中國長江三峽集團有限公司李洲獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國長江三峽集團有限公司申請的專利一種砂土循環動力響應預測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115479853B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211078086.0,技術領域涉及:G01N3/32;該發明授權一種砂土循環動力響應預測方法是由李洲;張煒;代加林;翟漢波;羅侖博;于光明;杜夢蛟;李鵬設計研發完成,并于2022-09-05向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種砂土循環動力響應預測方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種砂土循環動力響應預測方法,首先通過固結試驗得到土體臨界狀態孔隙比與圍壓關系曲線;采用靜三軸儀測定砂土在靜力荷載作用下的應力應變關系,得到靜力加載應力應變曲線;采用動三軸儀測定砂土在動力荷載作用下的應力應變關系,得到動力應力應變曲線;然后在應力空間中構建塑性硬化模量場作為評估模型;分別依次對三個曲線進行擬合,得到模型中的土體參數;基于評估模型,利用土體參數來預測砂土循環動力響應。本發明提供的方法同時評估砂土在排水條件與不排水條件下應力應變特性,不僅能夠準確描述排水條件下砂土的強度演變規律,并且通過精確捕捉孔壓的變化,可以準確計算不排水條件下砂土的有效應力變化規律。
本發明授權一種砂土循環動力響應預測方法在權利要求書中公布了:1.一種砂土循環動力響應預測方法,其特征在于,包括: 通過固結試驗得到土體臨界狀態孔隙比與圍壓關系曲線; 采用靜三軸儀測定砂土在靜力荷載作用下的應力應變關系,得到靜力加載應力應變曲線; 采用動三軸儀測定砂土在動力荷載作用下的應力應變關系,得到動力應力應變曲線; 在應力空間中構建塑性硬化模量場作為評估模型,包括:構建反映土體所經歷最大應力水平的解析面方程、計算加載指數、建立狀態相關剪脹方程計算土體剪脹比、構建應力應變增量關系、計算塑性模量及計算孔壓增量,其中構建應力應變增量關系,包括: 通過以下公式構建解析面方程Y: 式中:分別為應力點p,s在塑性模量場中共軛點的坐標,符號“:”表示張量間的雙點積,z為決定土體應變方向的參數、w為土體硬化速率的控制參數,M是臨界狀態應力比,其在壓縮與拉伸時的取值分別為Mc、Me,計算公式為: 式中:φ為臨界狀態摩擦角; 采用次彈性方程描述彈性本構關系,其中,剪切模量G通過以下經驗公式進行計算: 式中:G0為材料常數,p表示平均正應力,pat表示代表標準大氣壓,體積模量K通過泊松比ν與剪切模量G換算得到,關系如下: 彈性應變增量與應力增量的關系表示為: 將剪脹比作為塑性變形方向m的矢量元素,即m=[d,t]T,其中t為反映土體壓縮或拉伸狀態的標量值,土體處于壓縮狀態時t=+1,土體處于拉伸狀態時t=-1,土體的塑性應變增量由下式計算: 式中:為Macauley符號,L0時L=L,L≤0時L=0,d表示剪脹比,分別為塑性體應變增量與塑性偏應變增量; 土體的應力應變增量關系表示為: 其中,塑性模量Kp表示為: 式中:sin為每一個加載事件開始時的偏應力;Cζ為硬化度量函數,反映應力歷史中土體顆粒排布演變對剛度變化的影響;np為控制塑性模量對狀態參數依賴程度的模型參數,ρ為加載起始點到應力點的距離,為應力共軛點到加載起始點的距離,ψ=e-ec表示當前孔隙比e和臨界狀態孔隙比ec之差狀態參數;硬化度量函數用以評估排水與不排水條件下砂土體積變化與剪切帶累積發展對土體強度的影響,其表達式如下: 其中 式中:ζv為度量顆粒排布破壞的累積塑性體應變長度,僅累計負的塑性體應變,ζv始終為負,且ζv的累積會降低Cζ的取值;ζq為度量顆粒排布強化的累積塑性剪應變長度,ζq始終為正,且無論加載、卸載,ζq一直增大,ζq的累積會使得Cζ增大;ω為材料常數;1-e為密度控制項,反映孔隙比對土體剛度的影響;γ1為控制塑性模量大小的參數、γ2為反映累積剪應變影響的參數、χ為反映累積體應變影響的參數,代表當前應力狀態與歷史最大應力狀態的差值,反映最大應力歷史對土體強度演變的影響; 孔壓的增量duw采用以下公式進行計算: 分別依次對所述土體臨界狀態孔隙比與圍壓關系曲線、所述靜力加載應力應變曲線及所述動力應力應變曲線進行擬合,得到模型中的土體參數; 基于所述評估模型,利用所述土體參數來預測砂土循環動力響應。
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