湿地软土邓肯_张模型有限元计算参数的确定

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基于邓肯-张模型的黏土心墙堆石坝有限元数值模拟分析

能会引起大坝失稳，建议采取一定的工程措施，提高坝坡的抗震稳定性。
关键词：堆石坝；邓肯一张模型；数值模拟；应力变形分析；抗震稳定性中图分类号：Ｘ９３；ＴＶ６４１．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７卜１５５６（２０１３）０３ — ０１１卜Ｏ４
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＮｕｍｅｒｉｃａｉＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＲｏｃｋ－ｆｉｌｌＤａｍｗｉｔｈａＣｌａｙＣｏｒｅＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＤｕｎｃａｎ — ＣｈａｎｇＭｏｄｅｌ
第２０卷第３期２０１３焦５月
安全与环境工程
ＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．２０ＮＯ．３Ｍａｙ２０１３
基于邓肯一张模型的黏土心墙堆石坝有限元
数值模拟分析
熊鹏，刘超群建筑科学研究院，广州５１０４４０；２．昆明理工大学建筑工程学院，昆明６５０５００；
３．中国地质大学工程学院，武汉４３００７４）
ＸＩＯＮＧＰｅｎｇ。ＬＩＵＣｈａｏ — ｑｕｎ，ＺＨＡＮＧＹａｎｌｉｎｇ。，ＴＡＯＬｉａｎｇ。
（１．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０４４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０５００，Ｃｈｉｎａ；３．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）

基于三轴试验的邓肯—张模型参数的确定方法

基于三轴试验的邓肯—张模型参数的确定方法李萼怀;管为华【摘要】Through inducing Duncan-Chang hyperbolic model,the paper obtains the relationship among material parameters.By analyzing triaxial test data,it determines parameters of Duncan-Chang hyperbolic model,which has provided kind of thought for inducing Duncan-Chang model.%通过对邓肯—张双曲线型模型的推导,获取材料参数之间的关系,通过三轴试验数据的分析,确定邓肯—张双曲线模型的参数,为邓肯—张双曲线模型的推导提供了一种思路。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)002【总页数】2页(P60-61)【关键词】邓肯—张模型;材料参数;三轴试验【作者】李萼怀;管为华【作者单位】中电投云南国际电力投资有限公司,云南昆明650224;中电投云南国际电力投资有限公司,云南昆明650224【正文语种】中文【中图分类】TU411目前土体的应力和应变分析中，主要有双曲线模型、流变模型、弹塑性模型等，在工程中广泛采用双曲线模型。

该模型理论成熟，应用简便，有较多的实践经验可供参考。

1 双曲线型模型简介［1］图1 双曲线应力应变关系双曲线模型是把三轴压缩试验所得到的应力应变关系近似地认为是双曲线，如图1a)所示。

即在试样的周围压力σ3不变时:其中，a为初始切线模量Ei的倒数;b为主应力差渐近值(σ1－σ3)的倒数;εa为轴向应变。

如果将图1a)的纵轴改为，则双曲线变为直线，如图1b)所示。

从该直线上很容易确定a和b的数值，得到σ3为某一值时的Ei和(σ1－σ3)u。

式(1)可改写为:其中，(σ1－σ3)f为试样破坏时的主应力差;Rf为破坏比，其值小于1，其定义如下:式(2)对轴向应变εa求导数，得到曲线上任一点的切线模量为:式(2)可改写为:由式(4)，式(5)得到:其中，s为应力水平，即实际主应力差与破坏时主应力差的比值，反映抗剪强度发挥的程度根据压缩试验研究，初始切线模量Ei与固结压力σ3的关系可表示如下:其中，k，n均为由试验确定的参数，可从Ei与σ3的关系求得，如图2所示，k 值反映材料的可压缩性;Pa为大气压力，单位与Ei相同，以便使k值成为无因次的数，一般取其近似值为0.1 MPa。

黄土邓肯-张模型有限元计算参数的试验

高江平1#李 ! 芳6
#1F长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室%陕西西安 713324& 6F长安大学建筑工程学院%陕西西安 713321$
摘 ! 要 !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5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 C"# 模型的 5 个参数中#参数 X%*%<.%M%’%8 均随压实度的提高而增大&D%O 随 X 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!$1d$8".%!$1d$8"&EP%C4%<. 均随$8 的增大而增大# #4 随$8 的增大而减小#O 随$8 变化的规律不明显$ 关键词!道路工程&邓肯张模型&黄土&参数&试验中图分类号 !S414F1&[S48! ! ! 文献标识码 !B! ! !
) T1Y3"强度恰好发挥*)&1Y3"则土体发生塑流#
) 值愈大"塑流变形愈大"但该值不超过 &$1 U
$8’&EP(&$1 U$8’.#
可见"邓肯张C (#模型具有5个参数"即)X!
*!<. !M!’!8!D!O#
4!试验简介
土样取自甘肃某工地 "按现行 +公路土工试验规程,$8%规定的方法"经颗粒分析!液塑限试验"确定该

邓肯-张模型参数变化对计算结果的影响

!"#$% ?
# 值的变化对最大位移及应力水平 " 的影响 " 1 变化率 8 ; > ?B@ > =B< = E =B< E ?BF " , 8 02 > &A B &C > &A B =? > &A B @< > &A B =? > &< B G? " , 变化率 8 ; > ?BC > <B@ = > <B@ > AB? " 变化率 8 ; E ?B& E =BD = > <BD > =BD
邓肯 ! 张模型在国内外广泛使用近 )’ 年，大量的试验成果表明，由于取样制样、试验仪器、试验方法与过程、试验人员操作熟练程度、整理分析资料等诸多因素，使其 * 个参数变化较大，! 值可成倍甚至成量级相
［# B )］，用于计算所得结果的差别也较大。邓肯等人差
曾对该模型的参数作了初步讨论，对几种不同类型的
!
前
言
!
偏应力（"# ! ") ）不太大时，就能达到较高应力水平 ’ ，（从而使 " > 降低，变形增大。 ’ F（ G "# ! ") ） "# ! ") ） ?，黏聚力 # （#）黏聚力 # 的增减对水平位移 ’ 4 、垂直位移 ’ H 、应力水平 ’ 的影响见图 # B ) 及表 #。
［-］土给出了参数的范围，并编制了图表。这些图表变
化范围较大，不同的取值对计算结果的影响没作进一步讨论。本文依据文献［(］分别增减 * 个参数，用有限元法考察对一个均质土坝的位移和应力水平的影响程度。考察某一参数时，其余 / 个参数不变，即保持试验取值。

基于有限元法的E-K模型参数敏感性分析

基于有限元法的E-K模型参数敏感性分析龚羊庆;吴海真;黄英【摘要】模型参数的确定是数值分析过程中的重要环节,合理把握参数的选取原则,可大大提高结构分析的可靠度以及参数反分析的计算效率.本文借助有限单元法考察了E-K模型参数变化对一个均质堤坝的位移和应力值的影响程度.通过分析明确了E-K模型中各参数对计算结果的敏感程度,同时提出了模型参数的选取原则.【期刊名称】《江西水利科技》【年(卷),期】2011(037)003【总页数】5页(P186-190)【关键词】E-K模型;参数;均质堤坝;位移;应力【作者】龚羊庆;吴海真;黄英【作者单位】江西省水利科学研究院,江西南昌330029;江西省水利科学研究院,江西南昌330029;昆明理工大学,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TU4320 引言土体力学参数的取值因其复杂的力学特性而存在较大差异。

它不仅随荷载大小而异，而且还与加载应力路径有关。

此外，土体还会发生屈服，产生不可恢复的塑性变形[1]。

诸多因素致使用土体试验参数作为计算输入参数进行数值分析时，所得结果往往与实际情况会有一定的误差，且不同程度地阻碍了数值计算在岩土工程中的应用。

针对这一情况，国内外研究工作者开始对计算理论的反演问题开展研究，力图依据在工程现场获取的信息，尤其是根据位移量测信息反演，确定各类未知参数（如弹性模量和体积模量等）。

因此，在土工计算中最棘手的问题是如何合理并切合实际地选取介质材料的物理力学参数。

邓肯—张模型在国内外广泛使用近30年，大量的试验成果表明，由于取样制样、试验仪器、试验方法、试验人员操作熟练程度、整理分析资料等诸多因素，使EK 模型中的 7 个参数（c、φ、k、n、Rf、kb、m）变化较大（其中k值可成倍甚至数量级的差别），用于计算所得结果差别也较大。

所以有必要对这些参数进行敏感性分析，以正确掌握这些参数对计算结果的影响，这将有助于把握参数的选取原则，提高结构分析的可靠度以及参数反演分析的计算效率等。

基于邓肯－张模型的软土路基沉降变形的数值模拟分析

基于邓肯－张模型的软土路基沉降变形的数值模拟分析唐坤尧【摘要】针对位于沼泽地中的某高铁站软土路基采用预应力管桩加固后的工后沉降的计算，通过室内饱和土固结不排水三轴试验（CU），取得了不同围压条件下现场土试样的力学参数。

在此基础上将邓肯张模型引入 FLAC3D软件中，对某高铁站软土路基工后沉降的稳定性进行了系统数值模拟研究，分析了不同土体参数对管桩路基沉降的影响，确定了各参数敏感顺序，为分析不同软体路基工程沉降分析提供了技术支持，为今后同类工程的设计计算提供了参考。

%In order to calculate post-construction settlement of soft roadbed with prestressed pipe reinforcement in a high-speed railway station,we depended on saturated soil consolidated undrained triaxial test(CU),and got the soil mechanical parameters under different confining pressures.Based on this,we introduced the Duncan-Chang Model into FLAC3D soft-ware,and conducted a system numerical simulation of post-construction settlement of soft roadbed,then analyzed the effect of different soil parameters to pipe roadbed settlement and determined the sensitive order of each parameter.According to the study, this paper could provide technical support for settlement analysis of soft roadbed and references for similar projects in future.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P104-107)【关键词】工后沉降;三轴试验;数值模拟;软土路基【作者】唐坤尧【作者单位】中国铁建大桥工程局集团有限公司天津 300300【正文语种】中文【中图分类】U213.157路基作为道路交通工程建设中的重点，是路面荷载的承载主体。

应用MATLAB确定邓肯-张双曲线模型中的K,n参数

应用MATLAB确定邓肯－张双曲线模型中的K,n参数简介：接合承德中密砂常规三轴试验数据，介绍应用Matlab语言编写计算及绘图程序来处理试验数据的方法，可显著提高试验研究的数据处理效率和结果的可视化程度。

关键字：Matlab 三轴试验邓肯－张模型1 前言基于广义胡克定律的线弹性理论形式简单，参数少，物理意义明确，而且在工程界有广泛深厚的基础，得以应用于许多工程领域中。

早期土力学中的变形计算主要是基于线弹性理论的，只有在计算机得到迅速发展之后，非线性理论模型才得到较广泛的应用。

邓肯－张模型是建立在增量广义胡克定律基础之上的变模量的弹性模型，可以反映土变形的非线性，并在一定程度上反映土变形的弹塑性，很容易为工程界所接受，加之所用参数和材料参数不多，物理意义明确，只需用常规三轴压缩试验即可确定这些参数及材料常数适应的土类比较广，所以该模型为岩土工程界所熟知，并得到了广泛的应用，成为土的最为普及的本构模型之一。

本文主要是应用MATLAB编写计算及绘图程序来处理承德中密砂常规三轴试验数据。

2 基于MATLAB的计算过程实现现场的观测数据经过采集和整理后，按照一定的格式把数据存储在数据文件中，然后可以使用MATLAB丰富的数值运算功能可以非常容易地编制出数据处理程序，先用函数fope n()打开数据文件，fid=fopen(‘filename’,’r’)再用fscanf 函数依次从文件中读取格式化数据来完成对各变量地赋值，其使用语法为：matrix=fscanf(fid,format)。

本文由于数据不是太多，所以在计算过程中没有采取调用存储文件地形式。

直接在计算过程中输入试验数据计算。

2.1 数据的处理对第一组数据，通过编写Matlab语言，由轴向应变和应力差的试验数据可以作出～（）和～双曲线关系图形，主要用到的MATLAB命令为：plot(x1,y1)；axis([0 0.04 0 3]) ；hold on%（1）plot(x1, x1./y1)；a=polyfit(x1, x1./y1,1)；t1=0:0.001:0.07;plot(x1, x1./y1,'.',t1,a(1)*t1 +a(2))%（2）其中x1代表第一组轴向应变，x2代表第一组应力差。

邓肯张模型模拟

研究生课程作业邓肯张模型参数计算学生姓名李俊学科专业岩土工程学号201420105614任课教师周小文教授作业提交日期2014年12月1．计算轴向应变ch h∆∑=1ε式中 1ε－轴向应变；h ∆∑－固结下沉量，由轴向位移计测得0h －土样初始高度c h —按实测固结下沉的试样高度c h ∆—试样固结下沉量2．计算按实测固结下沉的试样高度，面积：式中 Ac －按实测固结下沉的试样面积0V －土样初始体积3．计算剪切过程中试样的平均面积：式中 a A －剪切过程中平均断面积c V －按实测固结下沉的试样的体积i V ∆－排水剪中剪切时的试样体积变化按体变管或排水管读数求得1h ∆－固结下沉量，由轴向位移计测得 3. 计算主应力差cic h V V A ∆-=01h h V V A c i c a ∆-∆-=Cc c A h V ⨯=1031⨯=-aA CR σσ 式中 31σσ- －主应力差 1σ―大主应力 3σ－小主应力 C －测力计率定系数 R －测力计读数2 数据处理2.1 3σ=100kPa 数据初步计算当3σ=100kPa 时，各数据初步计算如表1所示。

围压100kPa 数据初步计算表表12.1.1 由切线模量计算数据对公式)(311σσε-=a +b 1ε进行直线拟合，如图1所示。

图11131/()~εσσε-拟合曲线 a =0.0002，1i E a==5000kPa b ==0.0028，()131ult bσσ-==263.16kPa ()13f σσ-=204.26kPa ，()()1313f fultR σσσσ-=-=0.77622.1.2 由泊松比计算数据对公式()313/f D εεε-=+-进行直线拟合，如图2所示。

图2 313/~εεε--拟合曲线f=i ν=0.2122 D=2.72972.2 3σ=200kPa 数据初步计算当3σ=200kPa 时，各数据初步计算如表2所示。

邓肯—张E-B模型参数对心墙土变形的敏感性研究

化时，心墙土的最大竖向位移变化率为［一２．％，０１
Ｆｇ３ＩｆｅｃｆＫｎｖｒｃｉｐａｅｎｓａｄｅｆｃｉｅｉ．ｎｕｎｅｏｏｅｉａｄｓｌｃｍｅｔｎｆｔｌｔｌｅｖ
１邓肯一张ＥＢ模型．
邓肯一张模型为弹性非线性模型，充分考虑到它
２有限元计算模型
２１工程概况．
了土体变形时的非线性特征，它包括两种模型，ＥＢ即．
模型和Ｅｖ模型。两者主要区别在于选择了不同的三．
Ｋ
４６５
Ｋ
９００
ｎ
０．６４Ｏ．８８
Ｋｂ
２５５
ｍ
０．４１
０。 △ ／。／（）（）
３１３
图３ａ－为值变化时，心墙土竖向位移的变化曲线，随
３各参数对心墙土变形的敏感性分析
本文主要针对ＥＢ模型参数进行敏感性分析， — 分别对各参数做 ±２％以内的变化，过计算得出各个０通参数对大坝心墙中心竖向位移和有效应力的影响。在进行某一参数敏感性分析时，余参数保持为基准值其
时，有效应力逐渐增大，Ｋ对深部土体的影响较大。且
Ｃ分别为土的凝聚力和内摩擦角。它们是岩土，
力学中最常用的参数，非邓肯一张模型所特有，测试其

基于Duncan-Chang模型的垃圾土边坡有限元分析

ＡＡＵ．ｎａｅｎａａｙｉｏｆｓｉｓｐａｅｎＤｎａ— ｈｎ — ｏｓｔｔｅｍｄｌｎｒｕｅｙｕｉｇｈｔｆｃｆＢＱＳａｄｍｋｎｌｓｒｕｅｏｏｅｂｓｄｏｕｃｎＣａｇＢｃｎｔｕｉｏｅｉｔｄｃｄｂｓｅｎｅａｅａｓｎｅｓｌｌＥｉｖｏｎｔｉｒｏ
ＡｂｔａｔＴｉａｅｏｉｓｔｅｓｂｏｔｅｏｎａ－ｈｎｏｓｔｔｅｍｏｅ，ｓｃｎａｙｄｖｌｐｆｉｌｍｅｔｏｔａｅｓｒｃｈｓｐｐｒｃｍｐｌｈｕｒｕｉｆＤｕｃｎＣａｇｃｎｔｕｉｄｌｅｏｄｒｅｅｏｉｔｅｅｎｆｗｒｅｎｉｖｎｅｓ
第３卷１第１期
有色冶金设计与研究
２１００笠
２月
基于Ｄｎａ— ｈｎｕｃｎＣａｇ模型的垃圾土边坡有限元分析江西南昌３０６）３０３
［摘要］用ｆｔｎ语言编写了Ｄｎａ — ｈｎ采ｏｒｒａｕｃｎＣａｇ本构模型子程序，实现了有限元软件ＡＡＱＳ的二次开ＢＵ
定性分析的合理性进行了探讨
［关键词］垃圾土；ｕｃｎＣａｇ型；ＢＵ；次开发；Ｄｎａ— ｈｎ模ＡＡＱＳ二边坡稳定
中图分类号：７５Ｘ０文献标识码：Ａ文章编号：０４４４（０００－０６０１０－３５２１）１０３－３
发，再利用ＵＴ子程序接口导入Ｄｎａ — ｈｎＭＡｕｃｎＣａｇ的ＥＢ本构模型对垃圾土边坡稳定性进行分析通过与极限 —

基于三轴试验的邓肯—张模型参数的确定方法

其中，为应力水平，ｓ即实际主应力差与破坏时主应力差的比
ａ＋ｂｓ —
—
ａ
（）１
其中，ａ为初始切线模量最的倒数；为主应力差渐近值（。６ｒｏ一
ｏ）ｒ的倒数；为轴向应变。如果将图ｌ），ａ的纵轴改为— 一，则
Ｕ１一Ｕ１
．
文献标识码：Ａ
ｑ● 一ｂ
其中，ｏ（一ｏ）为试样破坏时的主应力差；为破坏比，ｒｒ，，其
，型、弹塑性模型等，工程中广泛采用双曲线模型。该模型理论值小于１其定义如下：在
成熟，应用简便，有较多的实践经验可供参考。
＝
１双曲线型模型简介】 ’
为：
（）３
式（）２对轴向应变。导数，求得到曲线上任一点的切线模量
一ｏ－￣ｏｒｏ）（，ｒ
Ｅｉ
（）４
【
轴向应变８。轴向应变
Ｊ
㈤
式（）２可改写为：
０－＂＂０３１
值，反映抗剪强度发挥的程度，：
二。
根据压缩试验研究，初始切线模量Ｅ与固结压力ｏｒ，的关系双曲线变为直线，如图１）ｂ所示。从该直线上很容易确定ａ和ｂ的可表示如下：数值，到ｏ为某一值时的和（一ｏ）得ｒｒ。式（），１可改写为：
ｔｎｏｉｓｅｏｎａｉｎｔｓｐｅｏｄａｄｏｅａｔｒ．Ａｎｙｅｎｅｅｔｄｔｅｓｔｅｎａｃｌｔｎｍｅｈｄｔｄｔｉｅｇｎｅｎｉｆｔｓｉ，ｆｕｄｔｐｅ，ｕｐｒｌａｎｔｒｆｃｏｓｏｈｔｏｙｈｌａｓｄａｄｓｌｃｅｅｔｍｅｔｌｕａｉｔｏｓｆｔｓｎｉｅｒｇｈｌｃｏｉｅｈｉｅａｌ．ｆｎｌｏａｅｅｓｔｅｎａｃｌｔｎｒｓｔａｄｔｅａｔａｅｔｍｅｔａｕｔ，ｐｏｅｈｒｃｃａｕｆｅｅｔｅｌｙｒｉｅｘｍｐｅｉａｌｃｍｐｒｄｔｅｔｍｅｔｃｕａｉｅｕｓｎｈｃｕｓｔｅｎｍｏｎｓｒｖｄｔｅｐａｔａｖｅｏｆｃｖａｅｗｓｙｈｌｌｏｌｌｌｉｌｌｉｓｍｍａｉｎｍｅｏ．ｕｔｔｄｏｈ

邓肯-张模型参数求取

（1）根据邓肯等人总结的经验公式计算参数a 、b ：总r] +(泊~[^v\[(勺「+(勺人订5 丿95% k a i ^3 J TO % k 0!5 丿』计算得到表一如下。

表一围压(kpa)（5一。

3开（W_。

3）95%(£1)95%（5_。

3）70%(^1)70%b (5 一a3)ulta Rf100289.4274.9300233 8 2015800103 1 0 00 261 26 382.765 09E -05 0756 079300 805.8 765 51 00317 6 564 060011960 00 102 45 976 082.12E -05 0 825 549500 1323 9 1257 71 00339 7926 730 0129 20.00 062 081610.821 39E -05 0 821882对Rf 取平均值可得:又因为a 为起始变形模量§的倒数，即1r可得表二，并绘制lg （Ei/Pa ）与Ig （o3/Pa ）的试验关系图如图一所示。

表二围压(kpa)a Eilg (Ei/Pa) Ig(o3/Pa) 100 5.09E-05 19648.88458 1287299947 -0.006037955 3002.12E-054716120736 2.667556168 047108330 500 1.39E-0571728.328172.8496527540 692932049(5 -二 b(q - s )f1 E 1 aPa Pa PaR^ + Rf 2 + Rf 33 = 0.80117（6 —。

3）1讥（^1）95% 一（“）70%2At对图一中的试验点进行拟合，得到lg (Ei/Pa)与Ig(o3/Pa)的直线关系: 尸0.8033X+2.2914.根据公式：E=5③可知K、n分别代表lg (Ei/Pa)与lg(a 3/Pa)直线的截距和斜率，故可得K=2.2914： n=0.8033oE-v 法在常规三轴试验中，轴向应变£ 1与侧向应变一£ 3之间也存在双曲线关系，经变换之后可得如下公式：由上式知一£ 3/8 1与一£ 3为直线关系，但实际上，二者并不是严格的直线关系，需先对试验结果进行収舍，然后选取某一区间进行拟合。

在有限元软件中开发实现Duncan-Chang本构模型的方法研究

在有限元软件中开发实现Duncan-Chang本构模型的方法研
究
吴桂兰;迟守旭;李永华
【期刊名称】《水利水电工程设计》
【年(卷),期】2010(029)004
【摘要】在土石坝的有限元计算分析中,关键和难点是准确描述土石坝材料的本构关系.以AN SYS为例,提出了一种在现有有限元计算程序中开发实现Duncan-Chang材料本构模型的一般方法,并编制了相应的位移后处理程序,经实验算例和实际工程算例,结果表明:本开发工作能完成复杂土工应力应变的有限元数值分析问题,同时,具有计算精度高和前后处理快捷方便的特点,为土石坝的有限元计算开辟了另一条途径.
【总页数】4页(P8-11)
【作者】吴桂兰;迟守旭;李永华
【作者单位】中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津,300022;中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津,300022;吉林省龙井市水利局,吉林龙井,133400
【正文语种】中文
【中图分类】TV641
【相关文献】
1.在ABAQUS中开发实现Mortara界面循环本构模型 [J], 任宇;陈仁朋;陈云敏
2.多点激励下地震动输入模式探讨及有限元软件实现方法研究 [J], 罗宇
3.Ansys中Duncan-Chang本构模型的二次开发 [J], 李伟伟;段志东
4.Ansys中Duncan-Chang本构模型的二次开发 [J], 李伟伟;段志东;
5.在ABAQUS中开发实现Duncan-Chang本构模型 [J], 徐远杰;王观琪;李健;唐碧华
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基于邓肯—张模型的土石坝有限元分析

基于邓肯—张模型的土石坝有限元分析
陈五一;韩永;刘品;寇晓强
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2008(039)008
【摘要】取坝体河床部位最大横断面为计算的典型剖面,进行了二维非线性有限元分析.坝体以及覆盖层采用了邓肯-张E-v和E-B本构模型,在混凝土盖板和心墙之间设置了无厚度GOODMAN接触单元.考虑坝体填筑和分期蓄水相结合的施工过程,分析得出了坝体(包括覆盖层、填筑区等)顺河流向水平位移、竖直沉降、应力水平、大主应力以及小主应力分布等情况,同时得出了一系列有益的现象和规律,对于同类工程的建设、实际工程的设计与施工具有一定的借鉴作用.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】陈五一;韩永;刘品;寇晓强
【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072;河海大学,土木工程学院,江苏南京 210098;中国矿业大学力学与建筑工程学院,北京 100083;河海大学土木工程学院,江苏南京 210098
【正文语种】中文
【中图分类】TV641.2+5
【相关文献】
1.基于蛙跳优化算法的土石坝邓肯-张 E-B 模型参数反演 [J], 王琛涛
2.一种改进邓肯张模型及其在土石坝数值模拟中的应用 [J], 邵东琛
3.基于应力空间的多重势面模型及其与邓肯-张模型的比较 [J], 介玉新;刘正;杨光华;李广信
4.基于邓肯-张模型的堆石坝有限元分析 [J], 汪天飞;徐青
5.邓肯-张模型有限元分析路堤沉降实用方法 [J], 王志亮;殷宗泽;李永池
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邓肯-张EB模型参数求解的二次优化法

邓肯-张EB模型参数求解的二次优化法陈立宏【摘要】邓肯-张非线性弹性模型是土石坝工程中最常用的本构模型.水利行业《土工试验规程》中根据应力水平75％和90％两点法进行计算时,得到的结果往往并不合理,有时n值还可能出现负数.一般的适线法仅仅对单个试样结果进行优化,而并不是针对整组试验结果,因此无法得到最优结果.提出了一种二步优化的参数计算方法,首先对每级围压下单个试样的试验成果采用适线法优化,得到每级围压下的参数a、b.在此基础上,计算得到参数K、n、Rf的初值.然后以邓肯-张理论为基础,根据获得的参数初值针对整组试验成果进行二次优化,以理论计算与试验的应力应变曲线差的平方和最小为目标函数,从而得到EB模型的主要参数.该方法简单实用,能够快速和准确地获得邓肯-张模型参数,并结合糯扎渡大坝堆石料三轴试验数据,对方法进行了验证.%Duncan-Chang nonlinear elastic constitutive model is the most used one in embankment dam engineering.The Specification of Soil Test in hydraulic industry proposes a computational method based on the values of two points from the stress-axial strain curve of the triaxial testing results.The stress levels of these two points are 75％ and 90％respectively.However the proposed method cannot obtain reasonable results all the times,and sometimes even the parameter n maybe negative.Curve fitting methods make some progress,but still could not gain the optimal value for the parameters because these methods only based on single sample result.A two step optimization method for acquiring the optimal values of Duncan-Chang model is presented herein.First,the traditional curve fitting method is adopted to obtain thevalues of parameters a and b under each confining pressure.Then the parameters K,n and Rf are ing these parameters as initial values,a second optimization procedure is carried out to fit all the resultsof triaxial test to gain the parameters of Duncan-Chang model,in which,the minimum square sum of the differences of stress and strain curves of theoretical calculation and experiment is taken as the objectivefunction.The method is simple and practical,and can quickly and accurately obtain the parameters of DuncanZhang model.The method is validated based on the triaxial test data of Nuozhadu Dam.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2017(043)008【总页数】5页(P52-55,75)【关键词】堆石料;邓肯-张模型;优化方法;土石坝【作者】陈立宏【作者单位】北京交通大学土建学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TU413堆石料作为高土石坝工程的主体填料,其工程特性和本构模型参数一直为大家所关注。

上海第四纪土层邓肯_张模型的参数研究_张云

在地面沉降的研究和模拟计算中 , 土层的变形特性是需要解决的关键问题之一。人们对开采地下水条件下土层变形问题的认识经历了由浅入深的过程。开始时 , 通常将土体作为线弹性体[ 1] , 后来逐渐认识到土体变形具有非线性和非弹性的特性。 1970 年提出的邓肯 —张模型能较好地反映土体变形的非线性和非弹性特性 , 而且模型参数具有明确的物理意义和几何意义 , 可以方便地从常规三轴排水试验获取 , 因而在地面沉降的模拟计算中得到应用[ 2] 。由于用水量的变化以及季节的改变 , 开采地下水造成的地下水位变化常是
康纳(Kondner)等人指出常规三轴排水剪切试验
的偏应力和轴向应变之间的关系曲线可以用双曲线拟
合。邓肯和张根据增量胡克定律 , 利用这种双曲线关
系 , 并考虑到土体的 Mohr-Coulomb 破坏准则 , 得出了土体的弹性模量公式[ 4] :
E=
1
-Rf
(1 -sin φ)(σ1 -σ3) 2 2c ·cos φ+2σ3 ·sin φ
水文地质工程地质
2008 年第 1 期
根据上海土样的三轴排水剪切试验的结果 , 进行统计分析 , 对同一土层土样各参数取其平均值 , 得到上海主要土层的邓肯 —张模型参数如表 1 所示。
表 1 上海主要土层的邓肯 — 张模型参数 Table 1 Paramaters of Duncan-Chang model for
· 2 0 ·
水文地质工程地质
2008 年第 1 期
性。第一、二硬土层为褐黄色、暗绿色粘土 , 厚度小 , 处于可塑、硬塑状态 , 具有中、低压缩性。第三硬土层为灰绿、褐黄色粘土夹少量粉土 , 第四至第六硬土层为杂色粘土、粉质粘土 , 处于硬塑状态 , 压缩性低 , 强度大。第一硬土层的分布范围很小 , 仅限于西部的青浦、松江境内。第六砂层和第六硬土层主要分布于区域的北部和东部地区。

土体邓肯—张非线性弹性模型参数反演分析

土体邓肯—张非线性弹性模型参数反演分析近年来，随着科学技术的发展，经过精心设计的弹性模型和参数反演算法技术开始被广泛应用于土体力学中。

英国科学家邓肯（Duncan）和张（Zhang）的非线性弹性模型参数反演分析方法为土体力学研究奠定了坚实的理论基础。

线性弹性模型参数反演分析旨在研究土体的弹性本构模型，决土体的动态参数反演问题，从而更好地控制和解释土体力学行为。

首先，非线性弹性模型是一种普遍适用的土体力学模型，描述了土体的应力应变关系，其中包括受力弹性部分，恢复弹性部分和弹性非线性部分.述应力应变关系的函数可以用地质、浅层力学等参数表示。

其中包括材料参数，比如弹性模量、泊松比、抗拉强度极限等；空间参数，比如等效平面应力变化率等；时间参数，比如历史负荷重复次数等。

然后，非线性弹性参数反演分析是一种专门用于研究土体动态参数变化特性和土体弹性本构模型确定的非线性优化算法。

主要包括反演算法和参数估计算法。

演算法可以从提供的土体动态应力应变数据中恢复弹性本构参数的值，而参数估计算法则可以从实验测量数据中精确估计土体实际弹性参数的值。

此外，非线性弹性模型参数反演分析具有许多优点，到的结果有助于深入理解土体动态变化特性，有助于开发新的土体力学理论，有助于实现高精度的土体力学分析及模拟，为现有土体力学分析方法提供了更为准确的理论支撑。

最后，非线性弹性模型参数反演分析技术对土体力学研究有重要意义。

管技术刚刚起步，但有望在解决实际问题上发挥重要作用。

此，有必要加强相关技术的研究，加强详细计算，改进参数反演算法，并在非线性弹性本构分析的理论和实验研究方面进行深入挖掘，以及在实际工程中对该技术的实际应用。

综上所述，非线性弹性模型参数反演分析是一种新的、有效的土体力学分析方法，从理论和实践上都有重要意义，为土体力学研究和工程实践提供了有用的理论和技术支持。

由实验到邓肯-张模型的参数

eu模型的参数特性参数量纲性质说明c有两种表示方法一种是用线性的摩尔库伦参数表示参数只有不断变化的表示参数有和反映土体卸载的参数一般取23eb模型的参数特性参数单位性质说明c有两种表示方法一种是用线性的摩尔库伦参数表示参数只有c不断变化的表示参数有和
一、三轴试验得到的数据：
为了能通过三轴试验的数据推导出邓肯-张模型的几个参数，我们需要分别在至少 4
B = （σଵ − σଷ）଻଴% 3(εୟ)଻଴%
然后根据图 3.5 确定 m 和 Kb。
B lg （ )
Pୟ
α m=tanα
lgKୠ
（三）、关于 C、∆φ、φ的确定
图 3.5
lg （ σଷ) Pୟ
C、∆φ、φ有两种表示方法，一种是用线性的邓肯张参数表示，参数有 C 和φ଴。另外一种是用大小随围压σଷ不断变化的φ表示，参数有∆φ和φ଴。
R୤
无
反映（σଵ − σଷ）୤与
（σଵ − σଷ）୳之间的关系。
G
无初始泊松比v୧的基数
σଷ = pୟ，则v୧= G
F
无
反映初始泊松比v୧随围压σଷ 增长而降低的速率
F = 0，则v୧= G
D
无反映v୧随εୟ增长的关系
K୳୰
无反映土体卸载的参数
D = 0 ,则泊松比大小不变，为v୧ 一般取 2-3 倍的 K
τ φ
φଶ
φ଴
∆φ
φଵ
σ
图 3.7
图 3.8
lg (σଷ) pୟ
参考文献：《水工沥青混凝土试验规程》（DL/T5362-2006）《高等土力学》李广信主编，清华大学出版社。《土工原理》钱家欢，殷宗泽主编，中国水利水电出版社出版。《土工原理》殷宗泽编著，中国水利水电出版社

路基沉降计算中Dancan-Chang模型参数灵敏度分析

存在一定的差距。对于复杂的天然路基而言，若要反演出每层土的８个参数目前还是很难实现的。我们一般作如下近似处理：只对路基沉降影响较大的参数进行反分析，以减少反演分析的工作
量。为此，进行灵敏度分析尤为重要。
５ｏ．ｏ００．０３４３５３６３７３８
填筑期为１０ｄ线性加载。计算采用ＢＦ程序计０，ＣＤａｃｎＣａｇ模型在国内广泛应用３ｎａ－ｈｎ０多年，能较好地反高为计算荷载，它有６个单元，８个节点，３图中节点２８为地基映土体的非线性状态，概念清楚、于理解。该模型涉及８个参算，限元网格划分为２易网格左右两侧节点水平方向约束，软土层底部节点数，针对路基沉降而言，们的影响程度是不同的。在试验室测沉降观测点，它且为不排水面。定这些参数又存在一定的误差，导致沉降计算结果与实测值之间竖向约束，
５＋１Ｉ泥稳定砂砾（．％）５ｃ砾石砂。ｎ水３５＋１ｍ（应力吸收）中间层，增加柔性基层，以吸收应力和缓解裂缝出现（％）５ｃ将上述措施应用在２００９年新建的城市道路上（以兴云路为的时间和频率，可采用沥青稳定碎石层（Ｔ来缓解裂缝的发ＡＢ）
到了该模型影响软土路基沉降的主要参数，而为软土路基沉降计算中的参数反演的简化处理提供了有益的借鉴。从关键词：沉降，ａｃｎＣａｇ模型，Ｄｎａ— ｈｎ灵敏度分析

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S r /%
α1 - 2 /MPa - 1
0. 85 0. 71
E sl - 2 /MPa
) ccd / kPa φcd / ( ° 17. 6 16. 1 12. 3 28. 0
腐殖质粘土 41. 64 粉质粘土 36. 25
2. 71 2. 71
32. 5 27. 4
48. 7 40. 8
0. 56 0. 66
[1 ]
, 将它们画在单对数坐标中 , 可假设是一条直线 , 即
μi = f = G - F lg (σ3 / pa ) ,
G, F 为试验常数。将式 ( 6 )微分
( 8)
μt =
ε - d 3 ε d 1
=
( 1 - Dε ε 1 ) f +D 1 f ( 1 - Dε 1 )
2
=
μi 2 1 ( 1 - Dε 1 )
Et =
d (σ1 - σ3 ) a = 2, ε d ( ε a +b 1 1 )
( 2)
由此可得 ,起始模量 Ei =
1
a
。
[ 11 ] 简布 ( Janbu )建议用下式表示起始模量随 σ3 的变化 :
E i = kpa
σ3 n . ρ a
1
b
( 3)
如果 ε→∞, 则
(σ1 - σ3 ) ult = , ( 4)
[2]
・21・
和地下工程的数值分析中得到广泛应用。在作数值计算时 ,必须要得到具体的参数值。计算参数对计算结果影响较大 ,为此不少科研工作者采用有限元方法研究邓肯 2 张模型参数变化对各种工程建筑应力和变形 [3 - 6] 的影响。研究结果表明 k, G, R f , n 对计算结果影响较大。目前 ,确定邓肯 - 张模型参数广泛采用的方法是室内三轴试验 , 也是较为可靠的方法。张云等律。史三元等
( 9)
将ε 1 与μ i 的表达式代入式 ( 9 ) ,可得 : μ=
刘红军 ,杨艳秋 ,王丕祥
1 1 2
( 1. 五邑大学 ,广东江门 529020; 2. 东北林业大学 ,黑龙江哈尔滨 150040)
摘要 : 在软土地基上修建高等级公路 ,沉降与稳定性是主要的工程地质问题。目前对软土地基沉降与稳定性的预测常采用有限元数值分析方法。采用有限元数值分析时 , 需要选择合适的力学模型 ,而邓肯 2 张模型便是其中常用的一个模型。但该模型有 8 个材料参数 , 软土的成因不同 , 工程性质存在一定的差异 ,邓肯 2 张模型材料参数也就不同。基于此 , 利用薄膜取土器从湿地软土地基采集原状土 ,对湿地形成的两层软土进行不同固结压力下的三轴剪切试验 , 结合邓肯 2 张模型的力学原理 ,确定了湿地两层软土该模型的参数。研究成果可为采用有限单元法分析湿地软土地基的沉降和稳定性提供参考。关键词 : 湿地软土 ; 邓肯 — 张模型 ; 三轴剪切试验 ; 有限单元法中图分类号 : TU447 文献标识码 : A
1. 17 1. 04
97 95
Байду номын сангаас
2. 17 2. 36
1 邓肯 2 张模型
σ3 为常数 ) 试验曲线找出共同的邓肯 - 张等人研究的目的 ,是为常规三轴试验所得的 (σ1 - σ3 ) - ε 1 ( 数学表达式 ,并从这个数学公式出发推导出切线模量 Et 的公式
[1] 的三轴试验 (σ1 - σ3 ) - ε ,即 1 曲线 [ 9 - 10 ]
Abstract: Settlem ent and stability are the m ajor engineering geology p roblem when high 2grade highway is built on soft soil foundation. Currently, finite element method is commonly used for settlement and stability p rediction of soft soil foundation. App rop riate mechanical model need to be chosen when numerical analysis by using finite element is carried out, Duncan 2 Chang model is one of them. B ut Duncan 2 Chang model has 8 material parameters which di2 rectly affect the accuracy of results . For differences of the for m ation and engineering p roperties of soft soil, these material parameters are also different . From that point, undisturbed soil samp les were colleted by using fil m soil samp ler from the swamp soil soft foundation, triaxial shear test of s wamp formed two layers soft soil were carried out under different consolidation p ressure. Combined w ith m echanical theory of Duncan 2 Chang model, the model param 2 eters of two layers soft soil were determ ined. The test results can give a reference to analyzing settlement and stabili2 ty of swamp soft soil by use of finite elem ent method. Key words: s wamp soft soil; Duncan 2 Chang model; triaxial shear test; finite element m ethod
D ef in in g f in ite elem en t param eters of D uncan 2 Chang m odel for swam p soft so il
LI U Hong2jun , YANG Yan 2qiu ,WANG Pi2xiang
1 1 2
( 1. W uyi University, J iangmen 529020, China; 2. Northeast Forestry University , Harbin 150040, China)
表 1 湿地两层原状土物理力学性质指标
Table 1 Physical and mechanical p roperties of t wo layers undisturbed swamp soil
测定指标
W /% Gs W /p % W / l % Il e
ρ/ ( g・cm - 3 )
1. 77 1. 81
[8] [7]
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 2 张模型参数 , 讨论了模型参数的取值特点和变化规采取典型粉质粘土层作为土样进行三轴试验 , 得到邓肯 - 张模型参数。由此可见 , 人们对邓肯 2 张模型参数进行了一定程度的研究 ,所得到的模型参数为实际工程中岩土工程问题分析计算提供了依据。但到目前为止 ,对湿地软土邓肯 2 张模型参数的确定和研究很少有相关资料论述。因此很有必要对湿地软土邓肯 2 张模型参数进行试验研究 ,以填补这方面的空白 ,更好地为工程建设服务。黑龙江省广泛分布的软土地基由湿地淤积而成。土样取自黑龙江省境内国道 111 富裕至讷河段的湿地软土 ,该段湿地淤积的软土有两层 ,第一层为腐殖质粘土 , 黑色 , 厚度一般为 0. 3 ～0. 5 m , 软塑状态 , 含植物根、腐殖质 ,接近饱和 ,为高压缩性土 ; 第二层为粉质粘土 ,分布广 ,黄灰色 ,厚度变化在 1. 5 ～6. 2 m 范围 ,软塑状态 ,干强度与韧性中等 ,呈现出静水环境淤积特点 , 强度较低 , 标准贯入击数大多数小于 5, 承载力特征值 90 ～140 kPa,室内试验结果表明 ,属于高压塑性土 ,孔隙比大于 1。两层软土的基本物理性质指标见表 1。
Et =
1 -
φ) (σ1 - σ3 ) R f ( 1 - sin φ+2 σ3 sin 2 cco s
kpa
σ3
pa
n
,
( 5)
式中 , R f 称为破坏比 ,定义为
Rf = (σ1 - σ3 ) f 破坏时强度 = 1 (σ1 - σ3 ) u lt (σ1 - σ3 ) 的极限值
可见切线变形模量的公式中共包括 5 个材料常数 k, n,φ, c, R f ,可由三轴试验求得。泊松比 μ值虽然也有一些经验公式 , 但不很可靠。邓肯和张等人根据一些试验资料 , 假定在常规三轴压缩试验轴向应变 ε 1 与侧向应变 - ε 3 之间也存在双曲线关系 ,即 ε 1 = 现将式 ( 6 )进行数学变换 ,即得 ε ε ε -ε 3 / 1 = f +D ( 3 ) = f - D 31
第 19 卷第 2 期自然灾害学报 2010 年 4 月 JOURNAL OF NATURAL D ISASTERS 文章编号 : 1004 - 4574 ( 2010 ) 02 - 0020 - 08
Vol . 19 No. 2 Ap r . 2010
湿地软土邓肯 2张模型有限元计算参数的确定