一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法及系统

技术领域

本发明涉及岩土地震工程技术领域，更具体的说，涉及一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法及系统。

背景技术

土木工程与基础设施建设迎来了历史性重大机遇，包含人工岛礁、港口码头、海底隧道、机场、核电站等，许多工程建于珊瑚土水平工程场地。与常见石英砂物理特征相比，珊瑚土由珊瑚礁砂岩体经过侵蚀、破碎并沉积的生物碎屑组成，其碳酸钙含量超过50％，具有孔隙发达、颗粒棱角度高、强度低和易破碎等物理特征的复杂性和特殊性。

目前，现有研究对珊瑚土的液化机理、机制、认识还比较少，一般认为珊瑚砂不会液化或较难液化。但已有地震观测记录显示由地震导致的珊瑚土发生液化现象，并引发严重的地面沉降、地下结构上浮、岸坡和护岸结构侧移滑移、地下结构和码头设施失稳破坏等，造成严重的地质灾害与工程灾害。为了有效保障建立在珊瑚土水平场地的岩土工程构筑物的安全性与稳定性，可采用动态孔压增量模型对地震下珊瑚土场地抗液化性能进行计算与评估，其动态孔压增量模型为基于珊瑚土内部孔隙水压力发展规律的认识，以每个循环周数下孔隙水压力的增量(其与土体特性、循环荷载及初始有效应力状态等密切相关)为基础，采用合适的数学公式构建的孔压增量模型。

然而，目前的动态孔压增量模型多是基于三轴压缩试验等单元模型构建，并不能适用于珊瑚土工程场地，更为关键的是，现有尚无明确的动态孔压增量模型数据处理方法。因此，如何提供一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法及系统，以通过模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，并综合考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到了适用于珊瑚土工程场地的珊瑚土动态孔压增量模型。

一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法，包括：

模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据；

对所述实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理，得到累积孔隙水压力变化量数据；

对所述实测加速度数据进行反演处理，得到循环动剪应力数据；

基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型；

将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型。

可选的，所述模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据，包括：

基于选取的港口珊瑚土试样，构建不同土层深度和密实度的水平工程场地土体模型，并在不同土层深度布设孔隙水压计和加速度计；

向所述水平工程场地土体模型输入N周等幅循环规则振动荷载，进行所述动力离心液化试验，获得所述实测动态孔隙水压力数据和所述实测加速度数据，N为正整数。

可选的，对所述实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理，得到累积孔隙水压力变化量数据，包括：

基于动剪应力曲线确定各个循环周数对应的实测动态孔隙水压力数据，并采用所述上包络线法对动态孔隙水压力发展过程进行数据选取，得到所述累积孔隙水压力变化量数据。

可选的，对所述实测加速度数据进行反演处理，得到循环动剪应力数据，包括：

根据如下公式得到所述循环动剪应力数据；

式中，τ

可选的，基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型，包括：

当所述影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素包括：土体有效应力、土体固结比、土体循环动剪应力和振动荷载循环周数四个因素时，所述初始珊瑚土动态孔压增量模型的表达式如下：

式中，Δu

(ρ-1)*g*Z

1-(k

表示土体循环动剪应力项边界限制条件，|τ

表示振动荷载循环周数项边界限制条件，N表示等效振动循环荷载的次数，N为正整数；

c、b、k

可选的，将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型，包括：

将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，依次求得不同深度相对密实度50％的中密砂在动态孔压增长阶段下循环周数N条件下孔压增量比与循环动剪应力比的关系；

基于所述初始珊瑚土动态孔压增量模型对所述孔压增量比与所述循环动剪应力比的关系表达式进行简化，得到第一简化关系表达式；

采用所述对数处理法对所述第一简化关系表达式两侧同时取对数得到第一目标关系表达式；

对所述第一目标关系表达式采用所述最小二乘法拟合孔压增量比与动剪应力比得到第一线性关系曲线；

将所述第一线性关系曲线的斜率确定为所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数c。

可选的，将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型，包括：

将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，依次求得不同深度相对密实度50％的中密砂在动态孔压增长阶段下循环周数N条件下孔压增量比与循环周数N的关系；

基于所述初始珊瑚土动态孔压增量模型对所述孔压增量比与循环周数N的关系表达式进行简化，得到第二简化关系表达式；

采用所述对数处理法对所述第二简化关系表达式两侧同时取对数得到第二目标关系表达式；

对所述第二目标关系表达式采用最小二乘法拟合孔压增量比与循环周数得到第二线性关系曲线；

将所述第二线性关系曲线的斜率的相反数确定为所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数b。

可选的，将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型，包括：

将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，依次求得同一深度、不同固结比、密实度珊瑚土在动态孔压增长阶段下孔压增量比与土体固结比限制项的关系；

基于所述初始珊瑚土动态孔压增量模型对孔压增量与土体固结比项的关系表达式进行简化，得到第三简化关系表达式和第四简化关系表达式；

采用所述对数处理法对所述第三简化关系表达式和所述第四简化关系表达式同时取对数得到第三目标关系表达式和第四目标关系表达式；

将所述第三目标关系表达式和所述第四目标关系表达式采用相减法得到所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数k

可选的，所述构建方法还包括：

将等幅循环振动荷载输入至所述珊瑚土动态孔压增量模型，得到珊瑚土的动态孔隙水压力增长情况计算数据；

将所述动态孔隙水压力增长情况计算数据与动态孔隙水压力增长情况实测数据进行对比，得到对比结果；

基于所述对比结果验证所述珊瑚土动态孔压增量模型的适用性与精准性。

一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理系统，包括：

实测数据获取单元，用于模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据；

包络线法处理单元，用于对所述实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理，得到累积孔隙水压力变化量数据；

反演处理单元，用于对所述实测加速度数据进行反演处理，得到循环动剪应力数据；

模型构建单元，用于基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型；

系数拟合单元，用于将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法及系统，模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据，对实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理得到累积孔隙水压力变化量数据，对实测加速度数据进行反演处理得到循环动剪应力数据，在基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型后，将累积孔隙水压力变化量数据和循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到最终的珊瑚土动态孔压增量模型。本发明通过模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，并综合考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到了适用于珊瑚土工程场地的珊瑚土动态孔压增量模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种某港口珊瑚土级配曲线图；

图3为本发明实施例公开的一种珊瑚土水平工程场地模型设计方案示意图；

图4为本发明实施例公开的一种施加等幅循环振动荷载的加速度曲线图；

图5为本发明实施例公开的一种输入不同振动荷载、N＝16周循环振动荷载条件下不同液化土层、相对密实度D

图6为本发明实施例公开的一种有效应力项边界限制f(σ′)随着循环周数N变化曲线图；

图7为本发明实施例公开的一种固结比项边界限制f(k

图8(a)为本发明实施例公开的一种土体循环动剪应力项边界限制f(τ

图8(b)为本发明实施例公开的一种动剪应力随着循环周数N变化曲线图；

图9为本发明实施例公开的一种振动荷载循环周数项边界限制f(N)随着循环周数N变化曲线图；

图10为本发明实施例公开的一种循环动剪应力数据计算原理图；

图11为本发明实施例公开的一种实测加速度数据反演处理为循环动剪应力数据的处理示意图；

图12为本发明实施例公开的一种采用上包络线法处理实测土体动态孔隙水压力数据的处理示意图；

图13为本发明实施例公开的一种某港口珊瑚土的孔压增量比

图14为本发明实施例公开的一种某港口珊瑚土参数的孔压增量比

图15为本发明实施例公开的一种0.1g等幅荷载条件下不同土层深度时，动态孔隙水压力实测与计算数据，及数学公式换算为孔压比实测数据与计算数据的对比图；其中，图15(a)为土层深度1.0m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图15(b)为土层深度2.5m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图15(c)为土层深度7.5m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图15(d)为土层深度12.0m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图15(e)为土层深度为15.0m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图。

图16为本发明实施例公开的一种0.3g等幅荷载且不同土层深度时，动态孔隙水压力实测与计算数据，及数学公式换算为孔压比实测数据与计算数据的对比图；其中，图16(a)为土层深度1.0m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图16(b)为土层深度2.5m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图16(c)为土层深度7.5m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图16(d)为土层深度12.0m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；图16(e)为土层深度为15.0m时，动态孔隙水压力及孔压比实测与计算数据的对比图；

图17为本发明实施例公开的一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法及系统，模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据，对实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理得到累积孔隙水压力变化量数据，对实测加速度数据进行反演处理得到循环动剪应力数据，在基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型后，将累积孔隙水压力变化量数据和循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到最终的珊瑚土动态孔压增量模型。本发明通过模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，并综合考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到了适用于珊瑚土工程场地的珊瑚土动态孔压增量模型。

参见图1，本发明实施例公开的一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法流程图，该方法可以包括：

步骤S101、模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据。

其中，动力离心液化试验指的是将相似律1：N倍的缩尺模型放置于在旋转的离心机振动台系统中，通过高速旋转获得离心加速度Ng来模拟高重力场，达到预设离心加速度Ng后通过离心振动台系统加载地震荷载，以准确的模拟原位工程场地受地震荷载作用的动力特性和失效机制。借助土工离心机系统的高速旋转可1:1有效复现与水平工程场地应力水平相同的应力场，在高离心场条件下施加压缩地震荷载，从而使原型的动力性状或物理力学现象得以再现。

需要说明的是，在进行动力离心液化试验时所使用的珊瑚土可以为港口珊瑚土试样。

步骤S102、对所述实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理，得到累积孔隙水压力变化量数据。

本实施例以珊瑚土的动力离心液化试验得到的实测动态孔隙水压力数据为参考依据，采用上包络线法处理实测动态孔隙水压力数据，得到累积孔隙水压力变化量数据。

步骤S103、对所述实测加速度数据进行反演处理，得到循环动剪应力数据。

本实施例以珊瑚土的动力离心液化试验得到的实测加速度数据为参考依据，采用反演处理法处理实测加速度数据，得到循环动剪应力数据。

步骤S104、基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型。

动态孔压增量模型重点考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素。本实施例中，影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素包括：土体有效应力、土体固结比、土体动剪应力和振动荷载循环周数N，N为正整数，综合各个影响因素之间的耦合关系，结合动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到初始珊瑚土动态孔压增量模型。

步骤S105、将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型。

本实施例通过对初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，确定各待定系数的取值范围，从而构建得到最终的珊瑚土动态孔压增量模型。

综上可知，本发明公开了一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理方法，模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据，对实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理得到累积孔隙水压力变化量数据，对实测加速度数据进行反演处理得到循环动剪应力数据，在基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型后，将累积孔隙水压力变化量数据和循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到最终的珊瑚土动态孔压增量模型。本发明通过模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，并综合考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到了适用于珊瑚土工程场地的珊瑚土动态孔压增量模型。

为进一步优化上述实施例，步骤S101具体可以包括：

基于选取的港口珊瑚土试样，构建不同土层深度和密实度的水平工程场地土体模型，并在不同土层深度布设孔隙水压计和加速度计；

向所述水平工程场地土体模型输入N周等幅循环规则振动荷载，进行所述动力离心液化试验，获得所述实测动态孔隙水压力数据和所述实测加速度数据，N为正整数。

具体的，1、试验装置与传感器

本次构建的新珊瑚土动态孔压增量模型与数据处理方法所采用的数据全部来源于珊瑚土动力离心液化试验。其中，动力离心试验采用工力所的大型离心机振动台系统，其中，离心机系统有效半径5.0m，离心振动台系统最大振动加速度30g，最大离心加速度50g。试验选用层状剪切模型箱，用于制备模拟水平工程场地模型，离心加速度50g条件下，可模拟水平工程场地尺寸为60m(长)×25m(宽)×30(高)m。本次试验还选用了工力所自研DSP-II孔隙水压计，量程0～700kPa，以获取实测孔隙水压力数据；加速度计型号为PCB-352M54，量程0～100g，以获取实测加速度数据。

2、砂土试样与模型制备

(1)本次土体试样选用某港口珊瑚土，制备土体模型，其级配曲线如图2所示，某港口珊瑚土基本物理参数如下：比重G

3、传感器布设与测试方案

基于动力离心液化试验，以自主研发DSP-II孔隙水压计的实测动态孔隙水压力数据，结合加速度计反演分析所得循环动剪应力数据，构建适于非均等固结条件下的珊瑚土动态孔压增量模型，模型水平场地布设方案，如图3所示，在模型箱中心处不同深度布设7组传感器，每组包含1支孔隙水压计(D1～D7)及1支加速度计(AH1～AH7)。离心加速度50g下各传感器沿土层深度，依次对应原型深度为Z

4、施加振动荷载(为获取实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据)

在离心加速度50g下，施加原型振动荷载0.1g、0.3g等幅N＝16周循环振动荷载，如图4所示。以获取不同深度和密实度的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据。

为了更好说明一种基于动力离心试验构建的孔隙水压力增量模型的准确性和适用性，选用某港口珊瑚土，输入0.1g和0.3g等幅N＝16周循环振动荷载(土体密实度D

图5为所示的不同振动荷载、N＝16周循环振动荷载条件下不同液化土层、相对密实度D

为进一步优化上述实施例，步骤S104具体可以包括：

当影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素包括：土体有效应力、土体固结比、土体循环动剪应力和振动荷载循环周数四个因素时，基于土体有效应力、土体固结比、土体循环动剪应力和振动荷载循环周数四个因素之间的耦合关系，并设置动态孔压增量模型边界限制条件，得到初始珊瑚土动态孔压增量模型的表达式如下：

式中，Δu

(ρ-1)*g*Z

1-(k

表示土体循环动剪应力项边界限制条件，|τ

表示振动荷载循环周数项边界限制条件，N表示等效振动循环荷载的次数，N为正整数；

c、b、k

其中，第N周振动荷载循环荷载结束或第N+1周循环荷载初始动态孔隙水压力值u

u

该公式可以表达动态孔隙水压力增量变化过程。

其中，(1)土体有效应力项设置边界限制条件归结表达式为：

f(σ′)＝(ρ-1)*g*ΔZ

上述公式可用于动态孔隙水压力初始增长过程u

有效应力项边界限制范围为：0＜f(σ′)≤σ'，如图6所示。

(2)将土体固结比项设置边界限制条件归结表达式为：

f(k

单次模拟试验中固结比k

土体固结比项边界限制范围为：0＜f(σ′)≤σ'，如图7所示。

(3)将循环动剪应力项边界限制条件归结表达式为：

用于表征土体动剪切应力的强度(无量纲)，式中|τ

土体循环动剪应力项边界限制范围为：

(4)将振动荷载循环周数项边界限制条件归结表达式为：

式中b为待定常数(b＞0)，N为第N次等效振动循环荷载(N为正整数，1、2、3…)。

振动荷载循环周数项边界限制范围为：0＜f(N)≤1，如图9所示。

因此，可将上述构建的初始珊瑚土动态孔压增量模型的表达式简化为如下表达式：

f(k

为进一步优化上述实施例，步骤S103具体可以包括：

根据如下公式得到循环动剪应力数据；

式中，τ

具体的，通过获得实测加速度数据，对其反演处理得到循环动剪应力τ

为进一步优化上述实施例，步骤S102具体可以包括：

基于动剪应力曲线确定各个循环周数对应的实测动态孔隙水压力数据，并采用所述上包络线法对动态孔隙水压力发展过程进行数据选取，得到所述累积孔隙水压力变化量数据。

具体的，动态孔隙水压力数据处理方法对动态孔压增量模型的构建具有重要影响，结合动剪应力曲线确定循环周数N＝1、2、3、4……对应的纵轴位置(实测动态孔隙水压力数据)，及“上包络线法”方法对土体动态孔隙水压力发展过程进行数据选取，即第N周循环动剪应力结束纵轴延伸虚线与外包络线的交点——获取的累计孔压数据点，如图12所示。

需要特别说明的是，在实际应用中，步骤S105实际上是拟合得到初始珊瑚土动态孔压增量模型的表达式中待定常系数c、b、k

(1)确定待定常系数c

为进一步优化上述实施例，步骤S105具体可以包括：

将累积孔隙水压力变化量数据和循环动剪应力数据作为初始数据，依次求得不同深度相对密实度50％的中密砂在动态孔压增长阶段下循环周数N条件下孔压增量比与循环动剪应力比的关系；

基于所述初始珊瑚土动态孔压增量模型对所述孔压增量比与所述循环动剪应力比的关系表达式进行简化，得到第一简化关系表达式；

采用所述对数处理法对所述第一简化关系表达式两侧同时取对数得到第一目标关系表达式；

对所述第一目标关系表达式采用所述最小二乘法拟合孔压增量比与动剪应力比得到第一线性关系曲线；

将所述第一线性关系曲线的斜率确定为所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数c。

具体的，对动力离心试验液化层实测数据进行处理，依次求得不同深度、相对密实度50％的中密砂在动态孔压增长阶段下循环周数N条件下孔压增量比

f(k

采用对数处理法对第一简化关系表达式两侧同时取对数得到第一目标关系表达式，如下：

上述公式可按照一次函数解析式进行数据处理。

对第一目标关系表达式采用最小二乘法拟合孔压增量比与动剪应力比得到第一线性关系曲线，将所述第一线性关系曲线的斜率确定为所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数c。

鉴于孔压增量比

(2)确定待定常系数b

为进一步优化上述实施例，步骤S105具体可以包括：

将累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，依次求得不同深度相对密实度50％的中密砂在动态孔压增长阶段下循环周数N条件下孔压增量比与循环周数N的关系；

基于所述初始珊瑚土动态孔压增量模型对所述孔压增量比与循环周数N的关系表达式进行简化，得到第二简化关系表达式；

采用所述对数处理法对所述第二简化关系表达式两侧同时取对数得到第二目标关系表达式；

对所述第二目标关系表达式采用最小二乘法拟合孔压增量比与循环周数得到第二线性关系曲线；

将所述第二线性关系曲线的斜率的相反数确定为所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数b。

具体的，对动力离心试验液化层实测数据进行处理，依次求得不同深度、相对密实度50％的中密砂在动态孔压增长阶段下循环周数N条件下孔压增量比

f(k

采用对数处理法对第二简化关系表达式两侧同时取对数得到第二目标关系表达式，如下：

上述公式可按照一次函数解析式进行数据处理。

而后通过最小二乘法拟合孔压增量比与循环周数可获得第二线性关系曲线，将所述第二线性关系曲线的斜率的相反数确定为初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数b。

将不同土层深度的珊瑚土的孔压增量比与循环周数N的关系绘制于图14，由图14可计算出拟合曲线为

(3)确定待定常系数k

为进一步优化上述实施例，步骤S105具体可以包括：

将累积孔隙水压力变化量数据和循环动剪应力数据作为初始数据，依次求得同一深度、不同固结比、密实度珊瑚土在动态孔压增长阶段下孔压增量比与土体固结比限制项的关系；

基于所述初始珊瑚土动态孔压增量模型对孔压增量与土体固结比项的关系表达式进行简化，得到第三简化关系表达式和第四简化关系表达式；

采用所述对数处理法对所述第三简化关系表达式和所述第四简化关系表达式同时取对数得到第三目标关系表达式和第四目标关系表达式；

将所述第三目标关系表达式和所述第四目标关系表达式采用相减法得到所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定常系数k

具体的，在已获得常系数c＝2.87、b＝1.68条件下，对动力离心试验液化层实测数据进行处理，再次依次求得同一深度、不同固结比、密实度珊瑚土在动态孔压增长阶段下孔压增量比

N＝1时，中密砂D

简化为

N＝1时，密实砂D

简化为

根据上述公式，采用动力离心试验可液化层实测数据，可得到C

k

通过“对数处理法”对上述两个简化公式同时取对数可得：

{ln(8.0)＝ln(k

{ln(4.2)＝ln(k

再将两个简化公式通过“相减法”可得：

ln(4.9)-ln(2.9)＝k

再将两个简化公式k

将确定的待定常系数c、b、k

u

为进一步优化上述实施例，在步骤S105之后，构建方法还可以包括：

将等幅循环振动荷载输入至珊瑚土动态孔压增量模型，得到珊瑚土的动态孔隙水压力增长情况计算数据；

将动态孔隙水压力增长情况计算数据与动态孔隙水压力增长情况实测数据进行对比，得到对比结果；

基于对比结果验证珊瑚土动态孔压增量模型的适用性与精准性。

举例说明，选用某港口珊瑚土，输入0.1g和0.3g等幅N＝16周循环振动荷载(土体密实度D

需要说明的是，孔压比称为液化阈值，是动态孔隙水压力与初始有效应力比值。

基于上述论述可知，本发明构建的珊瑚土动态孔压增量模型，可提高不同振动荷载、土层深度等条件下预测可收敛珊瑚土工程场地的动态孔隙水压力时程、液化阈值的准确性。

在实际应用中，利用构建得到的珊瑚土动态孔压增量模型即可预测水平工程场地饱和土体动态孔隙水压力发展过程。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理系统。

参见图17，本发明实施例公开的一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理系统的结构示意图，数据处理系统包括：

实测数据获取单元201，用于模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据；

其中，动力离心液化试验指的是将相似律1：N倍的缩尺模型放置于在旋转的离心机振动台系统中，通过高速旋转获得离心加速度Ng来模拟高重力场，达到预设离心加速度Ng后通过离心振动台系统加载地震荷载，以准确的模拟原位工程场地受地震荷载作用的动力特性和失效机制。借助土工离心机系统的高速旋转可1:1有效复现与水平工程场地应力水平相同的应力场，在高离心场条件下施加压缩地震荷载，从而使原型的动力性状或物理力学现象得以再现。

需要说明的是，在进行动力离心液化试验时所使用的珊瑚土可以为港口珊瑚土试样。

包络线法处理单元202，用于对所述实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理，得到累积孔隙水压力变化量数据；

本实施例以珊瑚土的动力离心液化试验得到的实测动态孔隙水压力数据为参考依据，采用上包络线法处理实测动态孔隙水压力数据，得到累积孔隙水压力变化量数据。

反演处理单元203，用于对所述实测加速度数据进行反演处理，得到循环动剪应力数据；

本实施例以珊瑚土的动力离心液化试验得到的实测加速度数据为参考依据，采用反演处理法处理实测加速度数据，得到循环动剪应力数据。

模型构建单元204，用于基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型；

动态孔压增量模型重点考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素。本实施例中，影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素包括：土体有效应力、土体固结比、土体动剪应力和振动荷载循环周数N，N为正整数，综合各个影响因素之间的耦合关系，结合动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到初始珊瑚土动态孔压增量模型。

系数拟合单元205，用于将所述累积孔隙水压力变化量数据和所述循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对所述初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到珊瑚土动态孔压增量模型

本实施例通过对初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，确定各个待定系数的取值范围，从而构建得到最终的珊瑚土动态孔压增量模型。

综上可知，本发明公开了一种珊瑚土动态孔压增量模型数据处理系统，模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，获得土体的实测动态孔隙水压力数据和实测加速度数据，对实测动态孔隙水压力数据采用上包络线法处理得到累积孔隙水压力变化量数据，对实测加速度数据进行反演处理得到循环动剪应力数据，在基于影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建初始珊瑚土动态孔压增量模型后，将累积孔隙水压力变化量数据和循环动剪应力数据作为初始数据，采用最小二乘法和对数处理法对初始珊瑚土动态孔压增量模型中的待定系数进行拟合，得到最终的珊瑚土动态孔压增量模型。本发明通过模拟珊瑚土真实场地条件的动力离心液化试验，并综合考虑影响液化触发条件下动态孔隙水压力发展的关键因素和动态孔压增量模型边界限制条件，构建得到了适用于珊瑚土工程场地的珊瑚土动态孔压增量模型。

需要特别说明的是，珊瑚土动态孔压增量模型数据处理系统实施例中，各个组成部分实测数据获取单元201、包络线法处理单元202、反演处理单元203、模型构建单元204和系数拟合单元205的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。