混凝土面板堆石坝变形非线性有限元分析

介绍堆石体的几种本构模型 ,用二维有限元方法分析了混凝土面板堆石坝的应力变形特性。用邓肯E—B模型和双屈服面模型计算了同一个 10 0m高的均质坝 ,其计算结果是堆石体的位移分布与应力分布都相同 ,但邓肯模型的位移值、应力值都比双屈服面模型的大。     

堆石料湿化变形计算模型及方法研究

水库蓄水和降雨入渗可导致土石坝发生显著的湿化变形,从而对坝体的应力变形性状产生重要的影响。合理的湿化变形模型和计算方法是模拟分析土石料浸水湿化变形特性的重要前提。论文基于三轴湿化试验研究成果,建议了一种新的堆石料湿化变形计算模型。该模型利用湿化变形方向的平行特性,采用堆石料本构模型计算相应的湿化体应变分量。新提出的模型仅需要一个湿化轴向应变模型参数。分别采用邓肯张EB和沈珠江双屈服面模型讨论了新湿化变形模型的具体计算模式,并通过与试验结果的对比验证了新模型的实用性。用改进的沈珠江三参数模型计算最终体应变和最终剪应变,湿化后的饱和流变规律与饱和试样的流变规律一致,湿化过程不会影响堆石料的饱和流变数值和规律。     

冶勒水电站超深覆盖层防渗墙应力变形性状的数值分析

应用邓肯-张非线性弹性模型和双屈服面弹塑性模型，计算了冶勒水电站大坝和超深覆盖层中防渗墙的应力变形性状，分析了防渗墙垂直缝、防渗墙顶部垫座分缝、防渗墙底部残渣和防渗墙槽段间施工缝参数对防渗墙应力变形性状的影响。     

修正双屈服面模型三维化在水泥砾质土中的应用

采用变换应力方法将空间滑动面破坏准则应用于修正双屈服面模型,使该模型合理三维化。在不增加新参数的情况下可描述水泥砾质土的力学特性,利用水泥砾质土三轴试验结果对三维化后的修正双屈服面模型进行初步验证。结果表明,在低水泥掺入比(wc≤5%)的条件下,三维化后的修正双屈服面模型能够较好地反映水泥砾质土应力~应变关系的软化现象,且充分体现了体变~应变关系在低围压下的剪胀性和高围压下的剪缩性;但当水泥掺入比wc为8%且围压为200 k Pa时,水泥砾质土的脆性显著增强,其剪胀性也十分显著,水泥砾质土达到峰值强度后呈现脆性破坏,导致该模型计算值与试验值误差较大。该研究成果可为水泥砾质土应用于高土石坝心墙料力学特性研究提供一定的技术支撑。     

应力型多重势面模型及其参数求取的改进

多重势面弹塑性本构模型避开了屈服面的概念,本质上是一种数学本构模型。推导了基于应力空间的多重势面模型的柔度矩阵,提出了用沈珠江抛物线假设改进多重势面模型参数的求取方法以反映砂土等的剪胀性,并通过有限元计算与邓肯-张E-μ模型进行了比较和分析。所提出的参数求取方法可以使多重势面模型较好地反映剪胀性土的体变规律,计算分析成果有助于进一步研究和应用多重势面模型。     

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。     

渣场松散碎石土应力-应变特性研究

对取自某渣场边坡坡顶和坡底的2种松散碎石土试样,开展了4组大型三轴固结排水剪切试验,研究了松散碎石土剪切破坏过程中的应力与应变、体应变与轴向应变、实测泊松比随应力水平变化的关系以及邓肯-张E-ν和E-B模型的适用性。研究结果表明:①渣场松散碎石土应力-应变曲线基本呈硬化型、无显著峰值、强度参数φ与选取的应变标准关系密切且随应变标准的增加而变大;②松散碎石土在剪切破坏过程中基本呈单调剪缩,表明剪切过程中试样内部以颗粒平动引起的结构压缩为主,而由颗粒转动和力链调整引起的剪胀基本可忽略;③松散碎石土实测泊松比与应力水平基本呈线性关系,且坡顶与坡底料有较明显的差异。从实测泊松比与邓肯-张模型比较结果来看,邓肯-张E-B模型对坡顶料有较好的适用性,而坡底料比较适用于邓肯-张E-ν模型。     

论土石坝应力应变计算中的邓肯模型

一、前言迄今,在土石坝的应力应变计算中,作为描述土的应力应变关系的数学模型,邓肯—张—库尔霍模型(Duncan—Chans—Kulhawy,1970—1972,下称邓肯模型)比较流行。我国土石坝的应力应变计算,就是从该模型开始的(甘肃党河坝,华东水利学院,1975)。在国外,采用该模型进行土石坝应力应变分析的,除较早的Oroville,深山(日本),El lnflernillo等坝例之外,近期则有Brianne,Dalesice,Guri,Tehri,     

用有效应力解释非饱和土的弹塑性行为

在巴塞罗那基本模型BBM模型的框架下,应用有效应力和应力双变量分别解释非饱和土弹塑性行为的不同特点。对文献试验数据的分析表明：在应力双变量构成的应力空间中,存在两个初始LC屈服面,加载强化过程中也具有两个LC后继屈服面;相反,有效应力空间中,非饱和土具有唯一的初始LC屈服面,加载强化过程中LC屈服面也保持唯一。非饱和土在两个应力空间中的不同表现与非饱和土的水分滞回性质相关。与采用应力双变量的弹塑性模型不同,采用了有效应力的弹塑性模型,可直接反映水分滞回的影响。     

高应力状态下堆石料工程特性试验研究

通过对堆石料开展高应力状态的静力三轴试验,研究了孔隙率、级配及应力状态对其力学特性指标的影响。试验结果表明:随着堆石料孔隙率的降低以及级配的改善,堆石混合料的力学指标得到明显的提高;堆石料在高应力状态下的抗剪强度指标和本构模型参数均会差异于其在中等应力条件下的抗剪强度指标和本构模型参数;对整理出的"邓肯"模型参数和"南水"双屈服面模型参数分别进行了参数反馈分析,反演分析结果显示,涉及到应力参数的拟合性要明显优于体变参数;母岩岩性好、密度较高的堆石料应力应变曲线呈应变软化性,导致拟合曲线峰值与试验实际破坏峰值会相差较大,宏观表现为模型参数Rf值会较小,而且这种现象随着围压越高越明显。     

邓肯模型对砾质土在高压下变形描述的适用性

本文通过对某高土石坝心墙砾质土料应力—应变特性试验结果的分析，讨论邓肯Ｅ～μ、Ｅ～Ｂ模型对砾质土的适用性以及在参数确定时应注意的问题，供同行参考。     

冻土区天然斜坡冻胀及融沉滑移变形模拟

对土坡的一个单位宽度土条进行简要受力分析,进行分层计算土体冻胀变形量。根据平面应变假定求解斜坡坡土应力分量,考虑温度效应对土体先期固结压力的影响对沈珠江水滴形屈服面进行修正,通过拟定坡土滑移速度与黏塑性应变率的关系,得出坡土滑移变形速度;再通过修正经冻融循环后的土体强度和黏滞性参数以提高模型的模拟精度。实例计算表明,冻胀变形和滑移变形量的计算值与现场实测数据结果较为一致。     

粗粒土的应力应变特性及非线性参数

本文根据大量粗粒土三轴压缩试验成果,分析研究了粗粒土的应力应变特性及变化规律,对邓肯E-μ模型的参数式作了较大的改进,并提出了新的参数关系式。     

邓肯模型对砾质土在高压下变形描述的适用性

本文通过对某高土石坝心墙砾质土料应力－－应变特性试验结果的分析，讨论邓肯Ｅ￣μ、Ｅ￣Ｂ模型对砾质土的适用性以及在参数确定时应注意的问题，供同行参考。     

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。     

新疆山口水电站堆石坝实测变形的反馈分析

根据山口水电站大坝施工及水库蓄水后的监测资料,采用国内比较通行的沈珠江双屈服面弹塑性模型,对坝体应力变形分析所用的坝料计算参数进行了有限元反馈分析,分析结果与实测值基本相符,较好地反映了大坝变形的分布状态,表明大坝变形及应力分布符合土石坝的一般规律。     

邓肯E-B 模型参数敏感性分析

对于覆盖层和大粒径坝料,单纯依靠室内试验难以准确测定其模型参数,近年来联合室内和现场试验反演分析确定本构模型参数的方法日益受到重视。但待反演参数过多时反演结果可能会出现多值问题,因此需要合理选择待反演参数。本文研究了土石坝应力变形计算中位移对邓肯E-B模型参数的敏感性,讨论了影响分析结果的因素,给出了邓肯E-B模型参数的敏感性排序。研究结果可作为选择待反演参数的依据,同时也可为土石坝应力变形分析结果的综合评价提供支持。     

考虑坝料初始压密特性的土石坝变形计算方法

在土石坝工程中,经高强度反复碾压后的筑坝土石料会达到非常密实的状态,从而表现出明显的超固结特性,未考虑这种特性的土石坝应力变形计算分析中,通常会使低坝的变形计算结果偏大,高坝的变形计算结果偏小。通过设定初始屈服面或初始加载函数,本文提出一种可考虑坝料初始超固结特性的土石坝变形计算方法,分别结合沈珠江双曲服面模型和邓肯-张EB模型讨论了具体的实现方案,进行了不同坝高、考虑和不考虑坝料初始超固结特性的算例分析,结果表明,所提出的方法可有效解决土石坝变形“低坝算大,高坝算小”的现象。     

土石坝计算中非线性模型的改进

本文在两个方面对非线性邓肯(Duncan)模型进行修正:(1)针对坝体填筑过程中σ_3随σ_1的增加而增加的状况,在全微分概念下给出了考虑△σ_3增减影响的切线模量表达式;(2)考虑轴对称与平面应变两种应力状态之间的差异,对常规三轴试验给出的计算参数进行了平面应变修正,并使这种修正程序化。通过采用4种方案对湖南铁山坝进行的应力应变计算及其与原型观测资料所作的对比分析可知,修正的邓肯模型计算结果与实测资料吻合较好。