接优选模型参数。同其它算法相比,实例分析表明该算法具有较强的全局搜索能力和较高的计算精度。为更好地优选马斯京根模型参数提供了一种更为有效的新方法。     

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。     

鲁南地区黏性土的邓肯张模型参数试验分析

邓肯张模型由于应用简便,物理意义明确,广为工程界接受并大量应用,该模型所用的常用参数有八个即：K、n、内摩擦角φ、黏聚力c、破坏比R_f、G、F、D。文章以临沂地区某项目的土样为例,通过三轴排水固结剪切试验分析,获得土样的邓肯张模型参数。     

基于改进差分进化算法的水火电短期优化调度

在处理具有复杂约束条件的水火电系统短期优化调度问题时,针对差分进化算法(DE)变异率控制难点和"早熟"问题,引入自适应变异算子,以距离方差校验,借正态分布生成种群,提出改进差分进化算法(EDE)。为使可行解在约束范围内收敛,运用双适应度函数对求解过程评价。以国际上通用4个水电站和3个火电站组成的系统仿真分析,EDE使水火电总燃料费用最小,为水火电力系统求解提供了有效手段。     

基于改进响应面的邓肯-张E-B模型参数全局敏感性分析

为研究邓肯-张E-B模型参数及参数之间的交互作用对大坝变形的影响,以某均质黄土坝为研究对象,利用改进的响应面方法分析了邓肯-张E-B模型参数的全局敏感性。通过部分因子设计筛选出对土坝变形影响较为显著的5个参数为R_f、γ、φ₀、K_b、K,再利用响应面方法中的中心复合设计对筛选结果做进一步的全局响应面分析,考察参数及参数之间的交互作用对土坝变形的影响。结果表明,R_f、γ、φ₀是对大坝位移敏感性最强的3个参数,这3个参数之间的交互作用对于大坝变形的敏感性同样重要,且高于单个因素的敏感性,在类似工程计算中应考虑参数之间的交互作用。     

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。     

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.     

基于ABAQUS邓肯张E-B模型的坝体变形分析

为了了解新疆北疆供水工程库木苏水库大坝变形特性,基于ABAQUS邓肯张E-B模型对坝体变形进行了分析,结果:坝体向上游的水平位移最大值为7.7 cm,向下游的水平位移最大值为9.4 cm,坝体最大沉降值为42.4cm,均满足规范要求。其成果可供该工程设计、运行参考,分析方法可为严寒地区类似工程提供借鉴。