[发明专利]饱和土层中非连续群桩隔振模拟方法

权利要求书

1.一种饱和土层中非连续群桩隔振模拟方法，步骤如下：

步骤一、根据饱和土介质与三维群桩介质参数建立三维饱和群桩模型，所述三维饱和群桩模型为在地表下方的饱和土介质中预埋多个混凝土方桩形成的饱和半空间S1、桩域S2；离散所有桩-土交界面和土层表面形成离散边界单元，所述离散边界单元的中心位置设为x_m，虚拟负载中心设为y_n，土层表面、桩与土壤之间交界面单元数分别设为N₁和N₂，桩顶与土层表面上的单元数量为N₀；

步骤二、进行三维饱和土层群桩隔震模拟：根据步骤一所述三维饱和群桩模型和离散边界单元，构造自由波场和散射波场并求解，确立边界条件求解虚拟波源密度，叠加自由波场和散射波场计算总波场；

步骤三、根据步骤二所述的三维饱和土层群桩隔震模拟进行结果分析：定义饱和土与群桩的介质参数，利用Rayleigh波波长归一化各参数，采用振幅衰减系数A_RF衡量屏障的隔振效果，A_RF定义为设置屏障后屏蔽区内的竖向振幅与无屏障时的竖向振幅之比，A_RF值越小表示群桩隔振效果越好。

2.根据权利要求1所述的一种饱和土层中非连续群桩隔振模拟方法，其特征在于，步骤一所述三维饱和群桩模型设有单排或三排群桩模型，所述单排桩模型包括饱和土体和其中埋置的一排混凝土方桩，方桩边长b；桩间距s；桩长l；桩深H；桩数N_S；三排群桩模型包括饱和土体和其中埋置的三排混凝土方桩，群桩按照梅花形均匀布置，方桩边长b；桩间距s；桩长l；桩深H；排桩间间距d；桩数N_S。

3.根据权利要求1所述的一种饱和土层中非连续群桩隔振模拟方法，其特征在于，步骤二所述构造自由波场：

基于单层位势理论，已建饱和土模型内部可以产生两个标量压缩波P1和P2和一个反射剪切波S，

土骨架位移和流体位移如下：

式中：和分别代表x和y方向的土骨架位移，上标ff代表自由场；

和分别代表x和y方向的流体位移；

φ_k(k＝1,2)为P1和P2波的势函数；

ψ为S波的势函数；

χ_k是由Biot理论控制方程确定的多孔弹性常数；

自由场的应力和孔压p^ff可由Biot理论获得

式中：为自由场的应力；

p^ff为孔隙水压力；

μ、λ为土体骨架的Lame常数；

α、M为表示土颗粒和孔隙流体压缩性的参数(0≤α≤1，0≤M<∞)；

是拉普拉斯算子；