基于改进响应面的邓肯-张E-B模型参数全局敏感性分析

为研究邓肯-张E-B模型参数及参数之间的交互作用对大坝变形的影响,以某均质黄土坝为研究对象,利用改进的响应面方法分析了邓肯-张E-B模型参数的全局敏感性。通过部分因子设计筛选出对土坝变形影响较为显著的5个参数为R_(f)、γ、φ_(0)、K_(b)、K,再利用响应面方法中的中心复合设计对筛选结果做进一步的全局响应面分析,考察参数及参数之间的交互作用对土坝变形的影响。结果表明,R_(f)、γ、φ_(0)是对大坝位移敏感性最强的3个参数,这3个参数之间的交互作用对于大坝变形的敏感性同样重要,且高于单个因素的敏感性,在类似工程计算中应考虑参数之间的交互作用。

基于邓肯-张E-B模型的边坡稳定性强度折减法的研究及应用

针对邓肯—张E—B本构模型和强度折减法在土质边坡稳定性分析中应用广泛,对其进行二次开发并嵌入FLAC3D中具有十分重要的意义。利用FLAC3D的二次开发平台,编制本构模型的相应程序,通过三轴数值试验验证了所编制程序的正确性;结合强度折减法求解了某土质边坡安全系数并判断出其潜在滑动面。

邓肯-张E-B模型的ANSYS二次开发及应用

随着土石坝坝体高度的增加,土石坝的应力和变形分析已成为大型土石坝设计中不可缺少的一部分,有限元法是进行应力和变形分析的一种有效方法.在土石坝有限元计算中,难点主要是ANSYS中并不包含土石坝材料的本构关系.利用ANSYS提供的APDL语言二次开发平台,开发出了在土石坝工程中应用广泛的邓肯-张E-B模型,并应用于安宁水电站沥青混凝土心墙堆石坝的应力与变形计算,结果较好地反映了土石坝的实际应力变形规律.

考虑颗粒破碎的钙质砂修正邓肯-张E-B模型

在常规应力水平下颗粒发生破碎是钙质砂有别于其他砂土的重要性质之一,且由于颗粒破碎的存在,使用传统的本构模型无法很好地模拟钙质砂的力学行为。因此本文以最为普及的本构模型之一--邓肯-张E-B模型为基础,对其进行颗粒破碎方面的修正以得到一个能用于钙质砂的本构模型。具体方法为:首先本文采用Hardin提出的相对破碎Br这一指标来度量颗粒破碎的大小。之后研究分析得出了颗粒破碎对邓肯-张模型参数(内摩擦角φ、割线模量E50及体积模量B)的影响规律。然后通过颗粒破碎与输入能量之间的关系将各状态下无法直接确定的相对破碎Br与可确定的应力-应变状态联系起来。最终得到了一个考虑颗粒破碎的钙质砂修正邓肯-张E-B模型。为验证模型的准确性及适用性,本文还使用该模型对4种不同粒径范围且试验围压不同的钙质砂的三轴排水行为进行了模拟。结果表明拟合效果较好,模型能适用于各种不同粒径范围的钙质砂,并且在颗粒破碎较大的情况下明显优于传统邓肯-张模型。

邓肯-张E-B模型参数对高面板坝应力变形的影响

邓肯 张E B模型在混凝土面板堆石坝中得到了较为广泛的应用。大量计算研究表明,许多时候模型参数变化对计算结果的影响比模型本身的影响还要大。结合具体工程的试验和计算研究成果,对模型参数按比例分别增减,用有限元法计算某一面板坝的应力、位移等。每个参数的增减变化都将引起应力、位移的相应变化,其中参数Kb,φ0对面板坝应力、位移的影响最显著。分析还表明,对参数m的取值应特别慎重。

基于正交试验分析法不同施工阶段邓肯-张E-B模型参数对坝体变形的敏感性分析研究

基于正交试验理论,采用极差分析法与方差分析法分别对不同施工阶段(填筑期与蓄水期)内邓肯-张E-B模型参数对坝体变形的敏感性进行分析,研究表明:不同施工阶段,基于同一计算指标采用极差分析法和方差分析法得到的参数对坝体变形的敏感性规律基本相同;邓肯-张E-B模型各参数对计算指标最大垂直位移V、最大水平向上游位移H_(u)与最大水平向下游位移H_(d)的敏感性规律有一定的差异,邓肯-张E-B模型参数φ_(0)、K_(b)对最大垂直位移V的敏感性最大,参数φ_(0)、R_(f)对最大水平位移H_(u)与H_(d)的敏感性最大的结论一致。

堆石体邓肯-张E-B模型反演参数的敏感性分析

邓肯-张E-B模型是一种用于堆石坝应力分析计算的非线性弹性模型。笔者对猴子岩面板堆石坝建立了三维有限元模型,结合正交试验法,分析出了模型中各参数对于堆石坝竖直沉降和水平位移的敏感性,试验结果为邓肯-张E-B模型中对竖直沉降位移敏感显著的参数为φ_0、K_b和K,其他参数敏感性不强;对水平位移敏感性显著的参数为φ_0、K_b、R_f、m和n,其他参数不敏感。

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。

基于灰色关联改进模型的沥青混凝土本构参数影响评价

邓肯-张模型是沥青混凝土材料常采用的本构关系,其力学参数的确定在现场所取芯样和室内成型试件中存在显著差异.为准确探讨不同实验条件下模型参数影响的相关联度,提出灰色关联度改进模型,并分析沥青混凝土在不同温度、加载速率条件下本构模型参数影响关系,得到各参数受试验条件影响关联度大小,分析结果有助于寻求更合理的试验方法,达到实验数据与工程实践更为接近,为沥青混凝土材料的设计与应用提供参考.

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟。工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的。同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性。

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。

狭窄河谷高面板堆石坝应力变形特性研究

河谷地形是影响混凝土面板堆石坝应力变形的重要因素之一。为研究狭窄河谷上200 m级高面板堆石坝应力变形特性,本文结合223.5 m高的猴子岩面板堆石坝,采用邓肯-张E-B模型三维非线性有限元,对该面板堆石坝竣工期和蓄水期进行应力变形分析。结果表明:竣工期和蓄水期坝体最大沉降所占坝高之比较修建在宽河谷上的高面板堆石坝小;坝体大主应力明显小于堆石体自重应力,存在明显的应力拱效应;蓄水期面板以向河谷中部挠曲变形为主,变形具有明显的空间效应;面板在左、右两岸和底部有一定的拉应力,在河谷中部存在较大范围的高压应力区。狭窄河谷上修建的高面板堆石坝除了关注面板拉应力外,应重视蓄水和后期运行过程中河谷中部高压应力区面板可能发生的局部挤压破坏。研究结果可为类似狭窄河谷上高面板堆石坝的设计提供参考。

覆盖层开挖深度对闸底板沉降的影响分析

在覆盖层上建坝,为减小坝体沉降,常对覆盖层进行开挖和回填。覆盖层开挖回填深度对坝体沉降变形影响较大。以某闸坝工程为例,拟定不同的开挖深度方案,根据室内试验参数,分别进行有限元计算,并对比分析计算结果,为开挖深度方案选择提供参考性意见。

丹巴水电站覆盖层处理对闸底板沉降的影响

在覆盖层上建坝,覆盖层材料性质对坝体沉降变形影响较大.为减小坝体沉降,需要对覆盖层进行开挖回填.本文以丹巴水电站为例,拟定覆盖层处理时回填级配料、、回填级配料并固结灌浆等4种方案,根据室内试验参数,分别进行三维有限元计算分析,并对比分析计算结果,为开挖回填方案选择提供参考性意见.

高土石坝变形监测的监测管选型研究

在土石坝分布式光纤变形监测技术中,监测管是光纤与坝体间力-光转换的媒介,它需要适应土石坝围压大、变形量大等特点。据此,采用分段刻槽的ABS管作为光纤应变传递载体的监测管方案,建立坝料-监测管复合体的三维非线性有限元模型,并通过坝料-监测管的大型土工三轴试验验证了该数值模型的有效性。基于该数值模型,研究了监测管在最不利受力情况下的应力分布,以检验其在高围压下的适应性。结果表明,ABS管具有较高强度,可适应300m级高土石坝的高应力状态。研究成果可为土石坝的变形监测提供参考。

高面板堆石坝面板脱空效应

针对面板堆石坝的脱空问题,以三板溪水电站面板堆石坝为工程背景,基于FLAC 3D软件的内嵌语言,二次开发模拟面板堆石坝填筑施工和蓄水过程模拟的计算程序。通过在面板和垫层之间设置接触面来模拟面板与垫层的脱空效应,进而深入研究面板在施工和运行阶段的脱空机理。研究成果表明,施工期面板脱空的主要原因源自坝体自重,蓄水期面板脱空的主控因素是蓄水引起的应力重分布以及堆石料流变变形。

V形河谷高面板堆石坝应力应变仿真计算研究

采用三维有限元法对V形河谷高面板堆石坝应力应变进行全过程仿真计算分析,得到V形河谷超高面板堆石坝应力应变变化的一般规律,计算模型分析比较了带地基计算与不带地基计算的差别,以及V形河谷的特殊性和三维计算的必要性,仿真计算中考虑了面板与坝体及趾板间的接触和用邓肯-张E-B模型仿真计算的过程与规律。对V形河谷堆石坝设计计算具有一定的参考和指导意义。

碾压式沥青混凝土心墙坝静力非线性有限元分析

针对碾压式沥青混凝土心墙坝筑坝料、心墙间刚度差异较大的问题,采用邓肯-张E-B模型,建立三维有限元模型,研究坝体和心墙应力和位移变化规律。结果表明,蓄水期主应力相对较大,剪应力较小;蓄水期坝体下游侧变形增大,心墙顺河向位移增大;竣工期大坝、心墙位移变形很小。可为大坝施工期质量控制和同类坝型设计提供指导。

天星坝水库混凝土面板堆石坝应力变形有限元分析

采用邓肯-张E-B模型对天星坝水库混凝土面板堆石坝竣工期和满蓄期的应力变形进行非线性有限元分析,研究了不同阶段坝体及混凝土面板的应力变形性态。结果表明,坝体及混凝土面板的应力和变形均在合理范围之内,天星坝水库混凝土面板堆石坝方案是可行的。

高填路基分层填筑过程非线性有限元分析

本文提出了一种采用非线性有限元模拟高填方路基分层填筑施工过程的方法。首先,在数值模拟中,根据填料各向异性的特性,选取了邓肯-张(E-B)本构模型;其次,考虑土体的应力水平变化,计算了加载过程中应力路径对填料状态的影响;最后,根据分层施工的特点,对位移场进行了修正。该方法能真实反映施工过程中填筑体的应力、变形规律,可为进一步进行应力水平分析和沉降计算等提供依据,也为高填方路基工程的设计、施工提供了一种新思路。