基于机器学习的砂土邓肯-张模型参数预测

为了给砂土邓肯-张模型参数的确定提供一种不做三轴试验条件下的获取途径,以大量的砂土三轴试验数据为基础,利用机器学习算法(支持向量机),用平均粒径、不均匀系数、曲率系数、相对密实度、干密度等较容易测得的基本物理参数作为输入值,以邓肯-张本构模型参数作为输出值,建立砂土本构参数的预测模型。从输入参数与输出参数的相关性看,输入参数中的干密度对输出参数影响最大;从不同核函数对支持向量机(SVM)预测效果的影响看,RBF核函数预测效果最好;在此基础上,预测邓肯-张本构模型参数。利用建立的参数预测模型,只需进行简单的室内物理性质试验获得基本物理性质参数,即可推定用于工程数值计算的邓肯-张模型参数,提高工程分析的效率和准确性,也可以用于判断室内三轴试验结果的正确性等。

不同含水率条件下含瓦斯煤改进邓肯-张模型

为建立能够合理反映含瓦斯煤在不同含水率和围压工况下的力学特性模型,首先基于已有的含瓦斯煤常规三轴试验,分析其在不同围压和含水率条件下应力-应变特性;其次结合邓肯-张模型与Janbu公式得到相关的邓肯-张模型参数;然后建立初始弹性模量、破坏应力与各影响因素的拟合公式,构建能表征不同应力水平下含瓦斯煤变形规律的改进邓肯-张模型;最后对修正后的模型进行验证,对模型精度进行评价。结果表明:含水率的增加是引起含瓦斯煤模型参数动态变化的重要原因;提出的改进模型预测曲线与实际的试验曲线具有良好的吻合度,该修正模型可以准确反应不同围压和含水率下含瓦斯煤的应力应变特性。

冻结钙质黏土力学特性及修正邓肯-张模型的研究

淮南地区分布着广泛的钙质黏土地层,是冻结法施工的重难点,建立合适的力学模型是解决冻结壁设计的关键。以淮南地区钙质黏土为研究对象,进行不同含水率和温度下的单轴抗压试验,得到其应力-应变曲线。基于试验结果,建立描述钙质黏土的修正邓肯-张模型,将修正的邓肯-张模型进行简化、确定参数,并对曲线进行验证,结果表明:在较低含水率下冻结钙质黏土的应力-应变曲线呈现应变软化的趋势,其强度随着温度降低、含水率增大而增大;通过对比修正邓肯-张模型的计算值和试验值,表明所建立的模型能够很好地描述冻结钙质黏土应力-应变曲线的规律。模型的参数较少,易确定,可以为工程实际提供一定的理论依据。

不同排水方式的湿陷性黄土力学特性试验及邓肯-张模型的改进

为分析渠坡变形破坏机理,针对新疆某输水明渠工程的湿陷性黄土进行了固结排水和固结不排水三轴剪切试验,并通过改进的邓肯-张模型对三轴剪切试验曲线进行了模拟,同时与邓肯-张模型和驼峰型三次曲线模型进行了对比分析。研究结果表明:随着围压增大,固结排水试验的应力-应变曲线和体变曲线均由软化型转变为硬化型;固结不排水试验应力-应变曲线均为硬化型,孔压曲线均表现为软化型;固结排水试验得到的有效黏聚力大于固结不排水试验得到的黏聚力,固结排水试验得到的有效内摩擦角与固结不排水试验得到的内摩擦角相差较小;改进后的邓肯-张模型参数共有9个;邓肯-张模型不能合理描述软化型三轴试验曲线,驼峰型三次曲线模型对强软化型三轴试验曲线契合度较差,而改进的邓肯-张模型能够较好地描述各种形态的湿陷性黄土三轴试验曲线,有较好的准确性。

基于修正邓肯-张模型的沥青混凝土坝体应力变形分析

邓肯-张模型在平面应变状态和轴对称状态下的计算结果存在差异。为科学合理地评估沥青混凝土坝体在施工过程中的应力与变形规律,依据平面应变状态和轴对称状态下内摩擦角的参数转换关系,通过将轴对称状态的参数值修正为平面应力状态的参数值对邓肯-张模型进行修正,用修正后的模型进行分析。以沥青混凝土心墙坝为例,分析坝体心墙、过渡层和堆石区应力与变形在两种状态下的差异。结果表明,心墙大主应力沿高度方向分布呈底部剧降、中部缓降和顶部增大,靠近上下游侧的大小主应力分布特征相似,差异不显著;中心轴的主应力分布显著小于两侧,内部存在应力梯度,但未产生显著性的水平位移。在坝体中下部,平面应变的大主应力大于轴对称,前者的水平位移小于后者。在心墙坝填筑竣工后,心墙和过渡层大、小主应力变化较为剧烈,平面应变状态下计算出的主应力大于轴对称状态下计算出的主应力,在上下游堆石区内主应力变化较为平滑。

上海第四纪土层邓肯--张模型的参数研究

本文根据大量土样的三轴排水试验得到上海各主要土层的邓肯一张模型参数，讨论了模型参数的取值特点和变化规律。试验结果表明，粘土的k值明显小于砂土，但粘土的kur／k要大于砂土，粘土的kur/k在4～10之间，砂土的kur/k在2～7之间；k与φ具有明显的相关关系，k随φ近似按指数曲线变化；破坏比Rr的取值多在0.70～0.85之间；nur／n与n没有明显的关系，n值大多在0．5～1.0之间。

真三轴应力条件下修正邓肯-张模型的试验研究

邓肯-张非线性模型已经被广泛的应用于工程实践的应力-应变数值分析中。考虑轴对称应力条件下邓肯-张模型应用于复杂应力时存在的不足,依据原状土的真三轴试验数据对邓肯-张模型预测结果与实测结果进行比较,论证了复杂应力条件下邓肯-张模型的适用性。通过考虑真三轴试验应力条件下中主应力对大主应变的影响,邓肯-张E-B模型大主应变叠加中、小主应力差作用产生的变形,提出了不同中主应力比的邓肯-张E-B模型参数确定方法,建立了复杂应力路径条件下修正的邓肯-张E-B模型。经与西安原状土真三轴试验结果进行比较,验证了修正邓肯-张E-B模型的正确性,为邓肯-张模型在复杂应力条件下的应用提供了途径。

不同应力路径下的邓肯–张模型模量公式

实际工程中,土体可能处于轴向卸载、侧向加载、侧向卸载应力路径下,而邓肯–张模型是在轴向加载条件下得到的,这限制了它的适用范围。本文模拟邓肯—张模型思路推导了不同应力路径下的切线模量公式,从而使模量公式系列化,扩大了邓肯–张模型适用范围;根据不同应力路径试验的结果,发现公式推导中使用的假设可以得到验证。

考虑中间主应力与剪胀的新邓肯-张模型

邓肯-张模型是岩土工程中广泛应用的非线性弹性模型,但由于其建立在Mohr-Coulomb强度准则基础上,不能考虑中间主应力的影响,且邓肯-张模型应用广义胡克定律时,假定体应变与轴应变之间为双曲线,不能反映岩土材料的剪胀性.基于统一强度理论,在沈珠江模型的基础上,采用二次抛物线体变公式,改进其参数形式,建立同时考虑中间主应力和剪胀的新邓肯-张模型.经与粗粒土和粘性土等试验结果比较,验证了新模型的正确性.研究结果表明:该新模型克服了邓肯-张模型的不足,可以合理地反映岩土材料的中间主应力效应和剪胀性.该结果为邓肯-张模型的改进提供了理论依据,对实际工程设计具有一定的参考价值.

风化泥质软岩变形特性及邓肯模型参数的试验研究

选取广东塘厦风化泥质软岩为研究对象,在一系列三轴试验的基础上,分析探讨该类软岩的变形特性及邓肯模型参数变化规律,并提供工程数值分析和计算所需模型参数。

纤维加筋淤泥固化土的邓肯-张模型

为了改善水泥固化疏浚淤泥土的强度、变形和稳定性,促进在水利和岩土工程中的应用,将聚乙烯醇短纤维和水泥一起掺入淤泥中,对不同纤维掺入比和围压下的试样进行20组排水三轴试验,研究纤维对淤泥固化土工程性质和邓肯-张模型参数的影响.结果表明,掺入纤维后固化淤泥土的应力-应变关系呈现出双曲线变化特征;随着纤维掺入比增加,黏聚力显著增长,内摩擦角几乎保持不变.根据实测数据和回归分析方法,建立纤维淤泥固化土的邓肯-张E-B模型,获得初始切线模量及体积模量随纤维掺入比幂函数型增长的经验公式.邓肯-张E-B模型能够较好地拟合实测的应力-应变曲线.

北京细砂土邓肯-张模型参数试验研究

从实际工点取土样，通过常规三轴试验，得到了北京地区细砂土的邓肯-张模型参数，所得参数可作为北京地铁等设计、计算的参考值。

黄土邓肯张模型有限元计算参数的试验

为配合有限元计算分析的需要，从工地现场取样，进行了黄土的室内三轴试验，并对试验结果进行了分析，得到了邓肯-张非线性模型有限元计算的8个参数。黄土的有限元参数随着试样的压实度和试验时围压的不同而变化。在含水量保持不变的情况下，邓肯-张E～μ模型的8个参数中，参数K、n、Rf、C、φ、G均随压实度的提高而增大；F、D随K的变化规律不明显。在含水量和压实度保持不变的情况下进行三轴试验，土样的（σ1-σ3）f、（σ1-σ3）ult、Ei、Rf均随σ3的增大而增大，μi随σ3的增大而减小，D随σ3变化的规律不明显。

路堤沉降计算中邓肯-张模型参数灵敏度分析

灵敏度分析是土木工程中解决多参数辨识问题的一个主要方法。目前,在地下工程的分析和计算中邓肯-张模型是比较理想的模型,通过大量的非线性有限元计算,找到了该模型中影响软基路堤沉降的主要参数,并给出了各参数与路堤沉降之间的定性关系,这为路堤沉降计算中的参数反演分析的简化处理奠定了基础。

邓肯-张本构模型在FLAC^(3D)中的开发与实现

根据FLAC3D软件提供的二次开发平台,利用VC++环境在FLAC3D软件中实现了邓肯-张本构模型的开发,设计了一系列三轴试验的模拟算例对模型开发的正确性进行了验证。给出了在FLAC3D中开发本构模型的基本步骤和编程要点,为其他用户进行本构模型的修改提供了借鉴和参考。由于FLAC3D开发环境的特点,用户编写的本构模型和软件自带的本构模型的执行效率处在同一水平。

基于邓肯张模型多参数协调的强度折减法研究

简要介绍了邓肯张模型,结合大量的三轴实验数据对邓肯张模型进行了分析,建立了强度参数与变形参数之间的等价关系,进而提出一种考虑变形参数与强度参数协调折减的强度折减法。分析了不同折减方案对尾矿坝安全系数和塑性区分布的影响,得出与单纯折减c,φ值相比,协调折减Rf,K,n与c,φ的方案得到的位移场偏大,而协调折减Kb,m与c,φ的方案得到的位移场偏小,多参数协调折减的方案得到的位移场是一种折中的结果。同时,多参数协调折减方案可以消除模型底部部分不合理的塑性区,计算的安全系数结果最小,有利于工程的稳定性评价。

邓肯-张模型几种改进方法的比较

针对邓肯-张模型忽略了中主应力影响的不足之处,不少国内外学者提出了修正方法。在这些方法当中,究竟哪一种方法能更好地反映中主应力的影响,是需要讨论的问题。针对平面应变这一特殊情况,分别运用各种修正方法计算得出其应力-应变关系,在此基础上与平面应变试验资料进行分析比较,从中得出一些有意义的结论。

邓肯–张模型参数反演的不唯一性

对邓肯–张模型的特点进行了分析,指出待反演的参数中若同时包含破坏比Rf、凝聚力c和内摩擦角?容易导致反演失败的原因在于反演结果不唯一所引起的数值奇异。证明了不唯一性源于参数Rf,c,?之间的一种特殊相关性,即,对于任一特定的应力状态,有无数种Rf,c,?组合可以保证Rf S(破坏比Rf与应力水平S的乘积)取值不变并获得相同的切线模量Et和切线泊松比νt,导致满足反演目标函数获得相同最小值的参数组合出现不唯一性。提供了相应的解决方法,即重新拟定反演参数或约束Rf,c,?中的某些参数,以确保模型参数的可辨识性。

基于结构性黄土联合强度的邓肯–张非线性本构模型

基于Mohr–Coulomb强度准则建立的邓肯–张非线性本构模型可以较好地反映土体抗剪强度特性,但是不适宜反映土体的抗拉强度特性。为了合理反映结构性黄土的抗拉强度,首先,通过在邓肯–张非线性本构模型中引入联合强度准则,基于联合强度准则重新确定了土的强度(1 3?-?)f,从而对破坏应力比Rf进行了修正;然后,用修正后的破坏应力比Rf重新确定了切线变形模量Et;最后,用修正后的切线变形模量Et对切线泊松比νt进行了修正,从而建立了基于联合强度理论的邓肯–张模非线性本构模型,为邓肯–张非线性本构模型在结构性黄土边坡的稳定性研究中,合理考虑结构性黄土的抗拉强度特性的作用提供了一种新的方法和途径。

基于ABAQUS平台的邓肯-张E-B和E-ν模型程序开发

基于ABAQUS平台并利用UMAT子程序接口开发了邓肯-张E-B和Eν-模型程序,开发的程序可在一个模型中包含邓肯-张E-B和E-ν2种不同的本构模型.应用该程序对一已建混凝土心墙堆石坝进行了变形及稳定的数值计算,并与现场实测结果进行了比较.结果表明,数值计算与现场实测的变形变化趋势较为一致.该结果验证了所研制程序的正确性,说明该程序可以用于分析实际工程问题.