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基于机器学习的砂土邓肯-张模型参数预测

水利与建筑工程学报 2024年第1期22卷 186-191,226页

作者：宋瑞唐洪祥张韬邹君鹏来源张鹏空军勤务学院江苏徐州221000 大连理工大学辽宁大连116000 天津港远航国际矿石码头有限公司天津300450

为了给砂土邓肯-张模型参数的确定提供一种不做三轴试验条件下的获取途径,以大量的砂土三轴试验数据为基础,利用机器学习算法(支持向量机),用平均粒径、不均匀系数、曲率系数、相对密实度、干密度等较容易测得的基本物理参数作为输入值... 详细信息

为了给砂土邓肯-张模型参数的确定提供一种不做三轴试验条件下的获取途径,以大量的砂土三轴试验数据为基础,利用机器学习算法(支持向量机),用平均粒径、不均匀系数、曲率系数、相对密实度、干密度等较容易测得的基本物理参数作为输入值,以邓肯-张本构模型参数作为输出值,建立砂土本构参数的预测模型。从输入参数与输出参数的相关性看,输入参数中的干密度对输出参数影响最大;从不同核函数对支持向量机(SVM)预测效果的影响看,RBF核函数预测效果最好;在此基础上,预测邓肯-张本构模型参数。利用建立的参数预测模型,只需进行简单的室内物理性质试验获得基本物理性质参数,即可推定用于工程数值计算的邓肯-张模型参数,提高工程分析的效率和准确性,也可以用于判断室内三轴试验结果的正确性等。

关键词：机器学习砂土邓肯-张模型参数预测

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

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中国公路学报 2023年第1期36卷 37-46页

作者：何忠明刘正夫向达长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 中国路桥工程有限责任公司北京100011

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响,制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样,先对其施加一定荷载频率f的动应力,再进行静三轴压缩试验,分析不同试样静偏应力σ_(0)-应变ε_(1)曲线变化规律,之后结合Janbu公式探讨... 详细信息

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响,制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样,先对其施加一定荷载频率f的动应力,再进行静三轴压缩试验,分析不同试样静偏应力σ_(0)-应变ε_(1)曲线变化规律,之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_(d)、w及f与参数n、K的联系,建立初始变形模量E_(i)、极限偏应力(σ_(0))ult与各控制变量的拟合公式,提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型,最后开展验证试验,对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明:三轴试验中粗粒土试样在ε_(1)>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段,不同控制因素下的σ_(0)-ε_(1)曲线在0.5%2%时E_(t)变化逐渐减缓并趋于稳定,试样在静力加载过程中表现为应变硬化;试样发生相同轴向应变时的偏应力与含水率、动偏应力及荷载频率呈负相关,粗粒土试样的初始变形模量与第三主应力σ_(3)有关,lg(E_(i)/P_(a))与lg(σ_(3)/P_(a))之间存在良好的线性关系;Janbu公式中参数n与各控制因素不敏感,不同控制因素下n值稳定在0.78~0.80,σ_(d)、w和f与参数K之间存在非线性关系,σ_(d)、w的增加会导致参数K减小,而f则相反,E_(i)和(σ_(0))_(ult)可分别与各控制因素σ_(d)、f和w建立幂函数关系;验证试验表明,提出的改进邓肯-张模型能够有效对不同σ_(d)、f和w条件下的路堤粗粒土填料σ_(0)-ε_(1)曲线进行预测。

关键词：道路工程本构模型三轴试验路堤粗粒土填料邓肯-张模型

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适用于强结构性黏土的修正邓肯-张模型研究

水利水运工程学报 2022年第2期 117-125页

作者：张秋敏裴利华桂跃杨醒宇昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650051 中铁四院集团西南勘察设计有限公司云南昆明650504

土体的力学特性受结构性影响十分显著,结构性越强,破坏后变形越大,对实际工程影响越显著。目前对结构性土的特殊工程性质已有广泛认识,但如何用数学方法准确描述其强度和变形间的关系仍是主要研究内容。对分布在云南昭通地区的强结构性... 详细信息

土体的力学特性受结构性影响十分显著,结构性越强,破坏后变形越大,对实际工程影响越显著。目前对结构性土的特殊工程性质已有广泛认识,但如何用数学方法准确描述其强度和变形间的关系仍是主要研究内容。对分布在云南昭通地区的强结构性黏土进行了试验研究,结果表明:其结构屈服应力高达800 kPa,属于典型的强结构性土。根据常规三轴试验的应力-应变关系,将强结构性黏土的剪切变形划分为结构未破坏阶段、结构逐渐破坏阶段和结构完全破坏阶段;基于破坏过程,对传统邓肯-张模型进行修正,引入损伤比参数,建立适用于强结构性黏土的修正邓肯-张本构模型。对模型中的初始剪切模量、主应力差渐进值和剪切模量参数进行推导分析,各参数值与试验的土体剪切变形规律相符合;对已有结构性土的试验数据进行拟合分析,结果表明该修正模型可以较好地描述强结构性黏土的应力-应变特性规律。

关键词：强结构性黏土结构屈服应力邓肯-张模型应力-应变关系损伤比

基于ANSYS的优化邓肯—张模型计算程序模块开发及面板堆石坝应力变形分析

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水电能源科学 2023年第6期41卷 91-93,128页

作者：程阳张慧颖王新华张智皓王硕云南农业大学水利学院云南昆明650201

针对邓肯-张模型在面板堆石坝有限元计算中不能反映中主应力对堆石体强度和变形的影响,利用APDL语言对ANSYS进行二次开发,开发出邓肯-张E-B模型及其优化模型的计算程序模块。分别采用邓肯-张E-B原始模型及其优化模型对云南省某面板堆石... 详细信息

针对邓肯-张模型在面板堆石坝有限元计算中不能反映中主应力对堆石体强度和变形的影响,利用APDL语言对ANSYS进行二次开发,开发出邓肯-张E-B模型及其优化模型的计算程序模块。分别采用邓肯-张E-B原始模型及其优化模型对云南省某面板堆石坝进行三维有限元静力计算,结果显示由优化模型计算得到的坝体沉降减小、水平位移减小,而应力变化较小;优化模型的计算结果更接近实际值。可见考虑了中主应力的优化邓肯-张E-B模型可更好地反映面板堆石坝的应力变形特性。

关键词： ANSYS 邓肯-张模型二次开发面板堆石坝应力变形

基于三轴试验生态袋加筋土邓肯-张模型参数研究

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中国农村水利水电 2022年第10期 219-227页

作者：蒋希雁许梦然陈宇宏河北建筑工程学院河北张家口075031 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075031 河北省寒冷地区交通基础设施工程技术创新中心河北张家口075031

实际工程中,含水率的变化对土的性质影响较大,为了确定含水率对生态袋加筋土的力学特性和邓肯-张模型参数的影响规律,以不同含水率生态袋加筋土为研究对象,通过三轴压缩试验,研究生态袋加筋土邓肯-张模型参数随含水率的变化规律。试验... 详细信息

实际工程中,含水率的变化对土的性质影响较大,为了确定含水率对生态袋加筋土的力学特性和邓肯-张模型参数的影响规律,以不同含水率生态袋加筋土为研究对象,通过三轴压缩试验,研究生态袋加筋土邓肯-张模型参数随含水率的变化规律。试验结果表明:(1)不同含水率下生态袋加筋土应力-应变关系曲线均呈现双曲线特征,选取轴向应变为15%的偏应力作为破坏强度值,试验得出,破坏强度随着含水率的增加而减小;(2)含水率的变化对生态袋加筋土邓肯-张模型参数均有着不同程度的影响,随着含水率增加,黏聚力呈二次函数关系减小,内摩擦角、K值和n值均呈线性关系减小,破坏比变化区间范围为(0.828~0.990);(3)初始切线模量反映了土体在应力-应变关系曲线初始阶段抵抗变形的能力。生态袋加筋土的初始切线模量随着含水率的增长而减小,同时获得初始切线模量随含水率变化的经验公式;(4)通过对试样尺寸效应分析,表明了本文研究结论的适用性。上述研究结论为生态袋护坡工程的设计和数值模拟提供一定的理论依据和参数支持。

关键词：生态袋加筋土含水率三轴试验邓肯-张模型

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基于混合物法则根土复合体本构模型的研究

计算力学学报 2024年第2期41卷 396-402页

作者：蒋希雁王万梅刘杰刘嘉璐张喆阮梦柯河北建筑工程学院土木工程学院张家口075000 河北省土木工程诊断改造与抗灾重点实验室张家口075000 河北省寒冷地区交通基础设施工程技术创新中心张家口075000

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-... 详细信息

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。

关键词：根土复合体本构模型邓肯-张模型线弹性模型

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混合均匀度对粗粒土强度特性影响的试验研究

中南大学学报(自然科学版) 2024年第6期 2175-2186页

作者：黄超唐明扬张升童晨曦郭鹏赵伟中南大学土木工程学院中铁二局第六工程有限公司

现有研究普遍将粗粒土视为均匀的二元混合料，忽略了粗细颗粒混合均匀程度对其强度特性的影响。为此，首先，提出了一种描述粗粒土混合均匀程度的定量指标Me；其次，通过静三轴试验探讨了应力-应变曲线、弹性模量、破坏强度及抗剪强度... 详细信息

现有研究普遍将粗粒土视为均匀的二元混合料，忽略了粗细颗粒混合均匀程度对其强度特性的影响。为此，首先，提出了一种描述粗粒土混合均匀程度的定量指标Me；其次，通过静三轴试验探讨了应力-应变曲线、弹性模量、破坏强度及抗剪强度指标与混合均匀度Me的内在关系；最后，基于静三轴试验结果，建立了一种综合考虑围压和Me影响的修正邓肯-张模型，并对其适用性及合理性进行鲁棒性验证。研究结果表明：应力-应变曲线随着围压增大而逐渐由应变软化型向应变硬化型曲线过渡；随着Me减小，应力-应变曲线由应变硬化型逐渐发展为应变软化型曲线；当围压与Me增大时，弹性模量与破坏强度均随之增大，且弹性模量在Me从0.25降低至0的过程中衰减幅度可达总衰减幅度的41.3%，破坏强度在Me从1降低至0的过程中衰减幅度可达总衰减幅度的40%以上；随着Me逐渐下降，试样的整体骨架-密实结构在不同区域分别向局部骨架-空隙结构、局部悬浮-密实结构转变，进而致使黏聚力、内摩擦角均随Me下降而逐渐衰减。

关键词：道路工程粗粒土混合均匀度强度特性邓肯-张模型

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邓肯-张模型几种改进方法的比较

岩土力学 2004年第6期25卷 971-974页

作者：孔德志朱俊高河海大学岩土工程研究所江苏南京210098

针对邓肯-张模型忽略了中主应力影响的不足之处,不少国内外学者提出了修正方法。在这些方法当中,究竟哪一种方法能更好地反映中主应力的影响,是需要讨论的问题。针对平面应变这一特殊情况,分别运用各种修正方法计算得出其应力-应变关系... 详细信息

针对邓肯-张模型忽略了中主应力影响的不足之处,不少国内外学者提出了修正方法。在这些方法当中,究竟哪一种方法能更好地反映中主应力的影响,是需要讨论的问题。针对平面应变这一特殊情况,分别运用各种修正方法计算得出其应力-应变关系,在此基础上与平面应变试验资料进行分析比较,从中得出一些有意义的结论。

关键词：邓肯-张模型应力-应变关系中主应力平面应变

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纤维加筋淤泥固化土的邓肯-张模型

浙江大学学报（工学版） 2017年第8期51卷 1500-1508页

作者：胡亚元余启致张超杰钱镜林谢嘉祺浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 广东省中科化灌工程与材料院士工作站广东广州510650 浙江省水利河口研究院浙江杭州310020 浙江省水利防灾减灾重点实验室浙江杭州310020

为了改善水泥固化疏浚淤泥土的强度、变形和稳定性,促进在水利和岩土工程中的应用,将聚乙烯醇短纤维和水泥一起掺入淤泥中,对不同纤维掺入比和围压下的试样进行20组排水三轴试验,研究纤维对淤泥固化土工程性质和邓肯-张模型参数的影响.... 详细信息

为了改善水泥固化疏浚淤泥土的强度、变形和稳定性,促进在水利和岩土工程中的应用,将聚乙烯醇短纤维和水泥一起掺入淤泥中,对不同纤维掺入比和围压下的试样进行20组排水三轴试验,研究纤维对淤泥固化土工程性质和邓肯-张模型参数的影响.结果表明,掺入纤维后固化淤泥土的应力-应变关系呈现出双曲线变化特征;随着纤维掺入比增加,黏聚力显著增长,内摩擦角几乎保持不变.根据实测数据和回归分析方法,建立纤维淤泥固化土的邓肯-张E-B模型,获得初始切线模量及体积模量随纤维掺入比幂函数型增长的经验公式.邓肯-张E-B模型能够较好地拟合实测的应力-应变曲线.

关键词：纤维固化疏浚淤泥邓肯-张模型