风积土邓肯-张E-B模型参数试验研究

邓肯-张E-B模型是工程中应用最为普及的本构模型之一，该模型参数的确定是决定工程的分析计算是否可靠的关键因素，通过常规三轴试验，得到风积土邓肯-张E-B模型的全部参数，为风积土的地区的工程建设提供了参考。     

邓肯—张模型在FLAC~(3D)中的实现及工程应用

应用VC.net编译平台,开发了邓肯-张模型的DLL动态链接库文件,通过FLAC3D程序的预留接口导入程序.介绍了邓肯-张模型的基本原理及其在FLAC3D程序中实现的关键技术和具体实现方法.通过对三轴加卸载试验的仿真模拟,分析了试样的Z向和Y,向位移变化形态和规律,研究了(σ1-σ3)-εa关系曲线的变化形态,及其在极限情况下曲线的发展规律.从而验证了邓肯-张本构模型在有限差分程序中的准确性和适用性.另外,对一个基坑开挖及其支护过程进行了模拟分析,并通过基坑壁水平位移计算值和监测值的对比,验证了编译的邓肯-张(E-B)模型对工程的适用性,以及应用于其他类似问题的通用性,解决了FLAC2D程序中邓肯-张本构模型(E-B)的应力敏感性及其不能应用于实际工程等问题.     

残积土孔内剪切试验的强度特性及广义邓肯–张模型研究

花岗岩残积土广泛分布在中国东南沿海地区,是近地表花岗岩的风化产物。为了研究花岗岩残积土原位力学行为及其受风化程度的影响,开展不同深度土层的原位孔内剪切试验,获得了不同法向应力下的应力-应变关系曲线和广义邓肯-张模型参数。以砾粒含量表征残积土的风化程度,基于考虑砾粒含量影响的广义邓肯-张模型预测了土体的力学行为,并与实测数据进行对比。结果表明,花岗岩残积土的颗粒级配与土层深度有明显的关联性,用砾粒含量可以表征其风化程度;由孔内剪切试验得到应力-应变曲线呈应变硬化型特征;根据孔内剪切试验的应力-应变关系可以有效地反演广义邓肯-张双曲线模型参数,包括黏聚力c、内摩擦角φ、应力破坏比R_f以及拟合参数K和n;经回归分析发现5种参数均可由砾粒含量的相应函数关系进行拟合求解;由模型计算得到的应力-应变曲线与实测结果吻合度较高,说明采用广义邓肯-张模型描述花岗岩残积土的原位力学行为具有合理性,分析结果拓展了邓肯-张本构模型的适用范围。     

广义塑性模型适用性初探

为验证筑坝材料广义塑性模型在土石坝数值仿真分析中的适用性,以四川猴子岩高面板堆石坝为例,分别采用邓肯E-B模型和广义塑性模型对面板堆石坝进行三维数值模拟计算,并与现场监测数据进行对比。结果表明,竣工期广义塑性模型计算所得堆石体水平向位移及竖向沉降均小于邓肯E-B模型,坝体第一主应力计算结果基本一致,第三主应力E-B模型计算结果小于广义塑性模型;正常蓄水位期,水荷载作用下广义塑性模型预测的坝体水平向变形及面板挠度较邓肯E-B模型小,面板应力较邓肯E-B模型大。两种模型计算所得坝体变形及应力分布规律基本一致,广义塑性模型计算结果比邓肯E-B模型更接近现场监测数据。两种模型的数值计算与实测资料基本吻合。     

毛竹复合土钉墙数值分析

本文采用非线性有限元法探讨软土深基坑毛竹复合土钉墙支护机理。数值模拟采用ABAQUS三维非线性有限元软件和实体单元(取代传统的结构单元)来模拟毛竹土钉与土体的相互作用,土体采用莫尔-库仑理想弹塑性模型,基坑的变形分析采用在此软件平台上二次开发能反映基坑开挖卸载的邓肯-张E-B模型,模型参数采用三轴加、卸载应力路径试验值或经验值。毛竹土钉按张拉破坏的弹性材料进行模拟,坡脚毛竹排桩等效为连续板桩来模拟。数值模拟预测结果与现场实测结果吻合较好,表明三维非线性有限元法对毛竹复合土钉墙的变形预测具有定量计算精度,可用于动态指导基坑开挖、支护设计和施工。     

考虑温度的软黏土邓肯-张模型参数试验研究

为了获得宁波地区典型软黏土在温度荷载作用下的邓肯-张模型参数,在不同的温度和围压下,对宁波某工地现场的软黏土土样分别进行三轴固结不排水试验。通过分析软黏土的应力-应变曲线的特点,得到了相应的邓肯-张模型参数值,并归纳总结了各参数在温度荷载作用下的变化规律。试验结果表明,随着温度升高,软黏土邓肯-张模型参数中的黏聚力c、内摩擦角φ、试验参数K值呈减小的趋势,试验参数n和破坏比Rf值则呈增大趋势。试验所得的参数值可作为宁波地区岩土工程中软黏土分析计算的参考值。     

改进邓肯—张模型在基坑减载土体中的应用

通过三轴试验模拟基坑开挖过程中侧向减载土体的应力路径,针对武汉地区具有代表性的粉质粘土,进行了一系列真三轴和普通三轴排水固结剪切试验。根据试验结果,对邓肯—张模型进行研究,用基坑开挖侧向卸荷过程中的变形模量计算公式代替邓肯—张模型中基于σ3=常数推导出的切线模量公式,并将该模型应用于平面应变情况,针对Duncan-Chang模型不能反映中主应力的影响,对邓肯-张模型进行了改进,确定了模型中的参数,并用理论计算所得应力-应变关系曲线和试验所得应力-应变关系曲线进行对比分析,验证了该模型对于卸荷工程这类特殊应力路径的适应性。     

三峡风化砂邓肯-张模型参数试验研究

针对三峡地区典型风化砂的变形性质进行了探究,结合体变测量数字成像仪,进行室内三轴排水剪切试验,通过试验数据处理,确定了三峡风化砂邓肯-张模型的相关参数,对三峡地区的土体模型参数获取和岩土工程数值计算提供依据。     

基于不同含水率粉土的邓肯-张模型参数试验研究

土的本构模型是研究其力学特性的核心问题,邓肯-张双曲线模型能较好地反映土体的非线性性态,概念清楚,易于理解,在岩土工程和地下工程的数值分析中得到广泛应用。本文通过三轴固结排水试验,分析不同围压下粉土应力应变曲线的特点,得到不同含水率粉土的邓肯-张模型参数。并通过分析由不同含水率粉土的邓肯-张模型参数构成曲线的变化特征,归纳了不同含水率粉土邓肯-张模型各参数的变化规律,为工程设计、计算提供一定的参考价值。     

龙滩水电站左岸高边坡泥板岩体蠕变参数的智能反演

在综合分析龙滩左岸边坡泥板岩样室内蠕变试验资料和现场工程区域岩体风化程度、岩性和节理分布等特性的基础上,建立了龙滩左岸边坡泥板岩体的蠕变本构模型;采用均匀设计方法和三维显式有限差分法对72#试验洞三维地质概化模型进行了开挖模拟和蠕变计算;以72#试验洞的变形监测资料为目标,采用遗传–神经网络方法对泥板岩体的蠕变参数进行了智能反演分析,获取了岩体的蠕变参数。利用其进行正演计算,结果表明未用于反演的监测断面的实测位移值与相应断面的计算值在量值上相当,变形趋势上也基本相同。这表明所确定的龙滩水电站左岸高边坡泥板岩体蠕变本构与参数基本合理,同时说明进化神经网络演化有限差分方法在由小尺度岩石室内蠕变试验参数过渡到现场大尺度岩体蠕变参数的过程中起到了重要的桥梁作用。     

筑坝材料缩尺效应及其对阿尔塔什面板坝变形及应力计算的影响

针对阿尔塔什混凝土面板坝工程,基于超大型三轴仪(试样直径800 mm,最大粒径为160 mm)和传统大型三轴仪(试样直径300 mm,最大粒径为60 mm)固结排水剪切试验结果,研究了筑坝材料缩尺效应及其对阿尔塔什面板坝竣工期坝体变形及应力计算的影响。主要结论有:阿尔塔什筑坝砂砾料与人工开采的灰岩爆破料变形特性的缩尺效应规律相反,砂砾料超大型三轴试验的邓肯张E-B模型模量参数k和k_b约为大型三轴的1.3~1.4倍;灰岩爆破料大型三轴试验的模量参数k和kb约为超大型三轴的1.2~1.4倍。大型三轴试验的邓肯张E-B模型参数无法反映上游砂砾料与下游灰岩爆破料的变形模量差异,导致沉降计算规律与实际不符,超大型三轴试验的模型参数可以很好地反映由于上游砂砾料变形模量高于下游灰岩爆破料而产生的不均匀沉降,计算结果在分布规律及量值上相比大型三轴试验的参数更接近于实测值。     

邓肯-张模型参数变化对计算结果的影响

邓肯 -张非线弹性模型共有 8个参数 ,依据试验数据并按比例分别增减每个参数后 ,用有限元法计算一座土坝的应力应变等。每个参数的增减变化 ,都将引起应力应变的相应变化 ,有的成倍变化。本文结果对模型参数测试、计算取值、计算结果的综合判断具有参考价值     

室内固结系数的一种推算方法

室内固结试验确定固结系数常采用时间平方根法和时间对数法 ,这两种方法均属作图法。其缺点是在作图过程中人为因素影响较大 ,而且试验初始阶段不可避免的初始压缩以及试验最后阶段的次固结等也对试验结果有较大影响。本文从一维固结理论出发 ,导出了主固结沉降与其速率的关系 ,利用这一关系提出了一种固结系数的推算方法 ,该方法无需固结试验初始阶段和最后阶段的数据 ,从而避免了初始压缩和次固结的影响 ,同时该方法还可以加快固结试验的进程。     

基于现场大型承载试验的原级配筑坝堆石料力学参数反演研究

基于水布垭面板坝的现场大型承载试验成果,采用基于IGA的反演方法,研究了栖霞组灰岩、茅口组灰岩两种原级配筑坝堆石料的邓肯E–B模型参数。结果表明:在相同应力加载路径条件下,现场原级配堆石料比经过缩尺后的室内三轴试验试样具有更大的体积变形和更高的切线弹性模量,两者的力学性状存在较大差别。对栖霞组原级配灰岩堆石料的回弹模量参数反演分析得到K ur约为K值的2倍,而nu r远大于邓肯建议的直接引用加载时的弹性模量指数n值。宜加强现场原级配粗粒堆石料的力学性质研究,为超高堆石坝的建设提供更为可靠的理论依据。     

基于原位旁压试验的切线模量法及其初步验证

切线模量法根据原位压板载荷试验求取不同荷载水平下土体的切线模量,并将其应用于分层总和法进行地基沉降计算,较好地克服了通常取样扰动的不利影响,并能够反映地基沉降的非线性,是目前地基沉降计算中较实用有效的方法之一。而其不足之处则是原位压板试验工作量大、时间长,且难以反映深部土体的特性;相比而言,旁压试验设备轻便、测试时间短,且可在不同深度的土层进行测试,可以算是一种简单实用的原位试验。因此,为了进一步发展和完善切线模量法,本文探讨了利用原位旁压试验获取切线模量法计算参数的方法,并通过位于美国Texas AM University河滨校区的粉细砂地基上4个不同压板尺寸载荷试验结果,检验了其可行性。结果表明:4个不同压板尺寸载荷试验的沉降计算结果与试验结果具有较好的一致性,初步验证了基于原位旁压试验的切线模量法的可行性。     

宁波地区主要土层邓肯—张模型参数试验研究

土的本构模型是反映其应力—应变关系的数学表达式,邓肯—张模型作为土的最为普及的本构模型之一,概念简单,计算方便,能较好地反映土体的非线性性态。虽存在很多局限性,仍在实际工程中广泛使用。为了获得宁波地区主要土层的邓肯—张模型参数,从宁波轨道交通地铁1号线一期石路头停车场工点取土样,对各层土样分别在不同的围压下进行了三轴固结排水试验,通过分析其应力应变曲线,得到了所需参数。所得参数可作为宁波地区岩土工程和地下工程问题分析计算的参考值。     

水泥红粘土Duncan-Chang模型参数试验研究

为配合有限元计算分析的需要,从桂林市某工地现场取红粘土,在室内制作水泥土样,进行水泥红粘土的室内三轴试验,并对试验结果进行了分析,获得了水泥土搅拌桩复合地基的Duncan-Chang模型参数.     

嵌岩桩承载性状的有限元分析

在有限元分析的基础上 ,采用Duncan非线性弹性E -B模型对嵌岩桩垂直荷载作用下的承载性状作了较为全面的探讨。指出嵌岩桩确实存在着深度效应 ,当嵌岩达到一定深度后 ,继续增加嵌岩深度 ,对桩的承载能力的提高已不明显 ,甚至无助于承载能力的提高。并得出了嵌岩桩垂直承载力与基岩强度成指数关系的结论 ,强调桩底沉渣不仅增加嵌岩桩的平均侧阻力和桩身沉降 ,而且将显著提高桩侧岩层的局部应力。文中结论可为桩基工程的科研、设计和施工提供参考     

圆形隧道装配式衬砌接头刚度模型研究

接头刚度Kθ是装配式衬砌结构设计的一个重要参数。目前 ,Kθ的取值尚无现成的公式或图表可循 ,一般是根据接头受力试验确定。本文通过试验建立了接头的力学模型 ,该模型将接头衬垫和连接螺栓抽象成弹簧 ,根据衬垫材料的压缩回弹曲线 ,建立了接头受力和变形的非线性方程式。为了避免应用中求解非线性方程组 ,本文推导了接头刚度的简化计算公式。应用所建立的模型可以求解接头转角、接缝张开量、螺栓拉力等参数 ,通过与接头受力试验实测数据对比 ,证明计算值和实测值是吻合的。文中还应用模型对各种因素对接头刚度的影响规律进行了模拟 ,所得结果是合理的。     

数字化施工下堆石坝模型参数空间估计及赋值

基于数字化施工技术实时采集的堆石坝碾压参数信息,可估计大坝任意位置处的坝料压实质量。通过室内大型三轴试验,建立了堆石坝坝料压实质量与邓肯–张模型参数的定量关系,进而可以实现大坝任意位置处的力学模型参数的空间估计。在此基础上,通过Abaqus软件二次开发,实现了能反映实际压实质量的每个计算单元本构模型参数的赋值。本文方法考虑了堆石坝实际施工质量的空间差异性而带来的坝料模型参数在空间上的差异性,可避免通常同一分区采用相同坝料力学参数可能导致的计算精度不足的弊端,从而为后续有限元精细分析堆石坝的应力变形提供前提条件。