【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利工程，具体涉及了一种坝体内地震监测台阵布置方法。
技术介绍
1、对于建立在深厚覆盖层上的大坝，其稳定性不仅在于坝体的抗震稳定性，还取决于坝基的抗震性能。坝基土体动力学参数是进行坝基抗震性能分析的参考指标，土层地震反应分析是确定场地地震动参数的重要部分，准确地分析坝基土体动力特性对坝体的抗震设计以及安全运营等具有重要的参考价值。
2、土体的动应力-动应变关系是土体动力特性分析中的基础，目前一般通过现场原位测定。现场测试的主要物理量是土的波速，从中可以得到土的初始模量。然而，由于经历施工服役过程和地震作用，大部分土体动力学参数与原始场地相比已发生变化，且介于土体的散粒和多相等特性，以及有效变形测量手段的缺乏，土体内部应变难以直接测量。原位测试只能反映当下某个状态时土体动力剪切变形特性，若想了解某时期内土体动力特性变化情况，则需要多次取样，工艺繁琐成本耗费大。当筑坝完成后，由于存在上部坝体结构，无法对坝基进行原位测试取样。此外，地震发生时，场地内的地震动特性迅速发生变化，原位测试根本无法及时获取地震过程中土体的动应力-动应变关系。
3、现场传感器台阵的监测数据能直接反映土体动力特性，可用于评估岩土体结构的长期抗震服役性能。台阵有助于研究原位土体乃至整个场地在多种荷载条件下的实际动力反应，而这些荷载条件并不能被原位试验以及室内试验所真实还原。台站会记录每次地震的持时、震级以及孔底处加速度等，场地地震动特性的研究以加速度时程记录为基础，基于现场台阵所记录的地震加速度响应数据的循环剪应力-剪应变反演
4、现有相关技术或方法的主要缺点如下：(1)现有原位试验往往操作复杂，适用范围小，且不能实时监测、实时反馈土体动力特性变化情况。(2)现有的原位土体剪切强度试验只能测定土体在天然应力状态下的抗剪强度，不能模拟有上部结构时土体的抗剪强度和遭遇地震过程中动应力动应变的变化情况，具有一定的局限性。(3)基于加速度传感器阵列的反演分析方法常用于水平自由场地，不适用于上部有坝体结构时坝基土体动力学参数的反演。
5、现有的研究中，多借用一维剪切梁模型对加速度进行反演分析，此法对于有上覆坝体的坝基土体应力应变的反演分析并不适用。原因有二：1)一维剪切梁模型中研究对象为自由地基2)假定自由地表的剪应力和剪应变均为0。此外，有学者在非水平自由地表下单元土体的受力分析中常忽略土体中横向正应力的影响，影响了反演结果的准确性。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种坝体内地震监测台阵布置方法，考虑坝基土体中横向正应力变化的影响，通过布置土压力计阵列测出水平向正应力的变化，获得更为准确的土体剪应力-剪应变关系，基于记录的坝基土体加速度数据和动土压力数据，直接给出了坝基土体动力参数反演的计算方法，并针对坝基不同位置提供了简明直观的台阵布设方案。以便于利用场地遭遇地震时台阵所监测到的加速度数据，反演获得坝基土体应力应变滞回圈，来更为准确地分析坝基土体动力特性，对坝体的抗震设计以及安全运营提供可靠参考。
2、本专利技术所采用的技术方案如下，包括以下步骤：
3、步骤一、首先，在土石堤坝内部布置加速度传感器阵列；
4、所述加速度传感器阵列主要呈阵列分布的加速度传感器间隔排列组成；
5、步骤二、在各个加速度传感器左右两侧的同高程处分别布置两个土压力计，所述呈阵列分布的土压力计构成土压力计阵列；
6、所述加速度传感器阵列和土压力计阵列共同构成了用于测定土体动力学参数的地震监测台阵；所述加速度传感器阵列和土压力计阵列分别用于测定堤坝内及坝基土体的加速度和水平向正应力。
7、所述加速度传感器阵列包含多列，加速度传感器阵列中的各列沿着顺河向间隔排布在堤坝及坝基中。
8、所述加速度传感器阵列包含多行，加速度传感器阵列中的各行沿着深度方向间隔排布在堤坝及坝基中。
9、所述土石堤坝的坝中轴线、上游压重区中线、下游压重区中线位置处均设有一列加速度传感器。
10、所述加速度传感器阵列同一列中的各个加速度传感器的高程一致。
11、所述加速度传感器阵列中相邻两行的行间距小于该场地地震波最短波长λmin的1/8；所述土压力计阵列沿深度方向的布设间距小于该场地地震波最短波长λmin的1/8。
12、一种地震监测台阵在测定坝基土体动力参数中的应用。
13、所述坝基土体动力参数包括土体剪切模量和阻尼比。
14、一种地震监测台阵在测定坝基土体动力参数中的应用的方法，包括如下步骤：
15、步骤s1、首先，建立考虑水平向正应力的变化下，坝基土体剪应力和剪应变的表达式；
16、步骤s2、接着，利用地震监测台阵中的加速度传感器阵列和土压力计阵列分别测定堤坝及坝基内土体的加速度和水平向正应力；并将加速度和水平向正应力代入坝基土体剪应力和剪应变的表达式，得到剪应力和剪应变结果；
17、步骤s3、根据坝基土体的剪应力和剪应变绘制应力应变滞回曲线，最后根据应力应变滞回曲线得到土体剪切模量和阻尼比；
18、所述土体剪切模量的表达式为：
19、
20、其中，gsec为剪切模量；τmax、τmin分别为应力应变滞回曲线中剪应力的最大值与最小值，γmax、γmin分别为最大剪应力和最小剪应力对应的剪应变；
21、所述阻尼比的表达式为：
22、
23、其中，λ为阻尼比；δw为应力循环中的能量损耗；γmax、τmax分别为剪应变、剪应力的最大值。
24、所述步骤s1中，考虑水平向正应力的变化时，坝基土体剪应力的表达式为：
25、
26、其中，τ(zi)表示深度为zi处的土体剪应力；i为沿深度方向布设的加速度传感器上至下的层数；zi为第i层加速度传感器所在的深度；ρ为土体密度；为第i层加速度传感器所在的深度的水平加速度；δzi为第i层加速度传感器和第i-1层加速度传感器之间的竖向间距；为第i层土压力计所在深度的水平向正应力的变化率；
27、考虑水平向正应力的变化时，所述坝基土体剪应变的表达式为：
28、
29、其中，γ(zi-1)表示深度为zi-1处的土体剪应变，ui为深度为zi位置处由加速度二次积分所得的土体位移。
30、本专利技术方法包括坝体内地震监测台阵布置方法，建立考虑水平向正应力的变化时，坝基土体剪应力、剪应变与水平加速度、动土压力间的反演关系。进一步针对坝基不同位置提出台阵布设方案，建议在沿深度方向布设单轴顺河向(沿上下游向)加速度传感器阵列时，同时在加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
7.一种如权利要求1～6任意一项所述坝体内地震监测台阵布置方法布置得到的地震监测台阵在测定坝基土体动力参数中的应用。
8.根据权利要求7所述的一种地震监测台阵在测定坝基土体动力参数中的应用，其特征在于：所述坝基土体动力参数包括土体剪切模量和阻尼比。
9.根据权利要求7所述的一种地震监测台阵在测定坝基土体动力参数中的应用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种地震监测台阵在测定坝基土体动力参数中的应用的方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种坝体内地震监测台阵布置方法，其特征在于：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓实，汪玉冰，周燕国，陈云敏，陈子玉，谈家诚，李轶博，王山，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。