(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111337922.8 (22)申请日 2021.11.12 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114036797 A (43)申请公布日 2022.02.11 (73)专利权人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 贾永刚　李正辉　胡聪　朱超祁　 薛凉　刘汉露　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 张贵宾 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 1073918 86 A,2017.1 1.24 李明辉.海底边坡地震响应分析. 《中国优秀 博硕士学位 论文全文数据库(硕士)基础科 学 辑》 .2021,(第0 3期), 审查员 盖俊静 (54)发明名称 一种海底曲面坡地震动力响应 计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种海底曲面坡地震动力响 应计算方法,根据海底斜坡真实几何形态， 概化 出海底斜坡几何模型； 在此基础上， 根据斜坡在 震前和震中的运动状态， 推导得出计算公式。 通 过本发明的技术方案， 本方法能海底 斜坡实际几 何形态， 并且考虑了初始剪切应力比对沉积物土 动力学性质的影 响， 能反映真实海底 斜坡在地震 作用下不同部位的位移差异， 并且 具有计算耗时 短的优势， 可 实际用于真实海底 斜坡在地震作用 下的动力响应 计算和稳定性评价。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 114036797 B 2022.07.26 CN 114036797 B 1.一种海底曲面坡地震动力响应计算方法， 其特征在于,根据海底斜坡真实几何形态， 概化出海底斜坡几何模型； 在此基础上， 根据斜坡在震 前和震中的运动状态， 推导得出计算 公式， 具体包括以下步骤： S1： 构建计算任务的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程如下：   式 （6） ； 式中 为静止剪切应力， 为地震中剪切带内动剪切应力， 为斜坡倾角， 为地震加 速度； 为滑体相对基岩的位移， 为滑体侧压缩 模量， h为滑体垂直厚度， 为滑体密度； 步骤S1的具体推导过程如下： 在地震前， 海底斜坡处于静止状态， 斜坡单元受力状态满 足力矩平衡原理， 为海底斜坡初始静止侧压力； 为静止剪切应力； 为斜坡曲率半径； 为剪切带长度； 为斜坡倾角； 为滑体垂直厚度， 并满足 ； 为滑体浮重度， 计算式如 式 （1） 所示：    式 （1） 在地震过程中， 海底斜坡运动满足角动量守恒原理， 为地震作用增加的侧压力； 为 地震中剪切带内动剪切应力； 为地震加速度； 为滑体相对基岩的位移；  式 （2） 为角动量变化 率， 可表示 为：   式 （3） 假设地震作用过程中， 滑体单 元间压缩和拉伸满足胡克定律， 可表示为：       式 （4） 为滑体侧压缩 模量； 满足下式：       式 （5） 将式 （2） 减式 （1） ， 并将式 （3） 至式 （5） 代入， 可得步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动 学控制方程的式 （6） ； 步骤S1中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的边界条件为：        式 （7） 式 （7） 中 表示坐标 处， 在 时刻滑体相对基岩的位移； 表示坐标 处，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114036797 B 2在 时刻滑体相对基岩的加速度； ， ； ， 为海底斜坡水平长 度,  为设定的距离步长； ， 为地震持续时长,   为设定的时间步长； 为边界点处在 时刻滑体相对基岩的位移 S2： 将利用有限差分法， 将步骤S1中构建的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程离 散， 得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离 散化格式如下： 式 （8） ， 式 （8） 中 ， ； ， ； ， 为海底斜坡水平长度,   为设定的距离步长； ， 为地震 持续时长,   为设定的时间步长； S3： 采用SIMP PLE DSS模型描述剪切带土动力学本构关系， 并获取 该模型参数； S4： 采用指数函数描述海底斜坡几何形态， 建立 斜坡几何模型， 如表示下：        式 （9） 为斜坡最陡处坡度， H为半坡高； S5： 获取计算任务中所需的滑体 基本物理力学指标； S6： 选取拟研究的地震时程曲线， 并将该地震时程数据文件保存为txt格式； S7： 利用MATLAB软件编写程序， 输入计算 参数值， 读取地震时程数据； S8： 计算边界点地震动力响应； 通过设置 ， 为斜坡最陡处坡度， 即可得到边界 点地震响应 ， 为边界点处在 时刻滑体相对基岩的位移； S9： 将边界点 地震动力响应 计算结果作为 边界条件， 计算海底斜坡地震动力响应。 2.根据权利要求1所述的一种 海底曲面坡地震动力响应计算方法,其特征在于,所述步 骤S2中的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式是通过利用有限差 分法， 结 合式 （7） 得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离 散化格式。 3.根据权利要求1所述的一种 海底曲面坡地震动力响应计算方法,其特征在于,所述步 骤S3中所述SIMPPLE  DSS模型为基于有效应力原理的土动力本构模型， 能考虑初始剪切应 力比对沉积物土动力学性质的影响， 能够描述循环加载过程中塑性剪切应变和超孔隙水压 力累积过程， 所述SIMPPLE  DSS模型共含有7个参数， 分别为 、 、 、 、 、 、 ， 为控 制灵敏度， 为控制不排水强度， 为描述有效应力 包络线, 为控制小应变剪切模量， 为控制单调剪切应力 ‑应变曲线， 为控制循环加载有效应力 路径， 为控制循环加载剪切 刚度。 4.根据权利要求1所述的一种 海底曲面坡地震动力响应计算方法,其特征在于,所述步权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114036797 B 3