修正剑桥模型程序解读

茳上风

745257116 发表于 2015-4-1 22:13
有个很傻的、很细节的问题顺便请教下茳上风大神，用修正剑桥模型前先要计算初始地应力，初始地应力计算时候 ...

我也是菜鸟哈，我初始值是用弹性解法算的，但是我自己的模型开挖过程中还是会出现隆起的问题，只是会比摩尔库伦模型的小，所以我觉得我可能是方法上或是参数上有问题，还在解决，我也是初学，相互交流哈，只是发现大家都会遇到同样的问题，所以想开个贴希望以后解决了大家也知道怎么处理。

茳上风

补充一下：
修正剑桥模型主要问题是参数的选取及赋予：
其参数包括：
1. M-------------摩擦参量
2. lambda-----正常固结曲线斜率
3. kappa-------回弹曲线斜率
4. v_l-----------正常固结曲线初始计算点比体积
5. p1-----------正常固结曲线初始计算点应力值
6. pc0----------先期固结压力

茳上风

7. shear和possion 只要确定其中之一即可
8. bulk_bound

茳上风

在manual中，例题里对cam-clay调用看起来很简单，而在丁博士的论文中看起来很复杂是
因为：manual例题中mm值，lambda值，kappa值，mpc值，mp1值以及mv_l值已经给出，只要赋予zone cam_cp值就可以了。而在丁博士的程序中，mm值，mpc值，mv_l值是通过程序计算得到的，计算方法是按照理论写进去的，所以看起来多了很多步骤。所以这个程序虽然看起来很复杂，其实只是为了计算出参数并赋予模型这些参数。

茳上风

因为屈服面过原点，所以，要求初始平均应力必须为正。

茳上风

下图为lambda和kappa的含义。

茳上风

1、当p1<0 或者pc0<0 时-------------------提示property bad
2、当mv_l<0 或kappa<0时-----------------提示property bad
3、当lambda=kappa时-----------------------提示property bad
4、当bulk_boudn=0时-----------------------提示property bad

茳上风

这个情况还需要理解，以后再补上。

茳上风

对于"Cam-clay:  Yield envelope cannot be reached"我稍微做下表面上的解释：

茳上风

这些公式在manual里的本构模型部分，楼上的语句其实是在解第一张图里的一元二次方程，当方程方程无解时提示"Cam-clay:  Yield envelope cannot be reached"。具体为什么或者怎么解决，我也不是很清楚，可能是因为理论知识学习不够。

茳上风

一份很不错的修正剑桥介绍。

茳上风

manual中的本构模型

茳上风

下文摘自plaxis的博客http://blog.sina.com.cn/u/1840531045
为什么修正剑桥模型计算之前必须加初始应力
1.初始应力对剑桥模型非常重要。
通常剑桥模型需要8个参数，其中lamada,kappa主要控制变形，是计算中的是要参数，其余参数主要对强度方面起作用，也就是控制收敛性的，计算的时间可以注意。
修正剑桥模型中有超固结比的参数，可以用来模拟正常固结土以及弱超固结土，这是为什么需要输入初始应力的原因之一。
初始应力在剑桥本构中的主要作用是用来确定屈服面，就是那个栯圆里面的一个参数，pc/2。图就不上了吧。
当输入初始应力比不正确或者没有输入的时间，计算会不收敛，如果是在流固耦合状态下计算，大多会提示有效应力为负。
输入的初始值如果很大，收敛可以保证，但一般会造成变形过小，与实际不符。

完全从本构上说明这个问题需要配一些图，我就不想麻烦了。大家主要是针对软件应用的问题，就从这方面谈一下我的感受吧。最近一直在用这个本构算东西，也走了好多弯路。
大家有别的感受一起分享下。
2. 我也试一试给个解答：
（1）首先，大家要把握住，岩土材料不同于混凝土或金属，土的强度往往是应力路径的函数。
目前很多弹塑性模型都反映了这个特性，剑桥模型也不例外。什么是应力路径，很简单，就是某处的岩土体在历史上所走过的应力路线。简单点讲，比如三轴试验，土样没有受力，是一个状态，加围压后，又是一个应力状态，加竖向应力后，直到破坏，又是一个应力状态。每个状态的改变就是应力路径，从应力坐标上反映，连在一起就是应力路径。
（2）土体强度的变化，在变化前和前一种状态有很大关系。打个比方，距地表10米处现在的自重应力是200kp。但是在历史上此处地表比现在可能更高。假设历史上曾有15米。历史上此处曾受过300kpa的自重应力。如果还曾有荷载作用话也应该加上。这类土就叫超固结土。超固结比是300/200=1.5。有点岩土常识的，应该都知道这类土比正常固结土（历史上没有比现在应力状态有区别的应力状态）强度要高！稍复杂些岩土弹塑性理论应该反映这种区别。
    简单的讲，精确反映岩土的强度，计算前应该把前面的应力状态计算出来。这个前面应力状态或者是初始应力。或者是分步施工，前步的应力状态。
简单来说，程序中不给定土体初始的应力状态，根本没办法计算，呵呵

这个不光是修正剑桥模型需要加初始应力吧，岩土问题在第一步都需要施加初始应力的吧
此初始应力非彼初始应力，呵呵。
例如，对于MC模型，可以从零应力状态开始计算；但是对于camcaly这样的模型，不可能从零应力状态开始计算

经典剑桥模型屈服轨迹曲线为子弹头线性（方程为q'/p'-mln(p'(0)/p')=0），与实际不符，这也是剑桥模型最大的缺陷,所以修正显的非常重要，修正后的曲线基本和实际情况符合，得到的曲线为椭圆的四分之一，拟合较好。不知道是不是楼主要的答案
主要是：不同的P0代表不同的屈服轨迹

我认为，剑桥模型针对的是正常固结土，他的最初状态是从泥浆形态固结到某个应力状态，如果不设定初始应力，也就是土的当前应力状态时不确定的，那么它的初始屈服面也就不确定了，也就是说计算中缺少了初始条件了。这并不是上面有的同学所疑惑的不加初始地应力方面的问题

茳上风

土层输入参数对变形的影响：
参考徐中华博士论文第二章有，
1、孔隙比e，越大，K也越大，土体卸载时的回弹变形越小，连续墙的最大侧移、墙后地表沉降、墙后土体侧移、坑底中心回弹减小。
2、侧压力系数K0，越大，则土体中的水平向主应力越大，从而对土体变形的约束能力增强，即p‘增大，导致K增大，从而土体卸载时变形变小。
3、泊松比v，越大，抗剪模量G减小，即土体的抗剪能力越差，因而变形越大。v增大时，连续墙的侧移，墙后地表沉降，墙后土体侧移，坑底回弹变大。
4、压缩曲线斜率lambda，其主要反映土体在加载时的变形特征。在基坑工程中，坑内土体主要为卸载过程，坑外土体部分区域有加载过程；因而其对坑内土体的变形影响很小。随着lambda增大，变形增大，墙后最大侧移，墙后地表沉降，墙后土体侧移增大。
5、回弹曲线kappa，其主要反映土体卸载时的变形特征。基坑开挖主要是卸载，因此kappa显著地影响各变形量的大小。kappa越大，体积弹性模量越小，土体的变形就越大。坑底回弹，墙后土体侧移和连续墙侧移随着kappa的增大而增大。当kappa越大时，由于连续墙的回弹也越大，导致墙后一定范围内的土体随之发生了很大的上抬。
6、临界状态参数M，随着M值得增大，连续墙的变形较小，墙后土体的沉降的沉降和侧移也减小，墙后土体随连续墙的回弹而发生较大的上抬。

chenpf09

学习了。

jl66682008

好东西 嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿

yyl2013121245

谢谢楼主

艾斯顿的狼

谢谢楼主

gnniuqiang

学习了，谢谢分享

sean1011

研究的不错啊，学习一下