筑坝土石料的变参数Ramberg-Osgood模型及其适应性研究

被广泛采用的等价线性黏弹性模型不寻求土体动应力-应变的具体表达式,无法给出能量耗散函数,为深入研究筑坝土石料动力变形机制带来不便。变参数Ramberg-Osgood模型(简称R-O模型)通过变动两个参数以适应土体动模量衰减和阻尼增长,并给出滞回圈的数学表达式。研究中讨论了变参数R-O模型的适应范围,发现该模型不适合描述土体的小应变动力特性,给出了筑坝土石料变参数表达式,绘制了与试验曲线相协调的应力应变滞回圈。可以看出变参数R-O模型能够较好地描述筑坝土石料的动力特性,为进一步研究筑坝土石料的动力耗散与变形机制奠定了基础。

变参数蠕变损伤本构模型及其工程应用

考虑岩体的流变损伤劣化效应,建立一个变参数的蠕变损伤本构模型,该模型将岩体流变力学参数看作是非定常的,认为岩体流变参数随时间逐渐弱化,从而直观反映材料的损伤劣化过程。推导该蠕变损伤本构模型的三维差分表达式,并通过C++与FISH编程对有限差分软件FLAC3D进行二次开发,实现本构模型的程序化。将该模型应用于大岗山水电站坝基边坡工程,基于现场压缩蠕变试验,反演坝区岩体的蠕变损伤参数,通过坝区边坡开挖三维蠕变损伤稳定性计算,获得对边坡开挖设计和施工具有指导意义的建议和结论。

基于统一强度理论的软岩损伤统计本构模型研究

基于统一强度理论,在考虑洛德参数的基础上,得到随洛德参数和中间主应力系数变化的材料统一强度参数,建立可以考虑中间主应力的统一强度理论平面形式的强度准则。假定软岩微元强度分布统计概率,定义软岩的统计损伤变量,依据统一强度理论建立三轴应力状态下软岩的损伤统计本构模型。通过软岩的常规三轴试验结果对其进行验证,对偏应力–应变的理论结果与试验结果进行比较。研究结果表明,该本构模型能够较好地反映软岩的偏应力–应变关系,尤其是应变软化特性。而且依据统一强度理论和统一强度内摩擦角的发挥,进一步分析表明洛德参数以及中间主应力系数b对偏应力–应变关系有影响,软岩的偏应力–应变曲线先随洛德参数的增大而上升到一定值,而后随洛德参数的增大而降低;随中间主应力系数b的增大而不断增加。

筑坝堆石料变参数R-O模型与阈值应变研究

运用统计方法,给出了堆石料动剪模量比衰减及阻尼比增长的平均曲线表达式。建立了反映堆石料非线性和滞回性的变参数R-O模型,讨论了模型参数R,及参考剪应变的计算方法。推导了堆石料的增量耗散函数表达式,在热力学基本定律的框架下,研究了堆石料的屈服函数,讨论了其动力变形机理和第2阈值应变。对进一步认识筑坝堆石料动应力变形特性有一定意义。

渗透溶蚀对高混凝土坝长期变形影响的数值分析

为实现渗透溶蚀对高混凝土坝长期变形影响的量化分析,以累积Ca 2+溶蚀量为中间指标,提出了室内快速溶蚀试验所得材料性能演变规律到现场混凝土坝的应用方法;在此基础上,引入环境损伤因子,构建了考虑环境损伤的高混凝土坝非定常时变本构模型,并推导了其黏性应变增量的计算方法。某高拱坝计算结果表明:坝体混凝土的渗透溶蚀导致大坝位移年极值及极值间年变幅均增大,溶蚀100 a后坝顶径向位移增加1.7%,而实测位移HST统计模型所得拟合均方差与最大位移的比例为2.1%,由此表明溶蚀引起的长期位移增量容易被环境荷载的波动及监测误差等因素所隐蔽,进而在研究混凝土坝长期变形时,可不单独考虑坝体混凝土渗透溶蚀的影响,但应注重研究能反映大坝变形时空特征转异的监控分析方法。

饱和砂土的循环边界面本构模型

饱和砂土在循环加卸载过程中,土体发生显著的组构变化和塑性变形的累积.试验现象分析表明,循环过程中,砂土的首次与再循环塑性模量既有区别又有联系.因此,论文引入考虑组构变化的剪胀内变量,并提出循环塑性模量的关系式,真实描述上述两种现象;进而基于已有本构模型的基础,建立饱和砂土的循环边界面本构模型.最后,将饱和砂土的模型预测结果与三轴试验结果进行验证对比,得到较好地吻合,这表明该模型能够合理反映饱和砂土循环加卸载的变形行为.