土体邓肯-张非线性弹性模型参数反演分析

针对邓肯 -张土体的非线性 -弹性模型 ,本文用变尺度法编制了优化程序 ,对该模型参数进行参数识别 ,结合工程算例进行验证 ,并进行了反馈分析。结果表明变尺度法是一种很好的约束优化算法 ,其收敛速度快、准确性高 。

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。

邓肯-张非线性弹性模型的研究现状

邓肯-张模型存在很多局限性,但参数测定容易、概念清楚,已积累了丰富的经验,仍被广泛采用。近年来对模型参数和模型进行了缩尺效应、敏感性、利用实测资料反分析、中主应力影响、考虑土体结构性、应变软化性、考虑时间效应等研究,对模型进行了修正和改进,使模型具有更广泛的适用性。本文综合叙述这些研究成果。

基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-ν模型及应用研究

针对邓肯-张E-ν模型在低应力状态下粗颗粒土体变特性描述不足的问题,分析高速铁路B组粗颗粒土填料大型三轴试验得到轴向应变与横向应变的变化特征,提出基于二次函数的非线性泊松比公式。将非线性泊松比代替邓肯-张E-ν模型切线泊松比,建立基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-ν模型。采用中点增量法和Abaqus二次开发平台,编写修正邓肯-张模型的用户子程序(UMAT)。通过粗粒土三轴试验的数值模拟,对修正邓肯-张模型程序的可行性进行应用研究。研究结果表明:基于非线性泊松比修正的邓肯-张模型的轴向应变-体积应变计算结果与实验实测结果一致,可真实反映粗粒土填料的轴向应变-体积应变趋势。

应用邓肯-张非线性模型近似计算路基沉降

提出了应用邓肯－张非线性模型对路基沉降量进行估算的近似算法。通过与规范算 法和实测沉降的对比分析，证明该算法是可靠的，可用于软土路基设计与施工控制。

邓肯-张模型参数敏感性分析

在岩土介质非线性弹性模型的反演分析中,采用邓肯-张模型,计算卸载时采用卸载模型,这一模型中与弹性模量和泊松比有关的参数有8个。如果将这8个参数都进行反演,计算工作量太大,也没有必要,因此文中对这些参数进行敏感性分析,通过计算得出:参数(?)、Rf、K、c相对来讲敏感性较强,而参数F、n、G、d相对来讲敏感性较弱。

邓肯-张E-μ模型的改进

针对邓肯-张E-μ模型体变经验公式不能准确描述三轴剪切试验体积变形与轴向变形之间关系的问题,首先进行了粗粒土饱和样大型三轴剪切试验,并对试验结果进行了分析,提出了可以准确描述三轴剪切试验体积变形与轴向变形之间关系的体变经验公式,然后利用其他试验数据对该体变经验公式进行了验证,证明了该体变经验公式的通用性,最后基于该体变经验公式对邓肯-张E-μ模型进行了改进,提出了一种新的E-μ模型.

冻结砂土的应力-应变关系及非线性莫尔强度准则

对于-6℃的冻结砂土进行一系列的试验,结果表明,当围压小于3.0MPa时,其应力–应变关系具有明显的应变软化现象;当围压大于3.0MPa时,其应力–应变关系则具有明显的应变硬化现象。针对广义的双曲线模型并不能很好地描述-6℃冻结砂土在围压大于3.0MPa时的应力–应变关系,邓肯–张模型也不能理想地反映围压小于3.0MPa时-6℃冻结砂土的应变软化特性,提出既能描述应变软化现象又能描述应变硬化现象的改进的邓肯–张模型。研究表明,其结果和试验结果吻合良好。由于压融现象的存在,当围压大于一定值后,冻结砂土的剪切强度随围压的增大而减小。如果用莫尔–库仑准则来描述冻结砂土的剪切强度,会产生较大的误差。为解决这一问题,提出非线性莫尔强度准则。研究结果表明,其精度较高,比莫尔–库仑强度准则能更好地描述冻结砂土的剪切强度。

基于邓肯-张模型下砂卵石土固结排水剪切试验研究

通过对邓肯-张模型对砂卵石土固结排水剪切试验分析研究表明,实际粗粒土的抗剪强度与法向应力之间的比例关系不是一个常数,抗剪强度包线并非一条直线,为了计算上的简便,通常用一条拟合最佳的直线来代替,而没有考虑强度包线的弯曲。虽说与邓肯-张模型下砂卵石抗剪强度包线为直线有一定的出入,但其强度和切线弹性模量可根据邓肯-张模型来合理确定。

细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型

描述含水合物沉积介质的应力-应变关系,建立含水合物沉积介质的力学模型,预测水合物储层的变形规律,是有效开发水合物资源的基本前提。以经典邓肯-张模型为基础,结合细砂质含水合物沉积介质力学三轴试验数据,提出了适合细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型及其参数,并验证了模型的准确性。结果表明,该模型及其参数可以很好地描述细砂质含水合物沉积介质的应力-应变的非线性弹性关系。

土体非线性本构模型的修正与土层特性分析

旨在提出一个合理应用经典土体非线性本构模型进行具体土层分析的方法。依据土体非线性数值模拟的基本理论,通过开发一个适合于大型计算软件ANSYS的Macro文件,采取对邓肯-张非线性本构模型中的参量Et进行逐级荷载作用下的修正方式,建立了一种土体非线性本构模型修正与土层非线性特性分析的方法。一黏性土土样的三轴试验结果表明,对一些常用的土的非线性本构模型,在应用于具体的土层中时所存在的不适应或不适合具体土层特性的部分,采用文中所建立的方法矫正或修正可提高应用这些经典本构模型对具体土层进行非线性特性分析时的合理性和有效性,进而可提高土的变形特性分析和土与其中及相邻结构共同作用分析的计算精度。

土体破坏时Duncan-Chang模型应用的若干关键技术

由于土材料的实际性状非常复杂,并且随加载条件的不同而有很大变化。每一类型土的本构模型都有它特定的应用范围和局限性。1970年提出的邓肯-张(Duncan-Chang)模型是一种目前被广泛应用的非线性弹性模型,但在自然状态下,许多土的卸载-再加载性质是接近于线性和弹性的。为了反映土的这一特性,本文提出了在应用邓肯-张模型分析土体破坏时的若干关键技术供应用时参考。着重处理了不同于单调加载时的卸载-再加载变形模量和泊桑比,建议了判断土的卸载-再加载现象破坏准则。

黄土非线性弹性本构模型

文章采取陕西泾阳第5层黄土(Q_2,L_5)样,分别做了不同含水率的原状和重塑土的三轴固结排水剪切试验和k_0固结试验,得到有效强度参数及变形参数与含水率的关系,利用邓肯-张模型对试验数据进行拟合,得出切线变形模量和切线泊松比与含水率的关系,获得原状和重塑黄土非线性弹性本构模型中的相关参数。

尾矿坝堆坝材料非线性力学特性试验研究及数学模型拟合

加强尾矿库安全管理,准确把握尾矿坝堆坝材料物理力学特性和运行规律,对于减少和防止尾矿库溃坝事故的发生,确保尾矿库的安全运行有重要意义。在总结有关尾矿库稳定性分析方法的基础上,利用三轴试验系统,以北京和尚峪尾矿库堆坝材料为研究对象,开展了尾砂非线性力学特性试验研究,整理并得到了用于描述尾砂应力变形特性的三轴试验曲线,并利用邓肯-张EB非线性数学模型对试验过程进行了拟合,拟合结果表明,邓肯-张EB模型能够较好地描述尾砂的受力变形特性。研究结果可为尾矿库安全监测系统位移预警指标的定量预警方法研究提供参考。

考虑时间效应的E-μ模型

为进行三峡泄滩滑坡体的变形建模和稳定性数值分析,进行了滑动带土的三轴排水蠕变试验,并在此基础上,提出了排水条件下粘性土与时间有关的非线性弹性模型,即与时间有关的邓肯-张E-μ 模型。该模型假定c,j不随时间变化,k,fR,G,D,n,F均与时间有关。通过试验数据拟合,给出了部分参数(如k,fR,G,D)与时间的关系式及模型的12个参数值。通过计算值与试验数据的对比表明:该模型适合于该滑动带粘土。

邓肯—张模型研究现状和在工程中的应用讨论

目前描述土的应力-应变关系的数学模型有很多种,包括弹性和弹塑性两大类。非线性弹性模型中,邓肯—张(Duncan—Chang)模型因其具有多种优点而获得了最为广泛的应用,它包括初始模型和修正后的E-B模型。在某工程路基沉降计算过程中应用了E—μ模型,在计算塔克拉玛干沙漠粉沙变形用到了E—B模型。

岩土介质非线性弹性本构关系位移反分析

针对基坑开挖过程中土体的非线性弹性变形,本文采用邓肯-张模型进行反演计算,用非线性弹性有限元法模拟基坑的开挖过程。在此基础上发展了考虑施工过程的非线性弹性位移的优化反分析技术,该技术采用全局优化的遗传算法,根据地下连续墙位移量测值反演土体中相对敏感的参数K、c,所得结果较为理想。

填石路堤中的非线性本构模型

填石路堤的沉降分析是随着我国交通建设的发展而提出的新的工程问题。在填石路堤的变形计算时,除了根据已有经验数据进行预测以外,多是通过对其本构模型进行研究,并在此基础上运用有限元等方法进行分析,得到其应力应变及沉降值,从而指导设计与施工。因此,本构模型的研究是填石路堤变形研究的基础。系统介绍了目前填石路堤有关的本构模型及其研究方法,重点介绍了邓肯-张模型及其在填石路堤沉降分析中的应用前景。

基于混合物法则根土复合体本构模型的研究

为探究根土复合体的应力-应变关系,将其视为两相体,根系采用线弹性模型,土体采用邓肯-张模型,并考虑根系与土体之间的相对滑移关系,基于混合物法则建立根土复合体本构模型。通过素土与不同含根量的根土复合体三轴压缩试验,得到其应力-应变关系,通过单根拉伸试验得到根系的弹性模量。结果发现,(1)根土复合体的极限主应力差随含根量的增加先增加后减小,含根量0.3%为最优含根量。(2)单根的直径与抗拉力、抗拉强度符合幂函数关系,与弹性模量符合多项式关系。(3)通过反分析的方法,建立滑移关系,得到模型计算值的应力-应变关系,发现模型计算值与试验值的拟合度(R^(2))为0.96。该研究为根土复合体本构模型的建立提供新思路,并为根土复合体的数值分析提供参数。

试验分析掺砂量对水泥砂浆桩Duncan-Chang模型参数影响

通过三轴固结排水试验,研究掺砂量对水泥砂浆桩邓肯-张模型参数的影响。研究结果表明:水泥砂浆桩应力应变曲线呈双曲线型,计算获得邓肯-张模型8大参数初始弹性模量和初始泊松比。淤泥质土中水泥掺入比为17.1%时,掺砂量从30%增加到50%,水泥砂浆桩内摩擦角从34.6°增加到36.1°,而黏聚力则从46.8 k Pa降低到28.8 k Pa,初始弹性模量在10.0~65.0 MPa之间,初始泊松比在0.2~0.35之间。掺入水泥使淤泥质土由塑性破坏转为脆性破坏,随着掺砂量的增大,试样的脆性进一步增强。