1.一种可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,所述系统包括:循环应力比场分析单元、超孔压比演化分析单元和应力耦合修正单元;所述循环应力比场分析单元,用于在确定场地设计地震事件之后,采集场地的地震参数,利用深度折减关系生成循环应力比场;所述超孔压比演化分析单元,用于根据循环应力比场,对各深度在各时间点实时积分剪切应力与剪切应变,得到累积剪切应变能密度,并将累积剪切应变能密度与临界循环剪应变进行对比,推断超孔压比,建立超孔压比随时间与深度的演化关系;所述应力耦合修正单元,用于基于超孔压比更新有效竖向应力值,并按照剪切波速与超孔压比的耦合关系同步修正剪切模量,将所修正的剪切模量反馈至超孔压比演化分析单元。
2.如权利要求1所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,所述系统还包括:减灾效能评估单元,用于将超孔压比使用排水改良参数与致密化参数进行修正,得到修正超孔压比;在场地设计地震事件结束后,沿地基厚度积分修正超孔压比、压缩指数及原始孔隙比,计算震后地表沉降量,并据此评估减灾效能;排水改良参数包括:水平渗透系数、等效排水路径长度和排水结构布设半距;致密化参数包括:初始孔隙比、压缩指数和加固结构间距。
3.如权利要求2所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,地震参数包括:峰值水平加速度、总竖向应力、初始有效竖向应力和剪切波速。
4.如权利要求3所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,循环应力比场分析单元的具体执行过程包括:采集地设计地震事件下场地的峰值水平加速度;沿深度方向获取总竖向应力与初始有效竖向应力;所述总竖向应力通过地基饱和单位重与相应深度的乘积获得,所述初始有效竖向应力通过从总竖向应力中扣除初始孔隙水压力获得;沿同一深度方向获取剪切波速;针对任意给定深度,将峰值水平加速度与重力加速度的比值、总竖向应力与初始有效竖向应力的比值以及深度折减系数相互组合以计算循环应力比,将所有深度对应的循环应力比组成的结果作为循环应力比场。
5.如权利要求4所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,超孔压比演化分析单元的具体执行过程包括:根据循环应力比场,计算场地设计地震事件期间不同深度的剪切应力与剪切应变随时间变化的累积剪切应变能密度;然后利用初始有效竖向应力以及触发液化所需的临界剪切应变值,通过累积剪切应变能密度确定超孔压比的实时增长趋势,具体包括:在设计地震事件开始阶段,超孔压比随累积剪切应变能密度的增加而逐渐升高,直至逼近初始有效竖向应力所定义的临界能量阈值时,超孔压比趋近于极限状态;最后获得随设计地震事件持续时间增长的超孔压比在不同深度的分布结果,得到超孔压比分布。
6.如权利要求5所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,应力耦合修正单元的具体执行过程包括:根据超孔压比,在各深度处将超孔压比从对应的初始有效竖向应力中扣减,得到同一深度处的实时有效竖向应力;依据剪切模量与实时有效竖向应力之间的确定性对应关系,结合该深度处的湿密度和现场原始剪切波速测试值,对剪切模量进行同步修正;随后,利用修正后的剪切模量与实时有效竖向应力,重新计算循环剪应力,并将该循环剪应力与实时剪切应变的乘积累加到同一时间步的累积剪切应变能密度中,以作为下一时间步超孔压比演化的输入;上述过程以预设时间步长在设计地震事件期间循环执行,从而获得有效竖向应力与剪切模量随时间和深度的耦合退化历程。
7.如权利要求6所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,对剪切模量进行修正时,修正后的剪切模量与修正前的剪切模量的差值的绝对值不低于该深度的饱和土体的残余剪切刚度下限值;残余剪切刚度下限值依据实测剪切波速与标准残余剪切模量比表确定;此外,若耦合退化历程中任一深度处的剪切模量下降速率超过设定的临界退化阈值,将自动触发预警标识机制,并对超孔压比演化分析单元的输入路径进行冻结,防止非物理性失稳反馈在下一时间步级联扩散。
8.如权利要求7所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,减灾效能评估单元结合得到的实时有效竖向应力与剪切模量耦合退化历程,确定设计地震事件结束时各深度处的剩余超孔压比;根据压缩指数与初始孔隙比,对剩余超孔压比进行体积重新固结分析,积分计算得到地基厚度范围内的震后地表沉降量;将震后地表沉降量与沉降限值进行对比,若震后地表沉降量满足沉降限值,则判定减灾效能达标,结束模拟,否则判定减灾效能未达标。
9.如权利要求8所述的可液化地基的抗震减灾模拟系统,其特征在于,减灾效能评估单元确定设计地震事件结束时各深度处的剩余超孔压比的过程包括:调用应力耦合修正单元在设计地震事件整个持续时间内所输出的有效竖向应力与剪切模量随时间和深度的耦合退化历程,提取设计地震事件结束时的各深度有效竖向应力值;然后,将设计地震事件前的初始有效竖向应力值与设计地震事件结束时的实时有效竖向应力值在同一深度处进行比较,计算两者之间的应力差值;依据超孔压比的物理定义,将应力差值作为该深度处在地震作用结束时的剩余超孔压比,表示在未发生完全排水或固结的情况下,由地震引发的土体结构破坏与剪切变形所残留的超孔隙水压力,反映了地震荷载作用下地基土体的动态响应结果。