隨著膨脹土工程建設(shè)的增多,因膨脹土特殊性產(chǎn)生的工程問題愈發(fā)突出.當(dāng)前,應(yīng)對膨脹土工程的數(shù)值手段較為欠缺,現(xiàn)有數(shù)值手段存在限制條件多、參數(shù)繁雜及參數(shù)確定困難等弊端,建立簡潔有效的膨脹土數(shù)值模型具有重要的實(shí)踐意義.借鑒非飽和流固耦合理論,基于膨脹變形與基質(zhì)吸力的線性假定,將膨脹應(yīng)變作為單獨(dú)場變量,構(gòu)建適用于非飽和膨脹土的多場耦合數(shù)值模型.引入差分進(jìn)化優(yōu)化算法,通過反演分析計(jì)算,確定數(shù)值模型參數(shù)與室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)的定量關(guān)系,構(gòu)建完整的數(shù)值模型參數(shù)確定體系.通過與大型室內(nèi)物理模型試驗(yàn)進(jìn)行對比,驗(yàn)證膨脹土數(shù)值模型的可行性與準(zhǔn)確性,補(bǔ)充與完善膨脹土多場耦合模型,為后續(xù)工程應(yīng)用、科學(xué)研究等提供必要的理論基礎(chǔ)與分析手段. 

【文章來源】：北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,44(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

反演分析流程

網(wǎng)格模型頂面設(shè)為位移監(jiān)測面,以頂面各節(jié)點(diǎn)位移均值作為最終膨脹量計(jì)算值.計(jì)算終止條件為模型整體飽和度達(dá)到1且滿足最終收斂要求.根據(jù)膨脹土物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果[14],材料參數(shù)概化為:彈性模量30 MPa,泊松比0.3,孔隙率n為0.3,飽和滲透系數(shù)K為1×10-9m/s,殘余飽和度S0為0.4,V-G模型參數(shù)a、b分別為2×105、0.221.

選取上覆荷載0、50、100 kPa,干密度1 290、1 330、1 390 kg/m3,初始飽和度0.76、0.83、0.93共計(jì)27組室內(nèi)荷載膨脹試驗(yàn)進(jìn)行反演計(jì)算分析,相對誤差-膨脹率關(guān)系見圖3.由圖3可見,最大相對誤差為2.84%,相對誤差較大主要集中在膨脹率較低位置,與相對誤差計(jì)算方式存在一定關(guān)系.以上覆荷載0 kPa、干密度1 390 kg/m3、初始飽和度0.76試驗(yàn)反演分析計(jì)算為例,種群5個(gè)個(gè)體的進(jìn)化過程見圖4.種群個(gè)體d1～d5由初始0.2～0.3 MPa區(qū)間內(nèi)均勻分布,經(jīng)過8次進(jìn)化篩選,種群個(gè)體差異性已經(jīng)非常小,最優(yōu)個(gè)體目標(biāo)函數(shù)值已達(dá)0.006 5<0.01,滿足設(shè)定的精度要求,而平均目標(biāo)函數(shù)值為0.038,說明5個(gè)個(gè)體與最優(yōu)個(gè)體的差異并不大,可以提前終止迭代計(jì)算,繼續(xù)迭代進(jìn)化,個(gè)體之間的差異繼續(xù)縮小,最終膨脹模量收斂于0.245 MPa.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3062509