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。     

基于弹塑性模型参数反演的高土石坝地震响应预测

合理准确描述堆石料的力学特性是高土石坝地震响应预测和安全评价的重要前提。以特高心墙坝填筑期变形的监测结果为目标值开展了三维反演分析,获取了反映大坝真实状态的坝料广义塑性模型和邓肯张E-B模型的参数,探讨了两种本构模型描述高土石坝变形的精度,随后采用反演的广义塑性模型参数开展了高土石坝的地震响应预测及安全评价。结果表明：目前反演分析常用的邓肯张E-B模型无法兼顾竖向和水平变形,且反演参数无法用于动力分析;静动统一的广义塑性模型计算的竖向和水平位移均与实测结果吻合良好,并可直接用于大坝的动力响应预测。所建立的一整套基于弹塑性模型参数反演的高土石坝地震响应预测分析方法,可为高土石坝的安全评价和风险预警提供可靠的技术支撑。     

坝址区覆盖层静力特性参数反演研究

采用室内静力三轴剪切试验和现场旁压试验对某土石坝坝基覆盖层的静力特性参数进行了研究。结合参数敏感性分析结果,以室内试验获得的参数为初值,重点研究了采用三维有限元模拟旁压试验的方法对邓肯-张E-B模型参数进行反演分析,并获得各层土体反演参数优化后的曲线。对比现场旁压实测曲线、室内三轴试验曲线和反演参数曲线可知,在室内试验结果的基础上进行反演分析获得的岩土本构模型参数,更能反映土体原位结构性和应力条件等实际情况。     

覆盖层上面板堆石坝筑坝材料反演分析与安全性研究

以双溪口面板堆石坝实测沉降监测资料为基础,通过基于免疫遗传算法的位移反分析法对堆石料E-B模型参数进行反演分析,获取了符合工程实际的模型参数。根据反馈分析得到的计算结果,采用邓肯-张弹性非线性E-B模型,分析研究了大坝竣工期及蓄水期的变形及应力分布状态,计算结果表明,大坝蓄水期位移增量较小,面板应力正常,大坝运行安全。     

深覆盖层堆石坝静力三维有限元应力变形分析

巴底水电站沥青混凝土心墙堆石坝填筑在厚度达120 m的深厚覆盖层地基上,因此有必要研究覆盖层对坝体应力变形的影响。采用ANSYS软件对其进行静力三维有限元应力变形分析,但ANSYS中没有土石坝材料的本构模型,因此利用ANSYS提供的APDL语言二次开发平台,开发了在土石坝工程中应用广泛的邓肯-张E-B模型,对该堆石坝的应力变形进行了计算。通过计算,得到了该堆石坝的应力分布以及水平位移和沉降,经核算均满足要求。     

ANSYS在土石坝有限元计算中的应用

利用ANSYS提供的APDL语言二次开发平台编制相应的程序建立土体的邓肯张模型(简称E-B模型),以模拟土体的实际特性,并应用到深圳铜锣径水库风化土心墙石渣坝的实际工程计算中。计算结果表明所编制的程序满足土石坝有限元计算的数值要求,较好的反映了土石坝的实际应力、变形规律。     

粗粒料非线性模型(hhu-KG)的有限元实现及工程应用

介绍了一种可以考虑剪胀效应、中主应力影响以及强度非线性的粗粒料非线性模型(hhu-KG模型)。在次弹性理论的基础上将其扩展为一般应力空间中的应力应变关系,并基于土石坝静动力流固耦合可视化分析软件平台开发了该模型的有限元计算程序。采用该模型和邓肯E-B模型对某面板堆石坝进行了三维有限元数值模拟,并对两种模型的模拟结果进行了对比分析。结果显示,相较于邓肯E-B模型,hhu-KG模型计算所得到的最大沉降值与最大面板挠度值略小,而最大顺河向位移值略大,但是两种模型计算所得的坝体与面板变形分布规律大致相同,且符合工程的一般规律,验证了基于次弹性理论推导的刚度系数矩阵的合理性,同时也说明了hhu-KG模型在土石坝静力有限元分析中的适用性。研究成果为粗颗粒土在土石坝的应用提供参考。     

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。     

基于ANSYS的土石坝应力变形有限元分析

因自身无邓肯-张模型,使得应用广泛的有限元软件ANSYS在土工有限元分析中的应用范围和适用性受到限制。本文利用ANSYS提供的APDL参数化设计语言进行二次开发,编制相应的程序建立土体的邓肯-张模型,以模拟土体的实际特性,并对一均质坝算例进行验证。计算结果表明所编制的程序满足土石坝有限元计算的数值要求,较好的反映了土石坝的应力、变形规律。     

阿尔塔什水利枢纽工程混凝土面板堆石坝抗震工程措施及静、动力有限元计算分析

鉴于强震区200 m级超高混凝土面板堆石坝所面临的变形控制难、坝体抗震等级高、砂砾石覆盖层深厚等诸多设计难点,结合阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出抗震工程措施。通过建立坝体、覆盖层的三维有限元模型,堆石料静力本构分析采用邓肯张E-B模型,动力本构分析采用等效黏弹性模型,分析了考虑抗震工程措施的坝体抗震能力。结果表明:坝体在竣工期、正常运行期、正常运行+地震三个工况下的变形规律合理。混凝土防渗墙和面板结构中最大拉、压应力均可满足所选混凝土材料的规范要求。坝顶下游坝坡设置浆砌块石护坡后可有效减弱该区域局部动力剪切破坏和浅层滑移。坝顶上、下游边坡布置阻滑钢筋网以及适当提高填筑料的相对紧密度、孔隙率,可以有效提高大坝坝坡的抗震稳定性和坝体抗震能力。研究成果以期为今后300 m级面板堆石坝工程设计上提供借鉴。     

深覆盖层上堆石坝地震响应分析

基于在静力分析中采用邓肯E-B本构模型,动力分析中采用等效的算法,以金平堆石坝为例,运用三维非线性静力和动力叠加的方法,模拟了大坝的施工和蓄水的过程,计算分析了坝体和坝基在覆盖层上的动力反应。由于本大坝缺少实验室土样液化试验,采用了工程中常用的seed方法进行等效类比。根据分析结果,建议可考虑对坝脚区域覆盖层进行加固处理,提高其密实度和排水性能,以增强其抗液化安全性。     

邓肯张E-B模型对中等高度面板坝沉降计算的适应性分析

结合某水库混凝土面板堆石坝坝体变形的二维非线性有限元计算,通过与实测沉降值的比较验证邓肯张E-B模型对中等高度面板坝沉降计算的适应性。计算结果表明,采用邓肯张E-B模型计算的坝体沉降与实测分布规律一致,但实测值较计算值平均大30%左右,因此,应合理选取模型参数,以比较准确地估计坝体沉降变形。     

基于ACC-RBF的水布垭面板堆石坝参数反演分析

蚁群聚类径向基函数(ACC-RBF)神经网络是将蚁群聚类算法和径向基函数神经网络组合运用的一种新型神经网络模型,把该网络用于水布垭高面板坝堆石体的多参数反演问题,在室内试验参数的基础上用有限元计算获得学习样本,采用该网络对坝体堆石料的邓肯E-B模型参数进行反演分析,用反演所得参数结合三维非线性有限元计算坝体应力变形,并与实测资料比较,得出很接近的结论.     

基于免疫遗传算法的堆石坝流变反演分析

过大的堆石坝流变变形有可能会引起坝体结构破坏,影响坝体的正常运行。为保障大坝安全运行,需要控制大坝坝体变形,而合理的坝体土料参数选择是计算模拟大坝变形的先决条件。结合瀑布沟水电站心墙堆石坝的施工、运行监测资料以及室内三轴试验成果,采用基于免疫遗传算法(IGA)的参数反演方法,反演分析堆石坝材料流变参数。根据反演分析结果进行堆石坝有限元分析,计算结果与实际监测值较为吻合,表明该算法具有较高的可靠性,对大坝变形的预测与控制有重要意义。     

土石坝沉降的状态灰色模型

针对传统的原型观测资料分析方法的不足，提出了将灰色系统理论应用于土石坝资料分析的新方法，从而建立了沉降状态灰色模型。其建模思路、方法的正确性和合理性，在铁山水库的实际运用中得到了验证。     

施工期坝面过水面板堆石坝非线性有限元分析

以某已建工程为例,基于非线性邓肯E-B本构模型,建立了施工期坝面过水面板堆石坝的有限元模型,探讨了施工期坝面过水面板堆石坝的应力变形的分布与变化规律。计算结果表明：坝体应力变形主要是由自重引起的,汛期坝面过水引起的坝体附加应力变形较小,其结果都在合理的范围之内,面板堆石坝汛期采用坝面过水度汛是安全可靠的。     

面板堆石坝瞬时变形和流变变形参数的联合反演

堆石坝变形包括瞬时弹塑性变形及时间相关的流变变形,从实际的监测变形中精确区分这两种变形有一定技术难度。本文将瞬时及流变变形参数的反演问题转化为一个组合优化问题,采用智能优化算法寻找最佳的堆石变形参数。研究中,首先拟定了多种变形参数样本,采用有限元法计算坝体变形;然后采用径向基神经网络训练上述样本,建立堆石变形参数与坝体变形之间的映射关系;最后根据坝体实际变形测量值,采用多种群遗传算法优化得到坝体瞬时及流变变形参数。采用径向基神经网络替代有限元可节省计算时间,提高计算效率;而多种群遗传优化算法可避免传统遗传算法早熟问题。用反演参数再次计算得到的水布垭坝体沉降与实测值吻合较好。     

土石坝沉降的预测灰色模型

本文将灰色系统理论应用到土石坝沉降资料分析中，通过新陈代谢方法与GM（2，1）模型相结合建立了灰色预测模型。该模型的可行性与合理性在铁山水库土坝的实际应用中得到了验证。     

不同蓄水方式对堆石坝应力变形的影响分析——以冶勒水电站工程为例

水库先期蓄水和后期蓄水对大坝的应力变形有不同的影响。采用邓肯-张E-B模型对冶勒水电站堆石坝进行三维有限元建模,结合不同坝体材料的计算参数,在先期蓄水和后期蓄水条件下,拟定两种计算方案,对沥青混凝土堆石坝在竣工工况和正常蓄水位工况下的应力变形进行了三维有限元分析,并从应力变形角度对其安全性进行了初步评价。通过计算分析和比较,这两种蓄水方式下大坝的应力变形均符合堆石坝的一般分布规律,且量值在合理的范围内。