邓肯-张模型参数求取

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(1)根据邓肯等人总结的经验公式计算参数a、b:

总r] +(泊~[^v\ [(勺「+(勺人订

5 丿95% kai ^3 JTO% k0! 5 丿』

计算得到表一如下。

表一

围压

(kpa) (5

一。3开 (W

_。3)95% (£1)95% (5

_。3)70% (^1)70% b (5 一

a3)ult a Rf

100 289.4 274.93 00233

8 20158 00103

1 0 00

261

26 382.76 5 09E

-05 0756

079

300 805.8 765 51 00317

6 564 06 00119

6 0 00

102

45 976 08 2.12E

-05 0 825

549

500 1323 9 1257 71 00339

7 926 73 0 0129

2 0.00

062

08 1610.82 1 39E

-05 0 821

882

对Rf取平均值可得:

又因为a为起始变形模量§的倒数,即

1

r

可得表二,并绘制lg (Ei/Pa)与Ig(o3/Pa)的试验关系图如图一所示。

表二

围压(kpa) a Ei lg (Ei/Pa) Ig(o3/Pa)

100 5.09E-05 19648.88458 1287299947 -0.006037955

300 2.12E-05 4716120736 2.667556168 047108330

500 1.39E-05 71728.32817 2.849652754 0 692932049 (5 - 二 b(q - s)f 1 E 1

aPa Pa Pa

R^ + Rf2 + Rf3

3 = 0.80117 (6 —。3)1讥 (^1)95% 一(“)70% 2 At

对图一中的试验点进行拟合,得到lg (Ei/Pa)与Ig(o3/Pa)的直线关系: 尸0.8033X+2.2914.

根据公式:

E=5③

可知K、n分别代表lg (Ei/Pa)与lg(a 3/Pa)直线的截距和斜率,

故可得 K=2.2914: n=0.8033oE-v法

在常规三轴试验中,轴向应变£ 1与侧向应变一£ 3之间也存在双曲线关系,经 变换之后可得如下公式:

由上式知一£ 3/8 1与一£ 3为直线关系,但实际上,二者并不是严格的直线关

系,需先对试验结果进行収舍,然后选取某一区间进行拟合。本文中选取试验曲

线的后半部分进行拟合,得到不同围压下相应的拟合曲线,如下图所示。

对应不同雨压下的拟合曲线分别为:

a 3=100kpa 时,y=2.8211x40.4719:

a 3=300kpa 时,y=2.8809x+0.4381 :

CT 3=500kpa 时,y=3.258x-H).4177.

f和D分别为一£ 3/8 1与一£ 3直线的截距和斜率,结果如下表所示。

表三

围压(kpa) D f

100 2.8211 0.4719

300 2.8809 0.4381

500 3.2>8 0.4177

对D取平均值可得:D=2.9867. -£ 3/E 1——€ 3关系曲线 -♦-(T3=100kPaB4 的部分点 -*-(T3=300kPa

图二:—€ 3/8 1与一£ 3关系曲线 乂【大1 为 vi=f=G-Flg (o3/Pa ) 故可做vi—lg (o3/Pa)关系曲线如下所示。

图三:vi—lg (o3/Pa)关系曲线

G和F分别为vi-lg (o3/Pa)线性关系曲线的截距和斜率绝对值,由上图可知:

G=0.4721: F=0.0765・

E -B 法:

E-B法中引入体变模屋B代替切线泊松比%即

Et B = ---------- ----- 3(1 - 2vt)

根据邓肯等人的经验公式:

D _ Ap _ 91 — °3)70% D = ---- = ------ - - -------

△Cy 3(匂)70%

J[•中—。3)70%与匂70%为—。3)达到70%(<7] — O3)F时的偏差应力和体应变 的试验值•计算结果如下.

表四

围压(kpa) (a 1-a

3)f(70%) z

v(70%) B lg(a 3/Pa) lg( B/Pa)

100 202.58 0.00223 30281.0164

4 -0.00603795

5 2.47513249

4

300 564.06 0.00329 57148.9361

7 0.4710833 2.75097019

5

500 926.73 0.00347 89023.0547

6 0.69293204

9 2.94346453

8

试验表明B与6在双对数坐标上近似为一直线,

Bg (眇

变换之后有:

lg(B/pa)=叽 + mlg(ff3/pa)

其中,lgKb和m分别为lg(B/pa)与Ig@/Pj直线关系的截距和斜率•由lg(B/pa)与 v i-lg (a 3/Pa)关系曲线

-0-V i-lg (CT 3/Pa)曲线

—线性(V i-lg (a 3/Pa) 关系曲线) IgG/Pa)关系曲线(图四)拟合得到拟合直线为y=1.5089x—3.723. 进而可得:

m=1.5089; Kb = 0.000189.

图四:lg(B/pJ与lgQ/Pa)关系曲线 0.8

0.6

d/eMI

lg (CT 3/Pa) lg (B/Pa) -lg (CT 3/Pa)关系曲线

2 o 2 ♦ ■ lg (B/Pa) -lg ((J

3/Pa)曲线

—线性仃g (B/Pa) -lg

(O3/PR 曲线)