考虑材料参数空间变异性的堆石坝非侵入式随机有限元研究

来源：水资源与水工程学报杂志2019年第3期北京时间：

作者：王建娥，杨杰，程琳，马春辉，冉蠡

单位：（1.西安理工大学水利水电学院,2.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室

摘要：为提高面板堆石坝（CFRD）沉降值的计算准确度，引入随机有限元方法（SFEM），以考虑E-B本构模型参数的空间变异性，建立基于Cholesky分解的面板堆石坝非侵入式随机有限元方法（NSFEM）。首先，基于Cholesky分解进行堆石料材料参数的随机场模拟；其次，基于现有商业有限元软件MSC.Marc进行子程序的二次开发，通过UltraEdit在DOS环境下直接调用Marc，对每个单元赋予不同的材料参数，实现“非侵入式”随机有限元计算；随后，结合公伯峡坝体沉降计算，分析了筑坝材料参数的变异系数对沉降的影响规律。计算表明：考虑材料参数空间变异性对堆石坝变形计算结果影响明显，最大沉降值明显大于常规有限元计算值，更接近实测值，更符合工程实际情况。结论：坝体沉降值对材料参数按照敏感性从大到小排序为φ0、K、Kb，对3BII区材料参数的变异性敏感性较3C区更大；采用NSFEM，考虑筑坝材料参数的空间变异性对准确把握CFRD沉降，确保工程安全具有重要意义

关键词：堆石坝,材料参数,空间变异性,Cholesky分解,MSC.Marc二次开发,非侵入式随机有限元

基金资助：国家自然科学基金项目(41301597))； 西北旱区生态水利工程国家重点实验室开放基金项目(2016ZZKT-8)； 陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2018JZ5010)