[發(fā)明專利]層狀橫觀黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法

有效

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• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108842831B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 許成順;崔春義;張石平;梁志孟;孟坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了層狀橫觀黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法，屬于地基工程試驗分析技術(shù)領(lǐng)域。本方法的de Boer基于連續(xù)介質(zhì)混合物公理和體積分數(shù)概念建立的多孔介質(zhì)理論，利用體積分數(shù)的概念，若干的微觀性質(zhì)可以直接通過宏觀性質(zhì)來描述，并且避免了雜交混合物理論中的繁雜公式。de Boer建立的多孔介質(zhì)理論不僅符合連續(xù)介質(zhì)力學和熱動力學原理，并且具有許多Biot理論不具備的優(yōu)點。此外，已有飽和土?群樁動力相互作用的研究大多采用Dobry和Gazetas提出的樁?土?樁動力相互作用因子。而該樁?樁動力相互作用因子為單相土的，對于飽和土問題其適用性尚需進一步研究。可為更為廣義和復雜的群樁動力特性問題的研究提供理論指導和參考作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及層狀橫觀黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法，尤其涉及層狀橫觀各向同性飽和黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法，屬于地基工程試驗分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，在實際工程中，樁基多以樁群的形式出現(xiàn)，在這種情況下必然要考慮“群樁效應”的影響。根據(jù)檢索可知，關(guān)于飽和土-樁動力相互作用的研究大多是基于Biot飽和土介質(zhì)模型開展，盡管Biot理論已成功應用于諸多工程領(lǐng)域中，但研究表明其理論模型存在一定的局限性和不足。比如最顯著的是其與材料客觀性原理以及熱動力學第二定律不一致，存在爭議。Biot理論對多孔介質(zhì)力學行為的描述是建立在直觀基礎上的，從本質(zhì)上講，它是一種工程描述的方法。相較而言，de Boer基于連續(xù)介質(zhì)混合物公理和體積分數(shù)概念建立的多孔介質(zhì)理論，利用體積分數(shù)的概念，若干的微觀性質(zhì)可以直接通過宏觀性質(zhì)來描述，并且避免了雜交混合物理論中的繁雜公式。de Boer建立的多孔介質(zhì)理論不僅符合連續(xù)介質(zhì)力學和熱動力學原理，并且具有許多Biot理論不具備的優(yōu)點。此外，除了樁與飽和土之間的動力相互作用外，還需考慮樁與樁之間的相互作用。已有飽和土-群樁動力相互作用的研究大多采用Dobry和Gazetas提出的樁-土-樁動力相互作用因子，然而該樁-樁動力相互作用因子為單相土的，對于飽和土問題其適用性尚需進一步研究。基于層狀橫觀各向同性飽和黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法尚屬首次運用到樁基振動研究領(lǐng)域。在本次檢索到的國內(nèi)外公開發(fā)表的專利及非專利文獻中，未見有與本項目整體研發(fā)內(nèi)容相同的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于設計了層狀橫觀黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法，通過該方法實現(xiàn)地基工程試驗分析。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為層狀橫觀黏彈性土中部分埋入群樁的豎向振動分析方法，該方法的實現(xiàn)步驟如下，

1.1基于Boer多孔介質(zhì)模型的飽和土體動力控制方程組

根據(jù)橫觀各向同性飽和黏彈性運動方程描述樁周土的動力學行為。多層土中的第k層土的運動方程表示為

式1.1-1.5中所有變量中帶字母k均表示該變量屬于第k層土；和分別表示土骨架和孔隙流體的體積分數(shù)，且滿足飽和條件和分別表示土骨架和孔隙流體的體積密度；u_sk和u_fk分別表示土骨架和孔隙流體的徑向位移；w_sk和w_fk分別表示土骨架和孔隙流體的豎向位移；表示孔隙流體壓力；液固耦合系數(shù)其中g(shù)為重力加速度，而和分別表示r和z方向上的Darcy滲透系數(shù)；另外，

其中和分別表示水平和豎向彈性模量，表示豎向平面的剪切模量，為由水平應力導致的豎向應變的泊松比，為豎向應力引起的水平應變的泊松比，并且為水平應力引起的正交向水平應變的泊松比；τ_εk和τ_σk為表示土體黏性的參數(shù)；為α_k階的Riemann-Liouville分數(shù)導數(shù)，且