水利水电技术(中英文)

2023, v.54;No.597(07) 205-217

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考虑含水率与干湿冻融影响的膨胀土蠕变损伤模型二次开发及工程应用
Secondary development and engineering application of creep damage model for expansive soil considering moisture content and dry-wet freeze-thaw effect supply project

张凌凯,赵凌峰

摘要(Abstract):

【目的】为了反映北疆供水一期工程膨胀土渠坡的浅层蠕变破坏特征,揭示明渠水位周期性变化和干湿-冻融循环作用对浅层膨胀土渠坡蠕变力学行为的影响规律,【方法】根据已有相关蠕变试验数据,考虑含水率与干湿-冻融循环作用两个因素对膨胀土蠕变特性的影响,加入非线性元件的同时引入时效损伤函数反映膨胀土非线性蠕变变化规律,从而建立考虑含水率和干湿-冻融循环作用的膨胀土蠕变损伤本构模型。基于FLAC~(3D)软件计算平台,使用C++语言实现该模型的二次开发,利用该模型对相关室内蠕变试验和北疆供水一期工程膨胀土渠坡的蠕变过程进行数值模拟计算,验证该模型二次开发的正确性与适用性。【结果】结果显示:膨胀土蠕变损伤模型能够有效地反映渠坡浅层蠕变变形,渠底、渠坡中部和顶部位移量分别为13.21 cm、10.8 cm和4.8 cm,与实际监测数据契合度分别为94.6%、96.4%和91.6%,良好地反映了膨胀土渠坡停水期中浅层蠕变特性。【结论】结果表明:该模型能很好地描述浅层土体含水率与干湿-冻融循环作用次数对其蠕变特性的影响,且相较于传统Burgers模型,该模型能很好地描述土体的加速蠕变阶段。研究成果能够为北疆供水一期工程膨胀土流变变形计算分析提供可靠依据。

关键词(KeyWords): 膨胀土;含水率;干湿-冻融循环;蠕变损伤模型;FLAC~(3D);二次开发

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 2022年新疆维吾尔自治区自然科学基金杰出青年科学基金项目;; 2023年新疆水利科技项目(XSXJ-2023-22);; 新疆维吾尔自治区寒旱区水资源与生态水利工程研究中心(院士专家工作站项目)(2022.C-001);; 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室研究项目(ZDSYS-YJS-2021-07);; 国家自然科学基金青年科学基金项目(52109136)

作者(Author): 张凌凯,赵凌峰

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2023.07.018

参考文献(References):

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