地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法技术

本发明专利技术涉及地震动作用下散粒体库岸结构的动态响应模拟技术，公开了一种地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法，包括：建立至少一个散粒体水库岸坡模型；在所述散粒体水库岸坡模型中设置多个监测点；向所述散粒体水库岸坡模型施加模拟地震波；以及收集所述多个监测点在所述模拟地震波作用下的动态响应参数。通过上述技术方案，将模拟地震波施加到散粒体水库岸坡模型，通过在散粒体水库岸坡模型中设置的监测点确定水库岸坡散粒体在所述模拟地震波作用下的动态响应参数。通过上述技术方案得到的动态响应参数能较好地和工程实际情况吻合，为水库岸坡的稳定性评定提供参考，并且能够为水库岸坡结构及库区基础设施建设的安全防护提供预测信息。

Simulation method of dynamic response of reservoir bank debris under ground motion

The present invention relates to an earthquake under the action of powder particle bank structure dynamic response simulation technology, discloses a seismic effect of reservoir slope granular dynamic response simulation method, including: the establishment of at least one powder particle model of slope in reservoir; the powder is provided with a plurality of monitoring point particles in An Pomo reservoir the slope model; particle reservoir is applied to the simulation of seismic wave dispersion; and collecting the plurality of monitoring points in dynamic simulation of seismic waves in the response parameters. Through the technical scheme, the simulation of seismic waves are applied to powder particles through the reservoir bank slope model, set up monitoring points scattered in slope model particles in the reservoir to determine reservoir slope granular dynamic simulation of seismic waves in the response parameters. Through the technical scheme of the dynamic response parameters can better fit and actual situation, provide a reference for the evaluation of reservoir slope stability, and can provide predictive information for safety protection of reservoir bank structure and reservoir infrastructure construction.

【技术实现步骤摘要】
地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法
本专利技术涉及地震动作用下散粒体库岸结构的动态响应模拟技术，具体地，涉及一种地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法。
技术介绍
水库库岸受到人类活动空间的扩展和工程活动不断扩大的影响，加之全球气候变化的加剧，其发生灾害的频率愈来愈高。尤其是在地震动力影响下，库岸孔隙水压力和有效应力的变化，使岸坡出现变形、剪切破坏、液化等现象，导致库岸边坡的失稳，乃至水库区既有基础设施建设的破坏。此外，水库蓄水后，由于库水作用改变了库区原有地震活动的频度和强度而形成地震。通常，水库诱发地震的震中都紧邻重要水工设施，特别是大中型水库诱发地震多发生在库坝附近的深水库区及其周边，并且水库地震的震源浅，震中烈度高，破坏性大，不仅会毁坏这些水工设施，而且会引起严重的次生灾害并危及下游安全。由此可见，水库库岸稳定性在一定程度上取决于地震的影响，在水库服役过程中，应特别注意地震力对水库坝体及岸坡安全的负面作用。以散粒体堆积形式形成的水库岸坡又有别于其它土质及岩质岸坡，对其结构分析不能运用卡丘金法等常用的分析方法。散粒体是由微尺度的固体粒子或粒子团组成的不连续介质，是一种有别于固体和流体的特殊物质组成的系统。散粒体与固体从微观角度来看都是由固体颗粒组成，但散粒体只能承受压力和一定的剪切力而一般不承受拉力，这些特性与流体相似。由于离散性、流动性等特点，散粒体有许多区别于固体和流体的力学行为特性。首先，散粒体在微观上不连续，颗粒之间有着复杂的相互作用；其次，散粒体材料是不均匀且各向异性的，其微观行为非常复杂。由于这些特性的存在，使得散粒体水库岸坡结构在结构分析中有其特殊性。对散粒体水库岸坡结构在地震力作用下的动态响应进行分析，掌握库岸在地震动作用下的响应特点，可以为有效提高散粒体库岸稳定性，延长库岸建筑物的使用寿命提供必要的参考。在地震动力作用下，散粒体岸坡结构的动力响应对岸坡结构的稳定以及对库区的既有基础设施建设的正常运行都可能会产生一定程度上的影响，由此造成的经济损失及社会影响都是不可估量的。因此，迫切需要一种对散粒体水库岸坡结构地震动态响应分析行之有效的工程方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，该方法能够为水库岸坡及库区基础设施建设的安全运营提供评价指标。为了实现上述目的，本专利技术提供一种地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法，该方法包括：建立至少一个散粒体水库岸坡模型；在所述散粒体水库岸坡模型中设置多个监测点；向所述散粒体水库岸坡模型施加模拟地震波；以及收集所述多个监测点在所述模拟地震波作用下的动态响应参数。进一步地，建立所述散粒体水库岸坡模型的步骤包括：根据水库岸坡的地形图，沿所述水库岸坡方向每隔预定距离建立一个所述水库岸坡纵断面方向的散粒体水库岸坡模型。进一步地，所述预定距离为1.5m。进一步地，所述建立散粒体水库岸坡模型的步骤还包括：利用所建立的散粒体水库岸坡模型模拟双轴压缩试验获得应力-应变曲线；通过调整模型参数来改变所获得的应力-应变曲线；以及当所获得的应力-应变曲线与预定应力-应变曲线吻合时，将当前模型参数确定为所建立的散粒体水库岸坡模型所使用的模型参数。进一步地，所述设置多个监测点的步骤包括：在所述散粒体水库岸坡模型表层设置至少一个监测点；在与所述散粒体水库岸坡模型表层的监测点的竖直方向上设置多个不同高度的监测点；以及在每个散粒体水库岸坡模型中设置具有相近或相同深度的监测点。进一步地，向所述散粒体水库岸坡模型施加的模拟地震波为随机波。进一步地，所述随机波具有预定的加载时间。进一步地，所述加载时间为10s。进一步地，所述监测点的动态响应参数包括所述监测点在所述模拟地震波作用下产生的水平方向和竖直方向的位移变化和速度变化。进一步地，该方法还包括根据所述监测点在所述模拟地震波作用下产生的水平方向和竖直方向的位移变化和速度变化以及散粒体颗粒间的接触力，确定散粒体颗粒在模拟地震波作用下的动态响应规律。通过上述技术方案，将模拟地震波施加到散粒体水库岸坡模型，通过在散粒体水库岸坡模型中设置的监测点确定水库岸坡散粒体在所述模拟地震波作用下的动态响应参数。通过上述技术方案得到的动态响应参数能较好地和工程实际情况吻合，为水库岸坡的稳定性评定提供参考，并且能够为水库岸坡结构及库区基础设施建设的安全防护提供预测信息。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施方式提供的地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法流程图；图2是本专利技术示例实施方式提供的散粒体水库岸坡模型以及监测点分布情况示意图；图3是在示例实施方式中施加于本专利技术实施方式提供的散粒体水库岸坡模型上的地震动力模型示意图；以及图4(a)-(c)是示例的散粒体水库岸坡模型中监测点分析曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是本专利技术实施方式提供的地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法流程图。如图1所示，本专利技术实施方式提供的地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法包括：S100，建立至少一个散粒体水库岸坡模型。在实施方式中，可以通过以下方式建立所述散粒体水库岸坡模型：根据水库岸坡的地形图，沿所述水库岸坡方向每隔预定距离(例如，1m、1.5m、2m等)建立一个所述水库岸坡纵断面方向的散粒体水库岸坡模型，其中水库岸坡纵断面方向可以是垂直于水流的方向。散粒体水库岸坡模型可以通过计算机软件模拟建模。在实施方式中，可以根据经验参数或者现场测得的参数对所建立的散粒体水库岸坡模型赋初值。在实施方式中，为了有效体现散粒体水库岸坡的整体情况，需要建立多个散粒体水库岸坡模型，形成散粒体水库岸坡模型组。在实施方式中，建立散粒体水库岸坡模型的还包括在对所建立的散粒体水库岸坡模型赋初值之后通过仿真模拟试验过程对模型参数进行优化，以得到能够准确模拟实际散粒体水库岸坡的模型。具体优化方法可以如以下进行：首先，可以利用所建立的散粒体水库岸坡模型模拟双轴压缩试验获得应力-应变曲线；然后，通过调整模型参数来改变所获得的应力-应变曲线；当所获得的应力-应变曲线与预定应力-应变曲线吻合时，将当前模型参数确定为所建立的散粒体水库岸坡模型所使用的模型参数。将通过上述模型参数优化过程获得的参数加载到散粒体水库岸坡模型中能够使建立的散粒体水库岸坡模型真实反映实际的散粒体水库岸坡状态。S101，为了利用建立的散粒体水库岸坡模型进行分析，可以在所述散粒体水库岸坡模型中设置多个监测点。在实施方式中可以通过以下步骤设置多个监测点：首先，可以在散粒体水库岸坡模型表层设置至少一个监测点，即可以在一组散粒体水库岸坡模型中的每个散粒体水库岸坡模型的表层选择一个或多个监测点；在表层设置了监测点之后，可以在与所述散粒体水库岸坡模型表层的监测点的竖直方向上设置多个不同高度的监测点，以便于对同一数值方向上不同高度的散粒体颗粒的运动规律进行分析比较，参考图2，其中图2是本专利技术示例实施方式提供的散粒体水库本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法，其特征在于，该方法包括：建立至少一个散粒体水库岸坡模型；在所述散粒体水库岸坡模型中设置多个监测点；向所述散粒体水库岸坡模型施加模拟地震波；以及收集所述多个监测点在所述模拟地震波作用下的动态响应参数。

【技术特征摘要】
1.一种地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法，其特征在于，该方法包括：建立至少一个散粒体水库岸坡模型；在所述散粒体水库岸坡模型中设置多个监测点；向所述散粒体水库岸坡模型施加模拟地震波；以及收集所述多个监测点在所述模拟地震波作用下的动态响应参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述散粒体水库岸坡模型的步骤包括：根据水库岸坡的地形图，沿所述水库岸坡方向每隔预定距离建立一个所述水库岸坡纵断面方向的散粒体水库岸坡模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定距离为1.5m。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立散粒体水库岸坡模型的步骤还包括：利用所建立的散粒体水库岸坡模型模拟双轴压缩试验获得应力-应变曲线；通过调整模型参数来改变所获得的应力-应变曲线；以及当所获得的应力-应变曲线与预定应力-应变曲线吻合时，将当前模型参数确定为所建立的散粒体水库岸坡模型所使用的模型参数。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵英光，呼枭，杜振军，蔡军，贾睿，张端阳，滕旭秋，李晓钟，曹小平，韦正鹏，史歌，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华准池铁路有限责任公司，兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11