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φ₀、K_b对最大垂直位移V的敏感性最大,参数φ₀、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。     

邓肯E-B 模型参数敏感性分析

对于覆盖层和大粒径坝料,单纯依靠室内试验难以准确测定其模型参数,近年来联合室内和现场试验反演分析确定本构模型参数的方法日益受到重视。但待反演参数过多时反演结果可能会出现多值问题,因此需要合理选择待反演参数。本文研究了土石坝应力变形计算中位移对邓肯E-B模型参数的敏感性,讨论了影响分析结果的因素,给出了邓肯E-B模型参数的敏感性排序。研究结果可作为选择待反演参数的依据,同时也可为土石坝应力变形分析结果的综合评价提供支持。     

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、φ₀、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、φ₀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ABAQUS邓肯张E-B模型的坝体变形分析

为了了解新疆北疆供水工程库木苏水库大坝变形特性,基于ABAQUS邓肯张E-B模型对坝体变形进行了分析,结果:坝体向上游的水平位移最大值为7.7 cm,向下游的水平位移最大值为9.4 cm,坝体最大沉降值为42.4cm,均满足规范要求。其成果可供该工程设计、运行参考,分析方法可为严寒地区类似工程提供借鉴。     

堆石料流变模型参数敏感性分析的正交试验法

基于七参数流变模型的堆石料流变分析已在面板堆石坝应力变形分析中得到广泛采用,但目前关于该流变模型参数对于坝体应力变形的敏感性研究还不够深入。为此,本文采用正交试验法,以公伯峡面板堆石坝为依托,以坝体最大沉降位移V、面板挠度δ和面板顺坡向应力σ作为敏感性分析的主要试验指标,进行七参数流变模型参数关于这些试验指标的敏感性分析。结果表明,对指标V、δ、σ来讲,因素m1的影响最大,其次是b和m2,这3个参数的敏感性作用显著;而α、c、d和m3对各指标的影响不够显著,参数敏感性低。因此,在采用七参数流变模型进行面板堆石坝流变分析时,应将m1、b和m2作为流变参数分析与选择的重点。本文研究成果可以为面板堆石坝流变分析时合理选择流变模型参数提供参考依据。     

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。     

筑坝堆石料邓肯-张模型参数确定方法的改进

针对目前常用的邓肯-张模型参数整理方法计算的初始模量离散等问题,进行了4组堆石料大型三轴试验研究,建议了一种新的模型参数整理方法.试验结果表明:εa/q-εa(εa为轴向应变,q=σ1-σ3为偏应力)的试验点在低应力水平和高应力水平有明显偏离直线关系的趋势,导致目前常用的参数整理方法计算的初始模量离散性较大.考虑到坝体关注的主要应力水平在75％以下以及低应力水平受装样引起的超固结的影响,建议根据应力水平50％和75％两点求取初始模量和破坏比;破坏比Rf并非常数,Rf随围压σ3的增大逐渐减小,且lg(Rf)与lg(σ3/pa)呈良好的直线关系.反演结果表明,在邓肯-张模型中考虑围压水平对Rf的影响,能更好的反映较高围压范围条件下堆石料的应力应变特性,建议当进行超高土石坝静力分析时应考虑Rf的围压相关性.     

基于正交试验法的高模量区E-B模型参数敏感性分析

为研究高模量区E-B模型参数对超高镶嵌面板堆石坝有限元计算结果的影响,基于正交试验法,以超高镶嵌面板堆石坝高模量区模型参数为因素,进行各因素对坝体沉降u_3、面板挠度w及顺坡向应力σ的敏感性分析。结果表明,体积模量基数K_b、内摩擦角φ、体积模量指数m敏感性较高,对计算结果影响程度显著,而弹性模量基数K、弹性模量指数n等参数的敏感性较低,对计算结果影响程度不显著。因此,选取E-B模型计算参数时,可对敏感性高的参数进行反演以节约计算成本,而敏感性低的模型参数可采用工程类比等方法确定,以实现保证计算精度的前提下提高计算效率的目的。     

基于蛙跳优化算法的土石坝邓肯-张E-B模型参数反演

邓肯-张E-B模型常用来刻画土石坝本构关系,对其参数进行准确估计是实现土石坝应力应变分析的前提。本文针对工程中通过三轴试验确定其参数所存在的不足,着重阐释了群智能蛙跳优化算法在反演土石坝邓肯-张E-B模型参数中的应用,结合实测资料,通过正分析,证明了蛙跳优化算法在E-B模型参数反演中的合理性,以期为其他工程提供借鉴。     

基于正交试验法的梯级水库连溃分析模型参数敏感性分析

建设梯级水库是目前江河水电开发的主要方式,连溃分析模型参数的合理选择,对保障梯级水电工程的安全运行具有重要的意义。基于正交试验法,以我国西南某流域上虚拟的"下庄(1)—达里—双屯子"三级梯级水库系统为例,进行梯级水库连溃分析模型参数对下庄(1)水库溃决流量Q、达里水库最高水位H1和双屯子水库最高水位H2三个试验指标的敏感性分析。研究结果表明:梯级水库连溃分析模型中参数侵蚀率b、双屯子水库起调水位H*对各指标计算结果影响显著,参数敏感性高;而洪水频率P对各指标计算结果影响较小,参数敏感性较低。因此,在梯级水库溃坝参数反演分析实际工程中,应该将b和H*作为参数反演分析选取的重点。本文的研究方法及成果可以为梯级水库连溃分析模型参数反演分析时合理选择模型参数提供参考。     

邓肯-张模型参数中K与n值的计算方法研究

邓肯-张非线性模型是应用最广泛的土的应力-应变本构模型,但在实际应用中发现:按照试验规范进行数据处理时,得到的参数K,n值不合理。通过对3种土料的固结排水剪(CD)试验数据的处理,对K,n值按规范方法和适线法进行取值的2种取值方法进行了分析比较,发现运用适线法得到的K,n值更合理,并总结了适线法的选点方法。     

基于正交试验法的河岸带水热耦合模型敏感参数识别

为了研究河岸带水热耦合模型参数对温度及侧向潜流交换速率有限元计算结果的影响,基于正交试验法,对影响河岸带温度T和侧向潜流交换速率|v_x|的水热耦合模型进行敏感参数识别。结果表明：孔隙率n对河岸带水热耦合模型温度输出结果的影响最大;对于侧向潜流交换速率,水力传导率k_s的影响最大,而其他参数的影响均较小。因此,在进行河岸带水热耦合模型参数反演或校正时,应将模型中的孔隙率和水力传导率作为重点参数,而敏感程度低的参数可通过工程类比的方法进行确定,这样既可以保证计算精度,又可以提高计算效率。     

基于统计损伤理论的邓肯—张修正模型研究

由于邓肯—张EB模型没有考虑颗粒破碎损伤对材料变形及强度的影响,不能模拟堆石料应变软化的缺陷,故将统计损伤理论引入邓肯—张双曲线模型。通过探讨堆石料应力—应变曲线不同阶段损伤变量的规律,描述堆石料的损伤破碎过程,考虑其损伤阈值的影响,建立了邓肯—张修正模型表达式,该模型参数能通过试验数据拟合得出。经过验证,邓肯张修正模型在高围压下能较好的模拟堆石料破碎损伤的全过程,低围压下退化为常规邓肯—张模型。与传统邓肯—张模型、统计损伤模型、弹塑性模型及试验结果相比较,其形式简单、参数少。研究成果可应用于底部围压较大的高堆石坝分析,为堆石坝的设计计算提供参考。