The invention discloses a method for judging the adaptability of undrained analysis for dynamic safety design of geotechnical structures, which includes: acquiring the relevant parameters of geotechnical materials: obtaining the stiffness ratio of geotechnical materials according to the obtained parameters; establishing the empirical conversion curves of P1 and P2 waves; and according to the permeability coefficient of geotechnical materials to be measured and the loading frequency of external loads; Identify the location of the geotechnical material in the empirical conversion curve of P1 and P2 waves. If the point is located on the left side of the boundary line, it belongs to P1 wave. On the contrary, if it is located on the right side of the boundary line, it belongs to P2 wave; if it belongs to P1 wave, it belongs to undrained condition; if it belongs to P2 wave, it belongs to fluid-solid coupling condition. The method uses the experience conversion curve to determine the boundary of the applicable range of single-phase and dual-phase (solid-liquid) coupling analysis for dynamic response analysis of geotechnical structures, which is more helpful for designers to control the safety of geotechnical structures in an all-round way, and provides strong theoretical and technical support for seismic design of buildings.
【技术实现步骤摘要】
一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法
本专利技术涉及岩土工程
,特别是涉及一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法。
技术介绍
目前,地震波在岩土材料中传播机理的研究是获得场地地震反应以及相应地震设计反应谱的重要理论基础。目前岩土结构动力安全设计中将岩土结构的动力安全设计按照快波情况下的动力响应进行抗震设计,而慢波情况下对岩土结构的影响考虑较少。在动荷载作用下的饱和岩土材料介质中,会产生三种类型的动力波:P1波、P2波和S波。P波(压缩波)在饱和岩土材料中的传播性质受到岩土材料和动荷载相关参数的影响,当岩土体中孔隙流体和固体颗粒在动态载荷下同相运动时,即产生P1波;而当孔隙流体和固体颗粒异相运动时,会产生P2波。地震工程中通常观测到的P波是P1波,这主要是由于低频荷载下,P2波极易分散和衰减,因而在实地测量或实验室试验中很难观察到P2波。现有技术中,Plona曾在超声频率下(2000Hz)进行实验时发现饱和孔隙介质中存在两种P波,即P1波和P2波,并使用有限元方法分析了P2波在饱和多孔材料中的传播特性,但是该实验研究和数值模拟是在超声频率下(2000Hz)进行的,因为P2波在高频荷载下的分散性和衰减性较低,更容易被发现。这些高频试验有一定的局限性,并不符合岩土地震工程和土动力学的研究频率范围(0-50Hz),对实际工程的指导意义不大。综上所述,现有技术中对于岩土地震工程和土动力学的研究频率范围内如何进行P1波和P2波判断问题,尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术提供了一种岩土结构动力安全设计不排水分 ...
【技术保护点】
1.一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法,其特征是,包括:获取岩土材料相关参数:获得岩土材料的侧限模量以及岩土材料中水的体积模量,根据获取的参数得到岩土材料的刚度比;建立P1波和P2波经验转换曲线图:获取外荷载的加载频率并根据该加载频率获得相应的岩土材料的渗透系数,获取固定频率下的临界渗透系数,将不同频率下的临界转换点连成曲线,最终建立P1波和P2波经验转换曲线图;根据待测岩土材料的渗透系数和外荷载加载频率,判别出该种岩土材料在P1波和P2波经验转换曲线图中的位置,若该点位于分界线左侧,则属于P1波,相反,若位于分界线右侧,则属于P2波;若属于P1波,该岩土结构在动力安全设计时视为骨架和孔隙水同相运动,即为不排水情况,若属于P2波,该岩土结构在动力安全设计时视为骨架和水异相运动,即为流固耦合情况。
【技术特征摘要】
1.一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法,其特征是,包括:获取岩土材料相关参数:获得岩土材料的侧限模量以及岩土材料中水的体积模量,根据获取的参数得到岩土材料的刚度比;建立P1波和P2波经验转换曲线图:获取外荷载的加载频率并根据该加载频率获得相应的岩土材料的渗透系数,获取固定频率下的临界渗透系数,将不同频率下的临界转换点连成曲线,最终建立P1波和P2波经验转换曲线图;根据待测岩土材料的渗透系数和外荷载加载频率,判别出该种岩土材料在P1波和P2波经验转换曲线图中的位置,若该点位于分界线左侧,则属于P1波,相反,若位于分界线右侧,则属于P2波;若属于P1波,该岩土结构在动力安全设计时视为骨架和孔隙水同相运动,即为不排水情况,若属于P2波,该岩土结构在动力安全设计时视为骨架和水异相运动,即为流固耦合情况。2.如权利要求1所述的一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法,其特征是,所述建立P1波和P2波经验转换曲线图时,在获取了岩土材料的刚度比、岩土材料渗透系数的上下界限后,建立数值计算模型,计算该种岩土材料在不同渗透系数以及不同外荷载频率条件下监测点处土体竖向变形随时间的变化曲线。3.如权利要求1所述的一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法,其特征是,在某一固定加载频率下的竖向变形随时间的变化曲线中,当不同渗透系数下的峰值发生变化时说明P1波和P2波开始发生转化,发生转化的渗透系数即为临界渗透系数,与该固定的加载频率组成一个二维坐标点,并将其绘制在以渗透系数为横坐标,以加载频率为纵坐标的笛卡尔坐标系中;改变岩土材料的加载频率,获取另外若干个临界渗透系数与该固定的加载频率组成一个二维坐标点;将获得的二维坐标点在笛卡尔坐标系中用平滑曲线连接,组成P1波和P2波经验转换曲线。4.如权利要求1所述的一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法,其特征是,待测岩土材料在进行P1波和P2波判断时,其刚度比视为定值,其渗透系数以及外荷载的加载频率随运行条件的不同会发生改变;根据岩土材料的渗透系数和外荷载加载频率,由P1波和P2波经验转换曲线图判别出该种岩土材料所在的位置,并与获得的该种岩土材料的P1、P2波分界曲线的位置进行比较。5.如权利要求1所述的一种岩土结构动力安全设计不排水分析适应性判别方法,其特征是,所述P1波和P2波经验转换曲线图的横坐标为渗透系数,按照渗透系数从小到大的顺序,适用于淤泥、砂土、粉土、砂粒、砾石、岩石情况,渗透系数范围为1x10-5-1x100m/s;P1波和P2波经验...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩勃,张晓,刘健,解全一,崔晓琳,
申请(专利权)人:山东大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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