饱和砂土地震液化自适应步长数值方法研究
发布时间：2021-01-26 06:23
通过数值计算的手段再现饱和砂土地震液化灾害是一种快捷有效的研究方法。对饱和砂土这种水土二相混合体,常采用固-液两相耦合的动力计算方法,在动力显式求解过程中,时间步长的划分对计算精度和计算效率的影响较大。基于此,本文开发了一套完整的时间步长自适应调整方案,并将这种方法应用到了二维和三维的地震液化灾害数值分析当中。对本文的研究思路简要梳理为如下几个方面：（1）针对饱和砂土动力计算的特点,开发了时域离散的误差评估的程序,计算了位移误差和孔压误差,并提出了混合误差的计算公式来综合评估水土二相方程求解过程中的未知变量：结点位移和单元孔压。对二维堤坝模型采用传统的固定步长法进行模拟,设置了不同的时间步长并进行了误差分析,获得了详细的误差时程和误差分布等信息,并用误差收敛率形象的表示了误差与时间步长的收敛关系。（2）根据时间域误差评估的结果,尤其是混合误差和时间步长的收敛率,确定了自适应步长法中的步长修正系数的表达公式和荷载项的修正公式。完善了自适应步长法的计算流程,明确了五个步长控制参数：初始时间步长、误差允许值、孔压误差比例系数、步长调整的最大和最小值。对五个参数进行了敏感性分析,划分了主要参数...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界及中国地震带和火山分布[3]
在发生地震液化时，发生性质变化的是砂土地基，产生的破坏却不仅是地基本身，??其上部和周围的建筑物也会受到牵连而毁坏。砂土液化的灾害是巨大的，远比人们想象??的喷砂、冒水要复杂。但是随着人们对砂土液化研宄和认识的深入，更科学合理的解释??也获得了众多学者的认可。如Ｍａｒｃｕｓｏｎ［ｉ３］对液化给出的定义为“ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ??ｇｒａｎｕｌａｒ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｆｒｏｍ?ｓｏｌｉｄ?ｔｏ?ａ?ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｓ?ａ?ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｉｎｃｒｅａｓｅｄ?ｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒ??ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ａｎｄ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｓｔｒｅｓｓ“。从其描述中可见液化主要有两大特征，一个是孔??隙水压力上升，另一个是有效应力降低，随之而来的是土体从固体向流体的转变。从土??－３－??
根据前面讲述的研宄背景和研宄意义，制定了研宄的技术路线图，如图１．８所示。??技术路线分为研究背景、研宄方法和应用实例三个部分。研宄背景中主要是介绍了地震??液化造成的重大灾害和数值计算中精度和计算效率有待提高的问题，研究方法有：水土??二相稱合理论、开发时域离散误差评估方法和幵发时间步长自适应调整策略，应用的实??例有：二维堤现地震液化分析、二维地铁车站液化上浮分析、三维堤坝地震液化分析和??
【参考文献】：
期刊论文
[1]时间自适应在海洋平台桩靴上拔模拟中的应用[J]. 张西文,唐小微,渦岡良介,白旭,胡记磊. 工程力学. 2015(01)
[2]液化场地桥梁桩—土动力相互作用p-y曲线特性研究[J]. 张效禹,唐亮,凌贤长,苏雷,刘春辉,高霞. 防灾减灾工程学报. 2014(05)
[3]基于状态相关本构模型的松砂静态液化失稳数值分析[J]. 黄茂松,曲勰,吕玺琳. 岩石力学与工程学报. 2014(07)
[4]Uplift mechanism for a shallow-buried structure in liquefi able sand subjected to seismic load: centrifuge model test and DEM modeling[J]. Zhou Jian,Wang Zihan,Chen Xiaoliang,Zhang Jiao. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2014(02)
[5]基于微观力学分析的散粒体静力液化本构模型[J]. 刘洋,汪成林,闫鸿翔. 土木建筑与环境工程. 2014(03)
[6]饱和土体静态液化失稳理论预测[J]. 吕玺琳,赖海波,黄茂松. 岩土力学. 2014(05)
[7]分层液化土中桩基侧向动力反应机理的试验研究[J]. 李雨润,张中乐,顾宗昂,魏星,袁晓铭. 防灾减灾工程学报. 2014(01)
[8]冻土覆盖下液化场地桩基地震响应的振动台试验研究[J]. 杨润林,乔春明,ZHANG Xiao-yu,YANG Zhao-hui. 北京科技大学学报. 2014(01)
[9]基于两种回归场的SPR误差评估在地震液化数值分析中的比较与应用[J]. 邵琪,唐小微. 工程力学. 2013(12)
[10]最近20年地震中场地液化现象的回顾与土体液化可能性的评价准则[J]. 陈国兴,金丹丹,常向东,李小军,周国良. 岩土力学. 2013(10)
博士论文
[1]自适应比例边界元法及其在弹性力学中的应用[D]. 章子华.浙江大学 2012
[2]液化场地桩—土动力相互作用p-y曲线模型研究[D]. 唐亮.哈尔滨工业大学 2010
[3]随机和非线性波浪作用下海床动力响应和液化分析[D]. 王忠涛.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]液化场地群桩—土动力相互作用振动台试验及数值模拟方法[D]. 李青华.哈尔滨工业大学 2012
[2]颗粒级配对砂土静态液化行为的影响研究[D]. 李声立.哈尔滨工业大学 2010
[3]降雨条件下松散粉砂边坡静态液化机理的研究[D]. 贾建博.哈尔滨工业大学 2010
[4]松散粉砂静态液化特性研究[D]. 赵发祥.哈尔滨工业大学 2009
[5]砂土静态液化本构模型及参数确定[D]. 周睿博.大连理工大学 2006
本文编号：3000630
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界及中国地震带和火山分布[3]
在发生地震液化时，发生性质变化的是砂土地基，产生的破坏却不仅是地基本身，??其上部和周围的建筑物也会受到牵连而毁坏。砂土液化的灾害是巨大的，远比人们想象??的喷砂、冒水要复杂。但是随着人们对砂土液化研宄和认识的深入，更科学合理的解释??也获得了众多学者的认可。如Ｍａｒｃｕｓｏｎ［ｉ３］对液化给出的定义为“ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ??ｇｒａｎｕｌａｒ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｆｒｏｍ?ｓｏｌｉｄ?ｔｏ?ａ?ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｓ?ａ?ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｉｎｃｒｅａｓｅｄ?ｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒ??ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ａｎｄ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｓｔｒｅｓｓ“。从其描述中可见液化主要有两大特征，一个是孔??隙水压力上升，另一个是有效应力降低，随之而来的是土体从固体向流体的转变。从土??－３－??
根据前面讲述的研宄背景和研宄意义，制定了研宄的技术路线图，如图１．８所示。??技术路线分为研究背景、研宄方法和应用实例三个部分。研宄背景中主要是介绍了地震??液化造成的重大灾害和数值计算中精度和计算效率有待提高的问题，研究方法有：水土??二相稱合理论、开发时域离散误差评估方法和幵发时间步长自适应调整策略，应用的实??例有：二维堤现地震液化分析、二维地铁车站液化上浮分析、三维堤坝地震液化分析和??
【参考文献】：
期刊论文
[1]时间自适应在海洋平台桩靴上拔模拟中的应用[J]. 张西文,唐小微,渦岡良介,白旭,胡记磊. 工程力学. 2015(01)
[2]液化场地桥梁桩—土动力相互作用p-y曲线特性研究[J]. 张效禹,唐亮,凌贤长,苏雷,刘春辉,高霞. 防灾减灾工程学报. 2014(05)
[3]基于状态相关本构模型的松砂静态液化失稳数值分析[J]. 黄茂松,曲勰,吕玺琳. 岩石力学与工程学报. 2014(07)
[4]Uplift mechanism for a shallow-buried structure in liquefi able sand subjected to seismic load: centrifuge model test and DEM modeling[J]. Zhou Jian,Wang Zihan,Chen Xiaoliang,Zhang Jiao. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2014(02)
[5]基于微观力学分析的散粒体静力液化本构模型[J]. 刘洋,汪成林,闫鸿翔. 土木建筑与环境工程. 2014(03)
[6]饱和土体静态液化失稳理论预测[J]. 吕玺琳,赖海波,黄茂松. 岩土力学. 2014(05)
[7]分层液化土中桩基侧向动力反应机理的试验研究[J]. 李雨润,张中乐,顾宗昂,魏星,袁晓铭. 防灾减灾工程学报. 2014(01)
[8]冻土覆盖下液化场地桩基地震响应的振动台试验研究[J]. 杨润林,乔春明,ZHANG Xiao-yu,YANG Zhao-hui. 北京科技大学学报. 2014(01)
[9]基于两种回归场的SPR误差评估在地震液化数值分析中的比较与应用[J]. 邵琪,唐小微. 工程力学. 2013(12)
[10]最近20年地震中场地液化现象的回顾与土体液化可能性的评价准则[J]. 陈国兴,金丹丹,常向东,李小军,周国良. 岩土力学. 2013(10)
博士论文
[1]自适应比例边界元法及其在弹性力学中的应用[D]. 章子华.浙江大学 2012
[2]液化场地桩—土动力相互作用p-y曲线模型研究[D]. 唐亮.哈尔滨工业大学 2010
[3]随机和非线性波浪作用下海床动力响应和液化分析[D]. 王忠涛.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]液化场地群桩—土动力相互作用振动台试验及数值模拟方法[D]. 李青华.哈尔滨工业大学 2012
[2]颗粒级配对砂土静态液化行为的影响研究[D]. 李声立.哈尔滨工业大学 2010
[3]降雨条件下松散粉砂边坡静态液化机理的研究[D]. 贾建博.哈尔滨工业大学 2010
[4]松散粉砂静态液化特性研究[D]. 赵发祥.哈尔滨工业大学 2009
[5]砂土静态液化本构模型及参数确定[D]. 周睿博.大连理工大学 2006
本文编号：3000630
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