引入退火机制的复合形法在边坡最小安全系数搜索中的应用

针对基本复合形法在搜索复杂边坡最小安全系数的过程中可能会陷入局部极小值的问题，在其寻优过程中第一次出现关于最坏点映射失败时，将最坏点作为模拟退火算法的初始寻优点进行一次模拟退火搜索，用寻找到的最优值替换当前复形中的最坏点，构成新的复形继续进行基本复合形法的寻优至结束，从而形成一种新的、更加优异的优化算法。通过对算例的复杂边坡最小安全系数的搜索表明，这种引入退火机制的复合形法是一种全局搜索能力很强的算法。     

新型和声搜索算法在土坡稳定分析中的应用

首先提出了一种产生任意滑动面的策略,对可行的滑动面采用Spencer法计算其安全系数;其次改进了基本和声搜索算法的寻优思路,充分利用较优异的和声信息,在每一迭代步中产生多个新和声,然后重新选择优秀的个体进入和声库,构成迭代。该新型和声搜索算法应用于两个复杂土坡的稳定分析中,所得结果与文献中已有结果以及基本和声搜索算法的结果进行了比较,充分证明模拟任意滑动面的策略和改进和声搜索算法是高效的,可以用于复杂土坡稳定问题的分析。     

堆石料剪切强度与变形的尺寸效应模拟

堆石料尺寸效应的研究对准确预测土石坝的强度与变形至关重要。但是受室内试验条件的限制,能反映原型足尺级配料试样特征的三轴试验难以开展。通过对10~40 mm粒径范围内的古水玄武岩颗粒进行单粒强度试验,分析了单粒强度的尺寸效应,采用离散元方法对室内三轴试验的强度和变形进行模拟,结果表明采用的模拟方法可以很好地重现室内缩尺级配料的特性。运用相似级配法将模拟的缩尺级配扩展到原型足尺级配料级配,对原型足尺级配料试样的偏应力、体变和轴向应变关系进行模拟预测,同时整理了不同尺寸试样的强度参数。研究成果为由室内缩尺试验参数推演原型足尺级配料试样的强度及变形参数提供了一种可能。     

基于热力学原理的土体动力模型阈值应变研究

基于热力学基本定律,建立了塑性中心移动为直线和骨架曲线两种情况下Hardin-Drnevich模型的能量耗散函数表达式,并与具体试验相结合讨论了不同动应变水平下反滤料、细堆石料、粗堆石料的能量耗散机制。发现筑坝堆石类无黏性材料的动力特性存在2个应变阈值,定义为第1和第2阈值应变,其对应的割线模量与最大动剪模量之比分别为大于0.97及0.5~0.8之间。从工程应用的角度看,若土体动应变小于第1阈值应变,则可直接采用最大动剪模量及常阻尼比进行土体动力分析;第2阈值应变与传统意义上以孔隙水压力升高或体积变化为标准定义的门槛应变相当。     

基于强度折减法的边坡失稳判断准则

根据塑性应变贯通区内单元等效塑性应变和坡顶结点水平位移的相似变化特征,对判断边坡失稳的塑性区贯通准则进行了研究.利用改进的塑性应变贯通判断边坡破坏准则对一均质土坡和糯扎渡高土石坝进行了失稳模拟,验证了该准则的适用性.     

高土石坝动力反应的敏感性分析

目前高土石坝抗震设计一般要进行坝体动力敏感性分析,但分析方法还没有共识。为此,以典型200m心墙堆石坝为例,进行了土石坝动力敏感性分析,分析结果表明,坝料动力特性取模量比衰减的上限曲线和阻尼比增长的下限曲线进行组合,坝体的动力反应和地震永久变形均最大,建议作为坝体抗震设计的控制工况。     

基于统计模型的高心墙堆石坝沉降变形研究

通过研究大坝沉降的统计模型,结合某高心墙堆石坝的实际工程概况,确定了坝体沉降变化的主要影响因子,在此基础上建立满足该大坝沉降规律的统计模型,采用多元回归分析方法确定了坝体典型剖面上测点的沉降模型,运用建立的沉降模型对测点沉降变化进行拟合和预测,验证了建立沉降模型的有效性。同时对各测点的观测值进行分离,进而定量分析填筑、水压和时效分量对坝体沉降的影响作用。     

土的动力Hardin-Drnevich模型再认识

基于热力学方法,为深入认识土体动力耗散特性及变形机理,从Hardin-Drnevich模型的骨架曲线和滞回曲线出发,采用热力学方法,引入背应力为塑性模量与塑性应变乘积的假定,构造土体动力增量耗散函数,该方法自动满足热力学定律.并讨论其对应的p-q应力空间中的屈服曲线的形式、变化规律以及材料参数对屈服曲线的影响.结果表明,其屈服曲线遵循直线形式,并且随着材料参数的增大,发生逆时针的旋转.     

高土石坝地震加速度分布研究

现行DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》对土石坝地震动态分布系数的规定仅适合于150 m以下的土石坝,而目前土石坝的设计高度已远远大于150 m.为提出150 m以上土石坝地震动态分布系数建议图,分别采用反应谱法和有限元法,研究高土石坝地震加速度分布特征,提出了250 m级高土石坝地震动态分布系数建议图,对现行的《水工建筑物抗震设计规范》进行了补充.     

筑坝料动力分析中的Bouc-Wen模型及其参数研究

Bouc-Wen光滑滞回模型因其能够描述动力荷载下的复杂非线性,广泛应用于材料的动力分析。为研究筑坝料在循环加载条件下动剪切模量和阻尼比以及累积变形等复杂动力特性,将Bouc-Wen模型应用于土体,绘制应力应变滞回圈并分析其模型参数;采用参数敏感性分析方法研究Bouc-Wen模型,并对动力试验数据进行数值模拟;讨论模型参数变化对土体应力应变滞回圈及动剪模量和阻尼比的影响。根据国内外筑坝料动力试验数据统计得到筑坝料模量衰减及阻尼比增长的均值曲线,应用MATLAB软件编制遗传算法程序确定模型参数;利用GDS动三轴仪探究糯扎渡土石坝的心墙掺砾土在循环荷载下的累积变形特性,并应用Bouc-Wen模型对循环三轴试验测得的应力应变滞回圈进行数值模拟。基于参数分析和数值拟合结果,本文提出适用于筑坝料的Bouc-Wen模型参数范围;筑坝料动剪模量衰减曲线和阻尼比增长曲线拟合结果均方误差小于0.4%;糯扎渡掺砾土循环三轴试验8个振动周期累积应变试验值与模型预测值分别为1.2%和1.18%。基于本文研究得到的模型参数范围,Bouc-Wen模型可以有效地模拟筑坝料动模量阻尼和累积变形特性,为筑坝料动力分析提供帮助。