基于Finn模型的场地抗液化设计精细化处理方法

摘要

本发明公开了一种基于Finn模型的场地抗液化设计精细化处理方法，适用于土木、水利工程中液化场地的抗液化设计，其特征在于：(1)基于Finn模型的液化理论，以液化土层超孔隙水压比为纽带，通过研究场地液化土层中超孔隙水压比与抗液化指数之间的关系，给出了液化影响折减系数连续性的计算公式，克服了液化影响折减系数分档取值跳跃性较大的问题；这可以避免《建筑抗震设计规范(GB 50011‑2010)》中或保守、或偏于不安全的现象，使设计方案更趋合理化；(2)提出了“场地超孔隙水压比”的概念，并给出了快速计算“场地超孔隙水压比”的方法；进而利用“场地超孔隙水压比”划分场地的液化等级，对按照《建筑抗震设计规范(GB 50011‑2010)》进行场地液化判别的结果进行校对和修正。

主权项

基于Finn模型的场地抗液化设计精细化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：对于平整场地中的液化土层，设定出逐渐变化的抗液化指数I_N，基于Finn液化模型，对每种抗液化指数I_N所对应的液化场地分别进行数值模拟，从而得到相同场地条件下，不同抗液化指数I_N对应的液化土层超孔隙水压比值γ_u；步骤二：根据步骤一中的计算方式，逐渐改变场地中液化土层的埋深d大小，得到液化土层在不同埋深d条件下，不同抗液化指数I_N对应的液化土层超孔隙水压比值γ_u，对结果进行数据拟合，从而得到γ_u关于抗液化指数I_N和埋深d的函数关系表达式；步骤三：根据液化土层超孔隙水压比值γ_u与液化影响折减系数α之间的关系，以γ_u作为纽带，推导出关于α的连续函数关系表达式，计算得到液化土层的液化影响折减系数，实现液化土层抗液化设计的精细化处理；所述液化影响折减系数α的连续函数关系表达式推导过程如下：步骤201)：根据地震影响系数曲线，借助Simoke和SeismoSignal软件合成三组人工地震波；步骤202)：在场地模型中液化层的上、中、下位置处设立三个监测点，用于检测超孔隙水压比的变化情况；步骤203)：基于Finn液化模型，利用FLAC3D软件，根据生成的每组地震波，取液化土层的抗液化指数在0～1之间按照0.1的间隔变化，分别对不同液化层埋深的场地模型进行监测点的超孔隙水压比计算，取三组地震波工况下每个监测点位置上的超孔隙水压比的平均值作为计算的最终结果；步骤204)：应用数值软件对步骤203)中的最终结果进行数据拟合，即可得液化土层超孔隙水压比γ_u关于抗液化指数I_N和埋深d的函数关系表达式，如下所示：γ_μ＝1.139‑0.018d‑0.605I_N                     (1)基于超孔隙水压比的物理定义为土体发生液化时的超孔隙水压力与原有效应力的比值，认为液化土层的桩侧摩阻力、内摩擦角力学指标与土体的有效应力成正比，则可得液化影响折减系数与超孔压比之间的关系为：α＝1‑γ_μ                            (2)将式(1)代入式(2)，可得在场地物理性质相同且液化层厚度相同的情况下，土层液化影响折减系数的连续函数表达式，如下所示：α＝0.605I_N+0.018d‑0.139                    (3)将实测工程地质钻探资料得到的液化土层抗液化指数I_N和埋深d代入式(3)，计算得到液化土层的液化影响折减系数，实现液化土层抗液化设计的精细化处理；步骤四：利用抗液化指数快速计算出测点的超孔隙水压比，利用“场地超孔隙水压比”判别场地液化等级，并根据实际工程勘察报告，分析“超孔隙水压比”方法判别结果与“规范法”判定结果之间的关系，对“规范法”的判别结果进行修正。