土石坝力学参数反分析综述

根据土石坝的观测数据进行力学参数反分析是一个重要的研究课题。文章介绍了土石坝力学参数反分析的工程意义、基本方法、研究现状和未来的发展方向。     

基于能量耗散的土体本构关系及其参数确定

从热力学基本理论出发，研究了土体受力变形过程中的能量耗散函数，据此构造了土的弹塑性模型。模型的屈服轨迹、塑性流动、硬化规律及弹性规律均可通过自由能函数和耗散增量函数推导得到。研究中区分塑性功与能量耗散，引出了储存塑性功的概念，定性地讨论模型参数的物理意义及其取值。并通过拟合三轴试验曲线，确定了模型参数；将计算的应力一应变曲线及体变曲线或孔压增长与试验结果比较，验证了模型的有效性。这种本构模型的构造方法掘弃了以德鲁克公设为基础的传统塑性理论，自动满足热力学定律，具有较为严密的理论基础。     

基于热力学的砂土统一模型

考虑剪胀对砂土内部状态的依赖，建立了统一的弹塑性本构模型以描述具有不同密度和应力水平的砂的变形特性。从热力学基本理论出发，根据能量耗散函数构造模型，建立初始状态参数与旋转硬化规律之间的关系，把状态变量间接引入剪胀函数。这种模型既考虑了剪胀与材料状态的联系，又由模型的热力学基础保证了屈服面和剪胀函数的协调。在给定模型参数和旋转硬化规律的条件下，模拟计算了排水和不排水三轴试验的结果，说明本文统一模型能够模拟松砂和密砂变形的一般规律。通过拟合Toyoura砂的部分三轴试验数据，确定模型参数；根据拟合获得的参数，计算了一组三轴试验曲线，计算结果与试验数据基本一致，验证了模型的有效性。     

土石坝位移反分析的遗传方法

土石坝安全评价是大坝运行安全管理中的重要工作 ,而大坝的安全评价需要以运行期间的观测资料为基础 .尝试把遗传优化算法应用到土石坝土料的参数反演中 ,针对土石坝观测资料的特点 ,建立了适合于土石坝土料参数反演的优化模型 ,在此基础上编制了基于遗传算法的优化程序EDBAGA ,形成了土石坝土料参数反演的通用程序 ,并进行了工程实例的反分析 .此外 ,对观测值数目对反演结果的影响以及如何提高反演结果可信度等问题作了初步讨论 ,并提出了补偿观测信息量的多断面分析法 .     

基于热力学的砂土不排水统一模型

在传统的土力学中，经常假定剪胀与应力比η存在惟一关系，这与松砂剪缩、密砂剪胀的试验结果不相符，也无法用一种统一的模型模拟无黏性材料在不同初始密度和固结围压条件下的不同特性。另一方面，德鲁克公设不能普遍适用于土体的各种应力、应变情况，需要有新的能量机制作为本构模型的基础。热力学第一定律和第二定律作为自然界普遍适用的规律，能够用来描述能量耗散。在临界状态模型的框架内，将状态依赖剪胀和热力学本构模型结合起来，既考虑剪胀对变形历史中材料内部状态的依赖，又由模型的热力学基础保证屈服面和剪胀函数的协调。通过计算，验证这种状态依赖的热力学模型，结合提出的硬化规律，可以用一组统一的模型参数模拟砂土在不同初始密度和围压下不排水剪切的不同反应。