[发明专利]用于层状地基土层界面动应力的传递系数确定方法及系统

说明书

本发明涉及一种用于层状地基土层界面动应力的传递系数确定方法及系统。方法包括根据未施加动力扰动源荷载的界面层和软土层的密度、波速，基于能量守恒方程确定硬壳层、软土层的初始波阻抗之比；根据施加动力扰动源荷载的界面层的密度、波速，基于能量守恒方程确定界面层、软土层的波阻抗之比；根据初始波阻抗之比和波阻抗之比确定一界面动应力传递系数；根据界面层的厚度、能量吸收系数和振动频率确定一界面动应力传递系数；根据硬壳层的厚度和能量吸收系数、软土层的能量吸收系数、振动频率确定一界面动应力传递系数；根据上述三个界面动应力传递系数确定界面动应力传递系数。本发明能够提高传递系数确定的准确性，进而提高动力响应的可靠性。

技术领域

本发明涉及层状地基土层界面动应力领域，特别是涉及一种用于层状地基土层界面动应力的传递系数确定方法及系统。

背景技术

传统计算层状地基土层界面动应力传递系数时，常常假设土体是水平分布的连续均匀介质，这种假设与实际土层呈不均匀分布、土层交界面不规则的复杂情况有很大差别。在地震作用、重载交通、燃气爆炸等各类动力扰源作用下，动应力在地基土中的传播深度逐渐增加，动应力影响范围不再局限于单一界面，继续将层状地基土假定为单一介质土来计算与实际情况相差甚远。

现有技术在计算层状地基土层界面动应力传递系数存在各种缺陷，传递矩阵法没有考虑界面效应的动力响应，需要构建界面过渡传递矩阵；透射系数法按照入射角度的情况计算，误差波动范围很大(入射角度取其它值时，计算结果更加不稳定)；采用静力范畴的方法对界面动应力传递系数展开近似估算，所得数值变化范围很小，但对于地质条件变化十分不敏感，不适用于计算界面动应力传递系数。

因此，亟需一种新的界面动应力传递系数计算方法来评判动力响应的可靠性，以满足不同地质条件下的安全要求，这将对工程实践产生重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于层状地基土层界面动应力的传递系数确定方法及系统，能够提高传递系数确定的准确性，进而提高动力响应的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于层状地基土层界面动应力的传递系数确定方法，包括：

根据未施加动力扰动源荷载的界面层的密度、波速以及软土层的密度和波速，基于能量守恒方程确定硬壳层和软土层的初始波阻抗之比；

根据施加动力扰动源荷载的界面层的密度、波速，基于能量守恒方程确定施加动力扰动源荷载后的界面层和软土层的波阻抗之比；

根据所述初始波阻抗之比以及所述波阻抗之比确定基于界面互嵌效应的界面动应力传递系数；

根据界面层的厚度、界面层的能量吸收系数以及施加动力扰动源荷载的振动频率确定基于界面层厚度的界面动应力传递系数；

根据硬壳层的厚度、硬壳层的能量吸收系数、软土层的能量吸收系数、施加动力扰动源荷载的振动频率确定基于界面阻抗效应的界面动应力传递系数；

根据基于界面互嵌效应的界面动应力传递系数、基于界面层厚度的界面动应力传递系数以及基于界面阻抗效应的界面动应力传递系数确定界面动应力传递系数。

可选地，所述根据未施加动力扰动源荷载的界面层的密度、波速以及软土层的密度和波速，基于能量守恒方程确定硬壳层和软土层的初始波阻抗之比，具体包括：

利用公式确定硬壳层和软土层的初始波阻抗之比；

其中，k₀为硬壳层和软土层的初始波阻抗之比，ρ₃为未施加动力扰动源荷载的界面层的密度，ρ₂为未施加动力扰动源荷载的软土层的密度，v₃为未施加动力扰动源荷载的界面层的波速，v₂为未施加动力扰动源荷载的软土层的波速。