飽和砂土地震液化自適應步長數值方法研究
發(fā)布時間：2021-01-26 06:23
通過數值計算的手段再現飽和砂土地震液化災害是一種快捷有效的研究方法。對飽和砂土這種水土二相混合體,常采用固-液兩相耦合的動力計算方法,在動力顯式求解過程中,時間步長的劃分對計算精度和計算效率的影響較大�；诖�,本文開發(fā)了一套完整的時間步長自適應調整方案,并將這種方法應用到了二維和三維的地震液化災害數值分析當中。對本文的研究思路簡要梳理為如下幾個方面：（1）針對飽和砂土動力計算的特點,開發(fā)了時域離散的誤差評估的程序,計算了位移誤差和孔壓誤差,并提出了混合誤差的計算公式來綜合評估水土二相方程求解過程中的未知變量：結點位移和單元孔壓。對二維堤壩模型采用傳統(tǒng)的固定步長法進行模擬,設置了不同的時間步長并進行了誤差分析,獲得了詳細的誤差時程和誤差分布等信息,并用誤差收斂率形象的表示了誤差與時間步長的收斂關系。（2）根據時間域誤差評估的結果,尤其是混合誤差和時間步長的收斂率,確定了自適應步長法中的步長修正系數的表達公式和荷載項的修正公式。完善了自適應步長法的計算流程,明確了五個步長控制參數：初始時間步長、誤差允許值、孔壓誤差比例系數、步長調整的最大和最小值。對五個參數進行了敏感性分析,劃分了主要參數...
【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：172 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
世界及中國地震帶和火山分布[3]
在發(fā)生地震液化時，發(fā)生性質變化的是砂土地基，產生的破壞卻不僅是地基本身，??其上部和周圍的建筑物也會受到牽連而毀壞。砂土液化的災害是巨大的，遠比人們想象??的噴砂、冒水要復雜。但是隨著人們對砂土液化研宄和認識的深入，更科學合理的解釋??也獲得了眾多學者的認可。如Ｍａｒｃｕｓｏｎ［ｉ３］對液化給出的定義為“ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ??ｇｒａｎｕｌａｒ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｆｒｏｍ?ｓｏｌｉｄ?ｔｏ?ａ?ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｓ?ａ?ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｉｎｃｒｅａｓｅｄ?ｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒ??ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ａｎｄ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｓｔｒｅｓｓ“。從其描述中可見液化主要有兩大特征，一個是孔??隙水壓力上升，另一個是有效應力降低，隨之而來的是土體從固體向流體的轉變。從土??－３－??
根據前面講述的研宄背景和研宄意義，制定了研宄的技術路線圖，如圖１．８所示。??技術路線分為研究背景、研宄方法和應用實例三個部分。研宄背景中主要是介紹了地震??液化造成的重大災害和數值計算中精度和計算效率有待提高的問題，研究方法有：水土??二相稱合理論、開發(fā)時域離散誤差評估方法和幵發(fā)時間步長自適應調整策略，應用的實??例有：二維堤現地震液化分析、二維地鐵車站液化上浮分析、三維堤壩地震液化分析和??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]時間自適應在海洋平臺樁靴上拔模擬中的應用[J]. 張西文,唐小微,渦岡良介,白旭,胡記磊. 工程力學. 2015(01)
[2]液化場地橋梁樁—土動力相互作用p-y曲線特性研究[J]. 張效禹,唐亮,凌賢長,蘇雷,劉春輝,高霞. 防災減災工程學報. 2014(05)
[3]基于狀態(tài)相關本構模型的松砂靜態(tài)液化失穩(wěn)數值分析[J]. 黃茂松,曲勰,呂璽琳. 巖石力學與工程學報. 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]基于微觀力學分析的散粒體靜力液化本構模型[J]. 劉洋,汪成林,閆鴻翔. 土木建筑與環(huán)境工程. 2014(03)
[6]飽和土體靜態(tài)液化失穩(wěn)理論預測[J]. 呂璽琳,賴海波,黃茂松. 巖土力學. 2014(05)
[7]分層液化土中樁基側向動力反應機理的試驗研究[J]. 李雨潤,張中樂,顧宗昂,魏星,袁曉銘. 防災減災工程學報. 2014(01)
[8]凍土覆蓋下液化場地樁基地震響應的振動臺試驗研究[J]. 楊潤林,喬春明,ZHANG Xiao-yu,YANG Zhao-hui. 北京科技大學學報. 2014(01)
[9]基于兩種回歸場的SPR誤差評估在地震液化數值分析中的比較與應用[J]. 邵琪,唐小微. 工程力學. 2013(12)
[10]最近20年地震中場地液化現象的回顧與土體液化可能性的評價準則[J]. 陳國興,金丹丹,常向東,李小軍,周國良. 巖土力學. 2013(10)
博士論文
[1]自適應比例邊界元法及其在彈性力學中的應用[D]. 章子華.浙江大學 2012
[2]液化場地樁—土動力相互作用p-y曲線模型研究[D]. 唐亮.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]隨機和非線性波浪作用下海床動力響應和液化分析[D]. 王忠濤.大連理工大學 2008
碩士論文
[1]液化場地群樁—土動力相互作用振動臺試驗及數值模擬方法[D]. 李青華.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[2]顆粒級配對砂土靜態(tài)液化行為的影響研究[D]. 李聲立.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]降雨條件下松散粉砂邊坡靜態(tài)液化機理的研究[D]. 賈建博.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[4]松散粉砂靜態(tài)液化特性研究[D]. 趙發(fā)祥.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[5]砂土靜態(tài)液化本構模型及參數確定[D]. 周睿博.大連理工大學 2006
本文編號：3000630
【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：172 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
世界及中國地震帶和火山分布[3]
在發(fā)生地震液化時，發(fā)生性質變化的是砂土地基，產生的破壞卻不僅是地基本身，??其上部和周圍的建筑物也會受到牽連而毀壞。砂土液化的災害是巨大的，遠比人們想象??的噴砂、冒水要復雜。但是隨著人們對砂土液化研宄和認識的深入，更科學合理的解釋??也獲得了眾多學者的認可。如Ｍａｒｃｕｓｏｎ［ｉ３］對液化給出的定義為“ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ??ｇｒａｎｕｌａｒ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｆｒｏｍ?ｓｏｌｉｄ?ｔｏ?ａ?ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｓ?ａ?ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｉｎｃｒｅａｓｅｄ?ｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒ??ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ａｎｄ?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｓｔｒｅｓｓ“。從其描述中可見液化主要有兩大特征，一個是孔??隙水壓力上升，另一個是有效應力降低，隨之而來的是土體從固體向流體的轉變。從土??－３－??
根據前面講述的研宄背景和研宄意義，制定了研宄的技術路線圖，如圖１．８所示。??技術路線分為研究背景、研宄方法和應用實例三個部分。研宄背景中主要是介紹了地震??液化造成的重大災害和數值計算中精度和計算效率有待提高的問題，研究方法有：水土??二相稱合理論、開發(fā)時域離散誤差評估方法和幵發(fā)時間步長自適應調整策略，應用的實??例有：二維堤現地震液化分析、二維地鐵車站液化上浮分析、三維堤壩地震液化分析和??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]時間自適應在海洋平臺樁靴上拔模擬中的應用[J]. 張西文,唐小微,渦岡良介,白旭,胡記磊. 工程力學. 2015(01)
[2]液化場地橋梁樁—土動力相互作用p-y曲線特性研究[J]. 張效禹,唐亮,凌賢長,蘇雷,劉春輝,高霞. 防災減災工程學報. 2014(05)
[3]基于狀態(tài)相關本構模型的松砂靜態(tài)液化失穩(wěn)數值分析[J]. 黃茂松,曲勰,呂璽琳. 巖石力學與工程學報. 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]基于微觀力學分析的散粒體靜力液化本構模型[J]. 劉洋,汪成林,閆鴻翔. 土木建筑與環(huán)境工程. 2014(03)
[6]飽和土體靜態(tài)液化失穩(wěn)理論預測[J]. 呂璽琳,賴海波,黃茂松. 巖土力學. 2014(05)
[7]分層液化土中樁基側向動力反應機理的試驗研究[J]. 李雨潤,張中樂,顧宗昂,魏星,袁曉銘. 防災減災工程學報. 2014(01)
[8]凍土覆蓋下液化場地樁基地震響應的振動臺試驗研究[J]. 楊潤林,喬春明,ZHANG Xiao-yu,YANG Zhao-hui. 北京科技大學學報. 2014(01)
[9]基于兩種回歸場的SPR誤差評估在地震液化數值分析中的比較與應用[J]. 邵琪,唐小微. 工程力學. 2013(12)
[10]最近20年地震中場地液化現象的回顧與土體液化可能性的評價準則[J]. 陳國興,金丹丹,常向東,李小軍,周國良. 巖土力學. 2013(10)
博士論文
[1]自適應比例邊界元法及其在彈性力學中的應用[D]. 章子華.浙江大學 2012
[2]液化場地樁—土動力相互作用p-y曲線模型研究[D]. 唐亮.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]隨機和非線性波浪作用下海床動力響應和液化分析[D]. 王忠濤.大連理工大學 2008
碩士論文
[1]液化場地群樁—土動力相互作用振動臺試驗及數值模擬方法[D]. 李青華.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[2]顆粒級配對砂土靜態(tài)液化行為的影響研究[D]. 李聲立.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]降雨條件下松散粉砂邊坡靜態(tài)液化機理的研究[D]. 賈建博.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[4]松散粉砂靜態(tài)液化特性研究[D]. 趙發(fā)祥.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[5]砂土靜態(tài)液化本構模型及參數確定[D]. 周睿博.大連理工大學 2006
本文編號：3000630
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