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Savage-Hutter(S-H)颗粒流模型用一个只与材料参数相关的土压力系数来描述颗粒流内部的应力状态,不能很好地反映颗粒体在运动时的本构关系。通过引入颗粒体应力与速度梯度之间的关系,得到了一个能够反映颗粒流本构模型的崩塌动力学模型。另外,为解除S-H模型中对横向应力大小的假定,通过引入Von Mises、Drucker-Prager、Mohr-Coulomb和Matsuoka-Nakai等土的三维破坏准则,得到了广义摩擦系数的4种表达形式。该模型的主要优势是通过引入颗粒流的本构关系,能较好地体现颗粒流体在运动中的内在机制,并且材料强度参数简单易知。分析了由Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则所得到的材料强度参数,并探讨了广义摩擦系数与应力洛德角等物理量之间的关系。用所建议的模型来模拟颗粒流的运动过程,并将数值计算与试验结果进行对比,发现两者能够较好吻合。 相似文献
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从岩土非线性流变本构模型通式——P.Perzyna方程出发,研制了岩土工程围岩流变本构模型辨识用有限元计算程序EVP2D,并将其和均匀设计(UD)法结合,获得了用于ANN辨识模型训练用的具有丰富本构信息的全局性输入输出有效数据。尔后,设计了基于实际监测位移数据辨识围岩流变本构模型参数的ANN模型,并在matlab软件平台中研制了辨识用相关程序CYJBS3.M。有关实例验证,从待辨识参数向量UD设计、训练数据的有限元计算获取、ANN模型的训练和辨识这一整体计算过程的实现,表明了UD-FEM-ANN本构模型辨识方法的可行性。 相似文献
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高堆石坝瞬变-流变参数三维全过程联合反演方法及变形预测 总被引：1，自引：0，他引：1
利用反演分析得到的参数进行高面板坝的应力、变形分析来预测长期变形。由于堆石坝的施工过程和变形机制比较复杂,很难将瞬时变形和流变变形分开,因此,有必要对静力本构模型参数和流变模型参数进行综合反演。利用实测位移资料,以对堆石坝变形较敏感的静力本构模型和流变模型参数为待反演参数,采用基于粒子迁徙的粒子群算法和径向基函数神经网络构建参数反演平台,该方法克服了粒子群算法易陷入局部最优和早熟收敛的缺点,采用经过训练的神经网络来描述模型参数和位移之间的映射关系,节省了参数反演的计算时间。对水布垭高面板坝的反演结果表明,基于反演参数的沉降计算值与实测值吻合得很好,坝体变形在合理范围以内并趋于稳定。 相似文献
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《岩土力学》2016,(9)
黏土的热-力耦合本构模型研究在许多工程领域,尤其是核废料地下处置方面有着十分重要的工程意义。根据Boom黏土的在不同温度下的三轴与固结试验的结果,综合考虑了温度对黏土的强度与弹性模量的影响,在Drucker-Prager(简称D-P)帽盖模型的基础上,引入了硬化方程和热损伤、力学损伤的演化方程,建立了适用于黏土的热-力耦合弹塑性损伤本构模型。将模型在ABAQUS中进行了二次开发,根据试验结果反演得到了Boom黏土的模型参数。利用所建立的本构模型,对比利时HADES试验室中的ATLAS III现场试验进行了数值仿真,计算结果表明,模型的计算结果与现场实测的结果能较好地吻合,证明了模型的合理性。 相似文献
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基于Hardin曲线的土体边界面本构模型在ADINA软件中的实现 总被引：1，自引：0，他引：1
为了提出一种适合于岩土地震数值模拟的土体本构模型,基于土体动应力-应变关系的Hardin曲线及其在非等幅往返荷载下的Pyke修正,采用von Mises准则在偏应力平面上构造边界面,以反向加载点和当前应力点的连线在边界面上投影的比例作为硬化参数,推导了塑性硬化模量并给出该边界面本构的具体增量表述。在有限元软件ADINA中通过自定义材料的二次开发实现了该本构模型,并利用动三轴试验对该本构模型进行了验证。数值模拟与试验结果的对比表明,本构模型能如实反映土体的应力-应变关系。针对实际工程场地的地震反应,应用边界面本构模型在ADINA中进行了二维数值模拟,与SHAKE91的计算结果进行了对比,说明了该本构模型应用于岩土地震工程问题的合理性。 相似文献
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一种土的非线性弹性本构模型参数的反演方法 总被引：2，自引：1，他引：1
旨在提出一种土的非线性弹性本构模型参数反演的方法。以现今普遍实行的地基载荷试验为基础,依据遗传算法的组合优化理论,采用正演计算和遗传算法优化相结合的方式,建立了土层非线性弹性本构模型参数反演的方法;并依据某黄土场地地基载荷试验数据,实施了黄土土层非线性弹性本构模型参数反演的全过程。计算结果表明,所建立的方法可以实现土层非线性弹性本构模型中相互关联的多个参数的组合优化,并在对初始值要求较低的情况下,可以获得良好的参数反演精度。从而为土的变形特性分析和土与其中及相邻结构的共同作用分析,提供了较好的土体本构模型参数的确定方法。 相似文献
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层状岩体是地下工程中经常遇到的一种岩体,力学性质具有明显的各向异性。选择合适的屈服准则和强度参数变化规律,结合各向异性弹性本构方程,获得横观各向同性弹塑性本构关系,利用该本构模型对共和隧道锚杆支护方案进行数值计算。首先考虑地应力、岩性的影响,从围岩的变形、破坏形式、塑性区及锚杆拉力的大小等方面改进、优化支护设计方案;其次从实际工程出发,考虑施工难度、工程造价等因素的影响,得到改进方案Ⅰ效果较理想,通过试验段现场监测确定改进方案I。本构模型对计算结果的影响很大,正确模型的计算结果可以为实际工程提供科学依据。 相似文献
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为进一步提高堆石坝材料参数反演模型的计算精度与适用性,建立了基于量子遗传算法（QGA）与多输出混合核相关向量机（MMRVM）的自适应反演模型。通过引入混合核函数,使所构建的MMRVM能够高精度地模拟材料参数与大坝沉降间的复杂非线性关系,从而代替耗时较长的有限元（FEM）计算。通过利用参数较固化的QGA优化确定MMRVM核参数,使反演模型具有自适应性。以实测沉降数据为依据,充分发挥QGA的全局搜索能力反演筑坝材料本构模型参数。在分析模型所需测点个数与信噪比对计算结果影响的基础上,通过公伯峡堆石坝应用实例证明：QGA-MMRVM可快速、精确地反演堆石坝筑坝材料本构模型参数,模型凭借其自适应性在实际工程中具有良好的应用前景和推广价值。 相似文献
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在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次,以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式,建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题,基于差异进化算法原理建立智能反分析方法,对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后,利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序,利用所编程序进行以下计算:(1)对智能反分析程序的性能、正确性进行分析,对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。(2)分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。(3)不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。(4)采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明,基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题,为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法,同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象,所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性,为受地下水影响严重的工程建设提供了方法,研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。 相似文献
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对地下水模型进行反演是模拟过程中的一个必要步骤,使用反演程序自动校正模型可快速确定最佳拟合的参数值,分析参数对模拟结果的敏感性,比人工试算-调整法更为优越。UCODE是一款被广泛应用的地下水模型反演程序,它使用高斯牛顿法进行参数优化,反演结果对参数初值有一定的依赖性。通过建立假想的非稳定流模型,进行6组数值试验,验证了UCODE程序的实用性。尽管参数的初始取值会影响反演的进程,但只要取值适当,UCODE就能实现优化参数的目的。 相似文献
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采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下洞室群三维初始地应力场进行了反演回归分析。计算结果表明,厂区初始地应力场分布规律合理,实测点处地应力计算值与实测值吻合较好,可以作为后续数值分析和地质力学模型试验的依据。 相似文献
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This paper discusses the quality of the procedure employed in identifying soil parameters by inverse analysis. This procedure includes a FEM‐simulation for which two constitutive models—a linear elastic perfectly plastic Mohr–Coulomb model and a strain‐hardening elasto‐plastic model—are successively considered. Two kinds of optimization algorithms have been used: a deterministic simplex method and a stochastic genetic method. The soil data come from the results of two pressuremeter tests, complemented by triaxial and resonant column testing. First, the inverse analysis has been performed separately on each pressuremeter test. The genetic method presents the advantage of providing a collection of satisfactory solutions, among which a geotechnical engineer has to choose the optimal one based on his scientific background and/or additional analyses based on further experimental test results. This advantage is enhanced when all the constitutive parameters sensitive to the considered problem have to be identified without restrictions in the search space. Second, the experimental values of the two pressuremeter tests have been processed simultaneously, so that the inverse analysis becomes a multi‐objective optimization problem. The genetic method allows the user to choose the most suitable parameter set according to the Pareto frontier and to guarantee the coherence between the tests. The sets of optimized parameters obtained from inverse analyses are then used to calculate the response of a spread footing, which is part of a predictive benchmark. The numerical results with respect to both the constitutive models and the inverse analysis procedure are discussed. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Maria Navarro Olivier P. Le Maître Ibrahim Hoteit David L. George Kyle T. Mandli Omar M. Knio 《Computational Geosciences》2018,22(6):1447-1463
This work tackles the problem of calibrating the unknown parameters of a debris flow model with the drawback that the information regarding the experimental data treatment and processing is not available. In particular, we focus on the evolution over time of the flow thickness of the debris with dam-break initial conditions. The proposed methodology consists of establishing an approximation of the numerical model using a polynomial chaos expansion that is used in place of the original model, saving computational burden. The values of the parameters are then inferred through a Bayesian approach with a particular focus on inference discrepancies that some of the important features predicted by the model exhibit. We build the model approximation using a preconditioned non-intrusive method and show that a suitable prior parameter distribution is critical to the construction of an accurate surrogate model. The results of the Bayesian inference suggest that utilizing directly the available experimental data could lead to incorrect conclusions, including the over-determination of parameters. To avoid such drawbacks, we propose to base the inference on few significant features extracted from the original data. Our experiments confirm the validity of this approach, and show that it does not lead to significant loss of information. It is further computationally more efficient than the direct approach, and can avoid the construction of an elaborate error model. 相似文献
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Groundwater drawdown at Nankou site of Beijing Plain: model development and calibration 总被引：7，自引：5，他引：2
Feng Sun Haibing Shao Thomas Kalbacher Wenqing Wang Zhongshan Yang Zhenfang Huang Olaf Kolditz 《Environmental Earth Sciences》2011,64(5):1323-1333
Water shortage and groundwater pollution have become two primary environmental concerns to Beijing since the 1990s. The local
aquifers, as the dominant sources for domestic and agricultural water supply, are depleting due to groundwater abstraction
and continuous drought in recent years with rapid urbanization and increasing water consumption. Therefore, understanding
the hydrogeological system is fundamental for a sustainable water resources management. In this article, the numerical analysis
of a 3-D regional groundwater flow model for the Nankou area is presented. The hydrogeological system is reproduced according
to sparsely distributed boreholes data. The numerical analysis is carried out using the scientific software OpenGeoSys, which
is based on the finite element method. The model calibration and sensitivity analysis are accomplished with inverse methods
by applying a model independent parameter estimation system (PEST). The results of the calibrated model show reasonable agreements
with observed water levels. The transient groundwater flow simulations reflect the observed drawdown of the last 9 years and
show the formation of a depression cone in an intensively pumped area. 相似文献
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为简化沟灌二维累积入渗量的数值计算,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素对沟灌边界效应和拟合系数γ的影响,并建立了系数γ与主要影响因素间的函数关系式,提出了沟灌累积入渗量简化计算方法.结果表明,土壤初始含水率、沟底宽和边坡系数对沟灌边界效应的影响较小,而入渗水深、土壤质地和容重对沟灌边界效应的影响显著;拟合系数γ主要与入渗水深的变化有关,随入渗水深的增大呈现减小趋势,但对初始含水率、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素变化的敏感性较低,可忽略其影响;建立了估算拟合系数γ的计算式,结合已有文献资料对其可靠性进行了验证,结果表明黏壤土和砂壤土不同入渗时间内,其沟灌累积入渗量计算值与实测值和HYDRUS软件模拟值具有高的一致性,说明文中所建公式估算拟合系数γ值可靠.研究结果可为简化沟灌累积入渗量的数值计算提供理论依据和技术支撑. 相似文献
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Land-subsidence prediction depends on an appropriate subsidence model and the calibration of its parameter values. A modified inverse procedure is developed and applied to calibrate five parameters in a compacting confined aquifer system using records of field data from vertical extensometers and corresponding hydrographs. The inverse procedure of COMPAC (InvCOMPAC) has been used in the past for calibrating vertical hydraulic conductivity of the aquitards, nonrecoverable and recoverable skeletal specific storages of the aquitards, skeletal specific storage of the aquifers, and initial preconsolidation stress within the aquitards. InvCOMPAC is modified to increase robustness in this study. There are two main differences in the modified InvCOMPAC model (MInvCOMPAC). One is that field data are smoothed before diagram analysis to reduce local oscillation of data and remove abnormal data points. A robust locally weighted regression method is applied to smooth the field data. The other difference is that the Newton-Raphson method, with a variable scale factor, is used to conduct the computer-based inverse adjustment procedure. MInvCOMPAC is then applied to calibrate parameters in a land subsidence model of Shanghai, China. Five parameters of aquifers and aquitards at 15 multiple-extensometer sites are calibrated. Vertical deformation of sedimentary layers can be predicted by the one-dimensional COMPAC model with these calibrated parameters at extensometer sites. These calibrated parameters could also serve as good initial values for parameters of three-dimensional regional land subsidence models of Shanghai. 相似文献
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为考虑时效劣化和含水弱化对岩石蠕变参数的劣化效应,提出了蠕变损伤模型,即对西原模型进行参数修正与完善,开展了不同含水状态的软岩三轴蠕变试验。首先,对不同含水率的岩石蠕变规律进行了对比分析,初步揭示了含水状态对岩石蠕变过程影响规律的机理。其次,为了能够较好地描述岩石蠕变过程,引入时效劣化效应和含水弱化效应,并通过试验数据拟合了损伤变量和蠕变参数。最后,将模型的计算值与试验值进行对比分析。结果表明,岩石随着含水率的增大,初始蠕变值和稳态蠕变值有所增大。通过FLAC3D验证了该模型的数值计算值与试验值具有很好的吻合性,提出的岩石时效蠕变损伤模型将为岩石流变特性的研究提供一定的理论基础。 相似文献