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)