基于Ueng-Chen能耗方程的顆粒破碎本構(gòu)模型研究.pdf

1、目前300m級(jí)面板壩無(wú)建成的工程實(shí)例可供參考，因此，本構(gòu)模型合理與否直接關(guān)系著300m級(jí)面板壩計(jì)算的準(zhǔn)確度，合理的本構(gòu)模型可以更精確地預(yù)測(cè)大壩的應(yīng)力變形，更好地指導(dǎo)大壩的設(shè)計(jì)和施工，為選取300m級(jí)面板壩方案提供技術(shù)支持，并為國(guó)家節(jié)省巨額工程建設(shè)投資。目前，能考慮高壓力下堆石料的顆粒破碎的本構(gòu)模型問(wèn)題，成為當(dāng)前研究中的熱點(diǎn)。本文以已建成的世界上最高面板堆石壩----水布埡壩的筑壩材料為試驗(yàn)材料，在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“300級(jí)面板壩

2、筑壩材料的漸近狀態(tài)顆粒破碎本構(gòu)模型研究”資助下，進(jìn)行了為期兩年的軸變做到24％大變形的大三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)。在這些準(zhǔn)確的大三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐下，基于Ueng和Chen剪脹方程，在鄧肯-張模型、Ueng和Chen砂模型、南科院米占寬堆石料模型基礎(chǔ)上，完善并建立了一個(gè)能考慮堆石料破碎耗能的本構(gòu)新模型。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)粗粒土大三軸儀性能進(jìn)行改進(jìn)完善，增大了儀器軸向變形量程、對(duì)大、小接頭結(jié)構(gòu)革新使其經(jīng)受350米深水壓力而不漏

3、水，更換了大體積脫氣罐以制造脫氣水并可以一次充水完成試樣飽和，獲批實(shí)用新型專(zhuān)利3項(xiàng)。⑵進(jìn)行了水布埡面板壩堆石料室內(nèi)常規(guī)大三軸試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析，得出了壩體堆石料鄧肯 E-B本構(gòu)模型參數(shù)。依據(jù)大量的、準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了描述堆石料應(yīng)力變形特性的三個(gè)基本公式，是后續(xù)的基于臨界狀態(tài)理論的彈塑性本構(gòu)模型的基石。⑶運(yùn)用大型軟件ABAQUS，通過(guò)自編鄧肯本構(gòu)模型子程序，進(jìn)行常規(guī)三軸實(shí)驗(yàn)的數(shù)值模擬。分析發(fā)現(xiàn)，低圍壓下鄧肯-張本構(gòu)模型能夠

4、較好地對(duì)常規(guī)大三軸試驗(yàn)進(jìn)行模擬，但是在高圍壓下對(duì)試驗(yàn)的模擬結(jié)果不是很理想，這主要是因?yàn)猷嚳?張模型沒(méi)有考慮堆石料顆粒破碎的影響而導(dǎo)致的誤差。⑷發(fā)現(xiàn)經(jīng)典的土的鄧肯-張模型中(此處公式省略)對(duì)高壓力霞的粗粒料不再適用，提出了以e為底的擬合新公式。⑸三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)過(guò)程中的破碎耗能EB與軸向應(yīng)變?chǔ)?關(guān)系曲線(xiàn)(此處公式省略)為直線(xiàn)型，而不是已有文獻(xiàn)中采用的指數(shù)型。⑹基于經(jīng)典的鄧肯—張模型的建模思路，建立了基于Ueng和Chen能耗方程的堆石