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广义黏弹组合模型的等效性及其基本性质
小华
力学学报 , 2010, DOI: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-128
Abstract: 对广义黏弹组合模型的等效性及其基本性质进行了研究,结果表明广义Maxwell模型由于并联结构,其蠕变柔量很难得到.但提出了求解广义Maxwell模型蠕变柔量的方法,给出了其具体表达式,且在此基础上证明了广义Maxwell模型与Kelvin链的等效性,建立了这两个模型物理参数间的转换关系式.证明了广义黏弹组合模型的一个基本性质当将模型的松弛时间谱和延迟时间谱由大到小顺序排列时,松弛时间与延迟时间互不相等,且相互交织,两相邻松弛时间中间有且仅有一个延迟时间,同时,两相邻延迟时间中间有且仅有一个松弛时间;当两者同阶相比时,延迟时间总是大于松弛时间.这一基本性质明确了使用广义黏弹组合模型来描述现实中某种特定材料的黏弹性行为时,该材料必须具备的基本条件,因此,它可作为这类流变模型在工程应用中的一个实用判据.Wiechert模型和广义中村模型、广义Jeffreys模型和广义N-K模型、Maxwell链和广义Kelvin模型之间的等效性可作为特例.最后,实例验证了所提出的求解广义黏弹组合模型蠕变柔量方法及其基本性质.
岩土流变数值计算中一些问题的探讨
黄书岭,,小华,张传庆,
岩土力学 , 2008,
Abstract: 针对黏弹性组合模型中的两类参数,即拉压模量和拉压黏性系数以及剪切模量和剪切黏性系数在数值反分析和正分析应用中存在的概念模糊,以及转换不合理等一些问题,首先分析了这两类参数概念上的差异,接着从理论上建立了拉压模量和拉压黏性系数(常体积模量假设下广义kelvin模型)到剪切模量和剪切黏性系数之间的转换关系,并通过一个算例,从正分析和参数反演两个角度,对这些问题进行了探讨,给出了产生这些问题的内在原因。最后,提出了解决这些问题的可行性措施,并指出这一解决措施也同样适用于其它假设情况。
DISCUSSION ON PARAMETERS DETERMINATION OF VISCOELASTIC MODEL IN CREEP TEST
蠕变试验中黏弹组合模型参数确定方法的探讨

HUANG Xiaohua,FENG Xiating,CHEN Bingrui,HUANG Shuling,
小华
,,,黄书岭

岩石力学与工程学报 , 2007,
Abstract: 黏弹性组合模型由于其概念简单,在岩土工程领域已经得到广泛的应用。这类模型及其参数通常是由一维蠕变试验得到,再根据一些常用假设,如常泊松比假设、常体积模量假设等,被应用于三维工程。但由于模型的参数在蠕变试验与工程应用时选取往往不同,而参数的变换关系通常并没有被明确提出,特别是黏性参数也需相应地发生变化的这一事实,则经常被忽视。根据上述两种常用假设下的三维蠕变方程,利用一维蠕变应力特点,间接得到一维蠕变方程,从理论上明确地体现出这两种假设下材料的不同蠕变方程。在此基础上,建议黏弹组合模型参数的确定方法。然后,采用岩土工程领域中广泛使用的广义Kelvin模型来进行说明,对比不考虑任何假设的常规方式下的参数选取,给出该模型在两种不同假设情况下的变换关系。最后,通过算例验证该变换关系。
基于模式–遗传–神经网络的流变参数反演
,,丁秀丽,徐 平
岩石力学与工程学报 , 2005,
Abstract: 介绍了一种岩石流变多参数反演的智能方法。该方法把遗传算法和神经网络有机结合起来,并在遗传算法中嵌入模式搜索加速优化进程;该方法基于均匀设计获得的样本进行神经网络学习,用模式–遗传–神经网络进行岩体流变参数的最优辩识。该方法用经过最佳预测学习算法训练的神经网络来表达岩体流变参数和位移之间的映射关系,除具有一般遗传算法的优点外,还提高了参数反演的精度,节省了参数反演的计算时间,使得某些原来用传统优化方法在时间上几乎无法进行的参数反演如今变为可能,并用工程实例验证了此方法的可行性与优越性。
矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究
徐速超,,
岩土力学 , 2009,
Abstract: 利用mts岩石力学试验系统和pac声发射信号采集系统,研究了单轴循环加卸载作用下矽卡岩强度变化及声发射特征。在矽卡岩循环加卸载过程中,若加载过程中岩样没有明显局部破坏,则随着循环次数的增加,弹性模量逐渐增大,岩样强度略有提高;若加载过程中岩样内部已经出现明显的局部破坏,产生了不可恢复的宏观裂纹,则循环加卸载会促进宏观裂纹层面间的滑移,从而加速岩样失稳破坏。矽卡岩在单轴压缩作用下声发射曲线大体可分为压密、弹性、塑性、峰后屈服4个阶段,并伴随有不同的声发射情况。此外,矽卡岩在循环加卸载作用下具有反凯塞效应,并且随着加卸载循环次数的增加,费拉西蒂比逐渐变小;岩样卸载阶段仍然有大量声发射产生。
开挖与支护应力路径下硬岩破坏过程的真三轴与声发射试验研究
向天兵,,,江权
岩土力学 , 2008,
Abstract: 针对硬岩的脆性破坏问题,利用真三轴和声发射(ae)试验系统研究了灰岩试样在不同应力路径和应力水平下的力学特征与变形破坏机理、ae活动特征及能量释放规律。试验研究表明:(1)开挖卸荷应力路径下,试样强度受卸荷作用影响较大,且随中间主应力呈区间性变化,试样以脆性劈裂破坏为主;(2)开挖卸荷+支护的应力路径下,支护力显著改善了岩石的力学性质,破坏形式以张剪性破坏为主;(3)试样ae活动过程可以分为三个活跃期(裂隙压密阶段、卸荷阶段和失稳-破坏阶段)和两个相对平静期(弹性变形阶段和微破裂稳定发展阶段),ae信号表征参数“absoluteenergy”作为能量度量指标能够较好地定量描述和研究硬岩的脆性破坏过程。试验结果和许多工程开挖和支护过程中岩体的力学行为和支护作用类似,可为工程现场开挖支护设计提供试验依据和有益指导。
锦屏二级水电站引水隧洞长期稳定性数值分析
国庆,,周辉,,黄书岭,张传庆
岩土力学 , 2007,
Abstract: 针对锦屏ii水电站深埋引水隧洞高地应力、强渗透压的复杂赋存环境及硬脆性岩体的特点,采用凝聚力弱化-摩擦强化(cwfs)模型反映岩体的脆塑性变形特点。采用黏弹性模型反映其黏性变形规律,基于现场的位移监测资料,通过遗传规划和粒子群算法的流变模型及参数识别方法得到黏弹脆塑性流变模型及其参数,利用大型岩土工程分析软件flac3d,模拟了隧洞群岩体的流变力学行为、喷锚支护型式及其与围岩相互作用机制以及工程结构体在高渗透压下的流固耦合效应。通过模拟结果的分析,采用位移、位移速率、应力、破坏接近度及支护结构的受力状况等状态信息的综合集成分析方法,对此工程围岩及结构体在复杂赋存环境中的长期稳定性状态进行了评价,并论证了现有设计方案的合理性,为指导工程设计和施工起到重要的作用。
PARAMETER IDENTIFICATION OF ROCK RHEOLOGICAL MODEL BASED ON EXTENDED KALMAN FILTER
基于扩展卡尔曼滤波的岩石流变模型参数识别

YANG Chengxiang,FENG Xiating,CHEN Bingrui,
杨成祥
,,

岩石力学与工程学报 , 2007,
Abstract: The extended Kalman filter method is presented for parameters identification of rock rheological model considering the uncertainty of data due to the complexity of rock material and different observation conditions of laboratory or in-situ experiments.In this method the rheological mechanical parameters are improved iteratively as the state vector of a random process.The Kalman filter function is formulated to perform parameter identification.The method is applied to a kind of clayey soft rock from Goupitan Hydropower Station.Parameters of the generalized Kelvin model are estimated based on the results obtained from uniaxial compression creep tests.The estimated results show the good precision of the extended Kalman filter method.The influence of measuring errors is also discussed.Numerical experiments are carried out to verify the greatly antinoise capability of the current method.It provides an efficient theoretical tool for solving the uncertainty effects in the identification of rock mechanical parameters.
UNIVERSAL VISCOELASTOPLASTIC COMBINATION MODEL AND ITS ENGINEERING APPLICATIONS
黏弹塑性普适组合模型及其工程应用

CHEN Bingrui,FENG Xiating,
,

岩石力学与工程学报 , 2008,
Abstract: 用合适的流变模型描述岩石工程的流变特性是岩石流变研究的重要内容之一,而数值软件包含的流变模型不足,影响了流变本构模型在全局范围内识别的发展.为此,首先证明了在Maxwell体上并联n-1个Maxwell体的广义Maxwell模型和串联相同数目的Kelvin体的广义Burgers模型是等效性,并提出了黏弹性模型等效的必要条件;从黏弹性等效原理出发,论证了广义Burgers模型的普适性,提出了黏弹塑性普适组合模型,进而推导了其有限差分方程.最后用紫红色黏土岩的室内试验数据证实了黏弹性组合模型等效性的存在,并用锦屏二级水电站辅助洞验证了黏弹塑性普适组合模型二次开发的可行性、正确性和普适性,为复杂材料流变模型辨识提供了一条新途径,为模型惟一性论证提供了依据.
三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究
向天兵,,,江权,张传庆
岩土力学 , 2009,
Abstract: 针对含结构面岩石的脆性破坏现象,探讨了三向应力条件下岩体破坏的单结构面控制效应。利用真三轴试验进行验证,系统研究了单结构面岩石试样在模拟工程岩体开挖卸荷与支护应力路径下的力学行为、结构控制规律及声发射(ae)特征等。研究表明,(1)三向应力下单结构面控制效应能够较好地描述工程岩体的结构控制规律和卸荷、支护作用,真三轴试验结果与理论分析较为吻合;(2)开挖卸荷与支护应力路径下,含结构面岩体的破坏模式、卸荷的影响和支护效果等均与应力状态、支护强度及结构面参数有关,可依据结构控制规律,从工程方位布置、提供合理支护等方面采取措施避免岩体发生结构控制破坏;(3)试样的ae活动和能量释放规律与完整试样相似,但结构面的存在降低了试样储能能力,且95%以上的应变能在破坏阶段突然释放。试验研究和结构面控制效应的探讨对地下工程岩体开挖支护有一定的指导意义。
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