基于LSMPS算法的軟土固結(jié)-蠕變模型參數(shù)識(shí)別研究.pdf

1、軟土路基在受到外界荷載作用過(guò)程中，先期是由孔隙水排出產(chǎn)生的固結(jié)變形，隨著土體骨架被壓密，在荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生與時(shí)間有關(guān)的形變—蠕變。如何確定軟土路基最終沉降量及探討軟土固結(jié)-蠕變機(jī)理成為軟土加固與穩(wěn)定的重要研究方向。本文以土力學(xué)理論、經(jīng)典固結(jié)理論、蠕變模型理論為基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)展室內(nèi)盤(pán)錦濱海公路路基軟土三軸固結(jié)蠕變剪切試驗(yàn)獲取軟土固結(jié)蠕變軸向變形、孔隙水壓力等數(shù)據(jù)，提出了二階廣義Kelvin固結(jié)-蠕變模型，利用基于搜索模式的最小二乘算法－L

2、SMPS（Least Square Method based on Pattern Search）對(duì)二階廣義的Kelvin模型的參數(shù)進(jìn)行搜索與優(yōu)化，并且以工程仿真為依托，進(jìn)行軟土路基固結(jié)-蠕變機(jī)理工程仿真分析。具體研究成果如下：
　?。?）開(kāi)展了不同圍壓下軟土三軸固結(jié)-蠕變?cè)囼?yàn)，獲得了分級(jí)加載下軟土試樣在不同偏應(yīng)力水平下的孔隙水壓與時(shí)間的關(guān)系以及豎向變形隨時(shí)間發(fā)展的曲線，利用陳氏加載法將分級(jí)加載曲線轉(zhuǎn)化為“分別加載”曲線，利用同一

3、時(shí)刻應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系將“分別加載”曲線轉(zhuǎn)化為應(yīng)力應(yīng)變等時(shí)曲線。通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)采用衰減的指數(shù)類型函數(shù)可以描述軟土的變形-時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系，而廣義的Kelvin蠕變模型本構(gòu)方程和衰減的指數(shù)函數(shù)之間具有高度的相似特征，因此可以使用高階廣義的Kelvin模型本構(gòu)方程作為描述軟土試樣的固結(jié)-蠕變特征的本構(gòu)方程。
　　（2）利用LSMPS算法對(duì)簡(jiǎn)化的二階廣義的Kelvin模型的參數(shù)進(jìn)行模式化搜索，對(duì)模型的參數(shù)通過(guò)迭代的方法進(jìn)行搜索和優(yōu)化，研究

4、發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)化的廣義Kelvin模型方程是各模型參數(shù)的單調(diào)函數(shù)，在理論上可以確定該方程在全局上存在唯一的極值而不會(huì)使模式化搜索陷入局部最優(yōu)。對(duì)比通過(guò)LSMPS算法確定的廣義Kelvin模型方程與試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的相似度，相關(guān)性系數(shù)均在0.99以上，因此，使用該方法所確定參數(shù)的模型在描述軟土固結(jié)-蠕變特征方面效果較好。
　　（3）分析了軟土Biot固結(jié)方程，考慮了軟土發(fā)生蠕變時(shí)產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)附加應(yīng)力對(duì) Biot固結(jié)方程的影響，確定了軟土固結(jié)-蠕