基于LSMPS算法的軟土固結-蠕變模型參數識別研究.pdf

1、軟土路基在受到外界荷載作用過程中，先期是由孔隙水排出產生的固結變形，隨著土體骨架被壓密，在荷載的作用下會產生與時間有關的形變—蠕變。如何確定軟土路基最終沉降量及探討軟土固結-蠕變機理成為軟土加固與穩(wěn)定的重要研究方向。本文以土力學理論、經典固結理論、蠕變模型理論為基礎，通過開展室內盤錦濱海公路路基軟土三軸固結蠕變剪切試驗獲取軟土固結蠕變軸向變形、孔隙水壓力等數據，提出了二階廣義Kelvin固結-蠕變模型，利用基于搜索模式的最小二乘算法－L

2、SMPS（Least Square Method based on Pattern Search）對二階廣義的Kelvin模型的參數進行搜索與優(yōu)化，并且以工程仿真為依托，進行軟土路基固結-蠕變機理工程仿真分析。具體研究成果如下：
　?。?）開展了不同圍壓下軟土三軸固結-蠕變試驗，獲得了分級加載下軟土試樣在不同偏應力水平下的孔隙水壓與時間的關系以及豎向變形隨時間發(fā)展的曲線，利用陳氏加載法將分級加載曲線轉化為“分別加載”曲線，利用同一

3、時刻應力應變關系將“分別加載”曲線轉化為應力應變等時曲線。通過試驗研究發(fā)現采用衰減的指數類型函數可以描述軟土的變形-時間之間的函數關系，而廣義的Kelvin蠕變模型本構方程和衰減的指數函數之間具有高度的相似特征，因此可以使用高階廣義的Kelvin模型本構方程作為描述軟土試樣的固結-蠕變特征的本構方程。
　?。?）利用LSMPS算法對簡化的二階廣義的Kelvin模型的參數進行模式化搜索，對模型的參數通過迭代的方法進行搜索和優(yōu)化，研究

4、發(fā)現，簡化的廣義Kelvin模型方程是各模型參數的單調函數，在理論上可以確定該方程在全局上存在唯一的極值而不會使模式化搜索陷入局部最優(yōu)。對比通過LSMPS算法確定的廣義Kelvin模型方程與試驗數據之間的相似度，相關性系數均在0.99以上，因此，使用該方法所確定參數的模型在描述軟土固結-蠕變特征方面效果較好。
　?。?）分析了軟土Biot固結方程，考慮了軟土發(fā)生蠕變時產生的節(jié)點附加應力對 Biot固結方程的影響，確定了軟土固結-蠕