[发明专利]精确预测海洋桩基液化前后承载力的方法

权利要求书

1.一种精确预测海洋桩基液化前后承载力的方法，其特征在于，通过建立波浪-海床土-桩基计算模型，在该模型中的流体部分子模型、土体部分子模型和桩基之间建立数据交换。将任意时刻流体部分子模型所计算得到的极端波浪环境荷载、海床土体参数和海洋桩基的设计参数施加到土体和桩基模型并得到桩基和海床土体特性参数，确定桩基插入土体深度在液化前后的深度和宽度的变化，从而对桩基承载力的退化程度进行预测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的波浪-海床土-桩基计算模型中部分子模型中波浪运动的控制方程为N-S方程，其作用为模拟波浪的传播，确定作用于桩基和海床上的波浪压力；土体部分子模型的控制方程为Biot耦合方程，将海床土控制方程通过PDE接口写入到COMSOL Multiphysics中进行波浪荷载下海床响应的求解。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的极端波浪环境荷载是指海啸荷载，通过数值方法进行造波，该波浪特征参数包括：海浪波高、海水深度、海浪波长、周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的海洋桩基的设计参数包括：桩基弹性模量、桩长、桩径和桩的插入深度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的海床土体特性参数包括：土体的密度、饱和度、渗透系数、孔隙比、泊松比、土体的孔压、液化深度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的确定桩基插入土体深度在液化前后的深度和宽度的变化是指：通过建立海床土体的液化判断准则，得到整个区域范围内各个计算点的竖向有效应力和孔隙水压力，进而根据液化概念判断液化点，借助数据处理工具给出液化深度和液化范围，具体为：利用液化前竖向有效应力和孔隙水压力对整个区域的液化进行逐点计算，设液化开始时刻为t＝0，当t＝t_L时液化深度达到z_L，对于液化面以上的液化土体，任意一点的孔隙水压力等于相应处液化前初始竖向有效应力σ’_v0，其中液化深度是指：根据液化判断准则可以将整个土体区域划分为液化区和非液化区，液化深度指液化区的高度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的预测是指：根据桩基的液化深度得到桩基插入深度减少趋势，进而得到桩基承载力的退化规律。当最大液化深度为z_max，液化后该z_max深度内的桩单元不再受土壤对其的固定作用，并开始承受海流力作用，此时将海水深度增加z_max，则承受海流载荷的桩长度变为H+z_max，其中：H为液化前海水深度。