土动力学与岩土地震工程(杜修力)
地震工程中的土壤动力学研究与应用
地震工程中的土壤动力学研究与应用地震是一种自然灾害，常常给人们的生命和财产带来巨大损失。
为了减轻地震带来的破坏，地震工程中的土壤动力学研究与应用变得极为重要。
土壤动力学是研究土壤在地震作用下产生的变形、应力和动力特性的科学分支，通过对土壤动力学的研究，我们能够了解土壤的力学性质，为地震风险评估、抗震设计、地震灾害预防等提供科学依据。
本文将重点介绍土壤动力学相关的研究和应用。
一、土壤动力学的研究方法土壤动力学的研究方法主要包括现场观测、试验研究和数值模拟。
现场观测是观察地震发生后土壤的变形和应力变化，通过这些观测可以获得地震波传播和反射的信息，了解土壤在地震作用下的响应。
试验研究则是在实验室中进行，通过模拟地震作用下的土壤行为，如压缩试验、剪切试验等，获得土壤的力学参数。
数值模拟则是运用计算机进行模拟，通过建立合理的数学模型，模拟地震对土壤的影响，预测地震灾害。
二、土壤动力学的重要性1.抗震设计：土壤动力学的研究为地震抗震设计提供了重要的理论支持。
通过对土壤动力学的研究，可以了解不同类型土壤的动力特性，为结构抗震设计提供合理的地基参数和抗震设计规范。
2.地震风险评估：了解土壤的动力学特性有助于评估地震灾害的潜在风险。
通过对土壤动力学的研究，可以确定地震波在不同土壤条件下的传播规律，评估地震灾害的可能程度，为地震灾害预防和减灾提供科学依据。
3.地震灾害预测：土壤动力学的研究有助于预测地震灾害的发生概率和程度。
通过对土壤动力学的研究，可以了解土壤的变形和应力特性，预测地震发生时土壤的行为，为灾害的发生和扩大提前做好准备。
4.工程施工：土壤动力学的研究对工程施工也有一定的指导意义。
通过对土壤动力学的研究，可以确定土壤的力学参数，为工程设计提供科学依据，同时也可以预测地震作用下土壤的变形和应力分布，指导工程施工过程中的土壤处理和加固设计。
三、土壤动力学的应用实例1.基于土壤动力学的地震设计：土壤动力学的研究为抗震设计提供了科学基础。
土动力学与岩土地震工程
土动力学与岩土地震工程刘汉龙（河海大学岩土工程研究所，南京２１００９８）摘要综述了目前国内外土动力学与岩土地震工程方面的研究进展，包括土体动力特性与本构关系、土体抗震反应分析、土体动力测试、土体液化、土体地震永久变形以及专题土动力学研究等内容．对各种方法的优缺点进行了比较和评述。
最后阐述了今后有待进一步研究的方向。
关键词土动力学；岩土地震工程；动本构关系；戋乏匕；永久变形；抗震分析；动力测试１前言１９６１年我国岩土学科创始人黄文熙先生率先发表有关饱和砂土地基及土坡液化稳定分析成果…，标志着土动力学这门学科在我国的兴起。
土动力学是研究地震、波浪及机器基础振动等各种动荷载作用下土体的动变形、动强度和稳定性的一门学科。
岩土地震工程则是由土动力学、地震工程学、结构动力学等学科交叉综合形成的新学科。
１９６４年日本新泻地震、１９７１年美国圣费尔南多地震和１９７６年我国唐山地震等许多实践课题促进了这门学科的发展，１９９５年日本神户大地震等使土动力学的研究达到了一个新的高潮。
近年来，在世界范围内相继发生了许多强烈地震．如２００２年３月台湾７．１级地震、２００３年２月新疆伽师６．８级大地震、２００３年５月土耳其发生的６．４级大地震等给人民生命和物质财产造成极大损失，抗震减灾已成为全世界的共同关心的问题。
国际土动力学与岩土地震工程界目前正在开展一项重要工作，即由国际标准化组织（ＩＳＯ）发起编写的国际岩土工程抗震标准（ＳｅｉｓｍｉｃＡｃｔｉｏｎｓｏｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＷｏｒｋｓ），代码为１Ｓ０２３４６９，并于２００２年９月在英国召开了第一次专家组会议。
来自美国、日本、英国、中国等１１个国家的１４名专家出席了会议。
２００２年１２月、２００３年６月分别在比利时和意大利召开了研讨会议，目前该标准的修订稿已经完成，并送国际标准化组织总部审批，这将成为岩土工程抗震设计的一个重要指南。
本次会议收入本专题的论文共３０篇，内容涉及到土体动力特性、动力分析、振动液化、动力基础和地震波理论等，基本上反映了当前我国土动力学与岩土地震工程研究的现状和特点。
土动力学与岩土地震工程研究进展
土动力学与岩土地震工程研究进展摘要：研究表明，土动力学和岩土地震工程领域的课题具有独特的特点和研究方法。
通过对土的动力特性和本构理论的分析，以及对饱和土在动荷载作用下的液化情况的研究，我们可以更好地了解岩土体的地震变形和稳定性。
此外，通过数值分析方法和物理模型试验，我们还可以评估国内外研究的进展和发展趋势。
我们建议，应该重点研究这些学科的前沿和关键科学问题，希望能够对未来的科研工作产生启发。
关键词：土动力学；沿途地震；工程研究一、引言随着科学技术的进步，人们正在寻求更有效的解决方案，以减少液化灾害的影响。
为了应对这种情况，人们正在寻找一种新的技术，它能够更好地监测并提供预警信息，并且能够更有效地避免因为破坏性大地震而导致的损失。
研究结果表明，土动力学和岩土地震工程领域的研究具有独特的特征，并且拥有多种有效的研究方法。
经过深入的研究，我们发现，土壤的动态行为和结构特征，以及饱和土在受到外力影响时的液化状态，都有助于我们更加清楚地认识和掌握岩土体的地震变形和稳定性。
此外，通过数值分析方法和物理模型试验，我们还可以评估国内外研究的进展和发展趋势[1]。
为了更好地推动未来的科学研究，我们强烈建议将精力投入到探索最新的、最具挑战性的领域，以期获得更多的成果。
研究的对象非常复杂，不仅仅局限于岩土体，而且还涉及到它们内部的结构和它们之间的动态相互作用。
研究结果表明，土动力学和岩土地震工程领域的研究具有独特的特征，并且拥有多种有效的研究方法。
经过深入的研究，我们发现，土壤的动态行为和结构特征，以及饱和土在受到外力影响时的液化状态，都有助于我们更加清楚地认识和掌握岩土体的地震变形和稳定性。
此外，通过数值分析方法和物理模型试验，我们还可以评估国内外研究的进展和发展趋势。
我们建议，应该重点研究这些学科的前沿和关键科学问题，希望能够对未来的科研工作产生启发。
研究的对象非常复杂，不仅仅局限于岩土体，而且还涉及到它们内部的结构和它们之间的动态相互作用。
土动力学与岩土地震工程共30页PPT
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
土动力学与岩土地震工程
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
近海重大交通工程地震破坏机理及全寿命性能设计与控制2011CB013600-G
项目名称：近海重大交通工程地震破坏机理及全寿命性能设计与控制首席科学家：杜修力北京工业大学起止年限：2011.11-2016.8依托部门：广东省科技厅中国地震局一、关键科学问题及研究内容（一）拟解决的关键科学问题本项申请以我国沿海已建、在建和规划建设的近海重大交通工程为研究对象，针对海域地震特殊的地震地质环境，围绕近海重大交通工程场地强地震动作用的规律和场地变形特征，分析地震、波浪和海流等共同作用下海水-海洋工程地质体-结构相互作用以及结构地震损伤破坏演化过程模拟等关键问题，通过对场地强地震动场、地震变形、局部破坏和失效以及近海重大交通工程结构地震破坏的模拟，结构抗震设计理论、抗震性能评价方法以及减震控制原理等应用基础理论与方法等问题的研究，揭示近海重大交通工程结构地震破坏机理，建立全寿命抗震性能评价与设计的理论与方法以及结构损伤非线性控制理论与方法，为我国近海重大交通工程建设提供科学理论和依据。
本项目要解决的关键问题是：我国陆地地震、近海域板内地震和板缘地震环境下的近海工程场地强地震动工程破坏性作用特征及空间分布规律，复杂近海工程场地的地震效应，近海重大交通工程结构的地震破坏机理、抗震性能、失效模式与减震控制等问题，具体的关键科学问题及其内涵归纳如下：关键科学问题1：海域复杂地震地质环境下近海工程场地地震动特性我国海域强震多分布于近海区，包括渤海和南黄海的强震集中且频度高的区域，泉州、南澳和琼州的强度高但频度低的区域。
邻近海岸陆地地震、近海域板内和板缘地震形成对近海工程场地影响的复杂地震环境。
滨海断裂带控制着海峡的地震活动和构造活动，也控制着海峡的形成和演化。
海峡地貌包括水下岸坡、谷坡和谷底，与海洋软土层和饱水裂隙岩体共同形成了复杂的近海场地工程地质环境。
因此，复杂的地震地质和工程地质环境成为控制近海工程场地地震动特性的关键因素。
同时，海洋软土层与海水的相互作用也是一个重要的影响因素。
关键科学问题内涵：通过对陆地地震、近海域板内地震和板缘地震产生的地震动尤其是地震动中、低频成份特点与衰减规律的研究，实现考虑不同地震环境的近海场地的地震动模拟；通过考虑地震作用下海水－海洋工程场地非线性动力相互作用效应，揭示深海沟地形、深厚海洋软土层、斜坡土层对工程场地地震动的影响规律；研究近海工程场地海洋土动力特性，获得其对地基液化、震陷、失稳等影响以及地震断层错动引起的海底场地大变形和破裂规律的认识。
建筑工程中的土动力学分析
建筑工程中的土动力学分析土动力学是土力学和岩土力学的分支学科，它研究土体在受到外界作用下的运动和变形规律。
建筑工程中，土动力学分析是非常重要的一项工作，它可以帮助工程师研究土体在施工和使用过程中的变形和破坏情况，为设计和施工提供科学依据。
土动力学的基本原理土体由多种不同颗粒组成，其内部结构呈现出一定的层次性和孔隙结构，这使得土体具有不均匀性和可压缩性。
在外界荷载作用下，土体发生变形，其中包括随着应力增加而逐渐增大的弹性变形和随着应力增大而突然增大的塑性变形（或称为破坏变形）。
土体的弹性模量和泊松比决定了其弹性变形的大小，而内摩擦角和黏聚力则决定了土体的塑性变形大小和破坏模式。
土动力学分析的目的建筑工程中，土动力学分析的目的主要包括以下几个方面：1、分析土体的强度特性以及土体在外界荷载作用下的受力性质。
通过研究这些性质，可以为工程设计提供参考，确定土工材料的可行性和使用范围。
2、分析土体的变形性质和特点，包括弹性变形和塑性变形。
通过研究这些变形性质和特点，可以为工程设计提供关键性的科学依据。
3、研究土体的潜在破坏机理和破坏模式，对建筑工程的安全性进行评估和预测。
通过了解土体破坏的特征和破坏过程，可以对工程施工过程进行监测和安全评估。
4、研究单元板塑性变形和破坏机理，为工程设计提供可靠性评估和优化方案。
建筑工程中的土动力学分析方法土动力学分析是建筑工程中的重要分析方法之一，其分析方法和工具有以下几种：1、有限元分析法这种方法是目前使用最广泛的一种分析方法，它能够同时考虑多个土体的力学特性和变形特性，并精确地分析土体在各个点上的应力和位移状态。
因此，它广泛应用于建筑工程中的地基设计、坡面稳定性分析、基础沉降预测和其他土工问题的分析。
2、数值模拟方法数值模拟方法是一种基于计算机的模拟方法，能够通过模拟土体受力变形的过程，精确描述其受力状态和变形状态。
与有限元分析法相似，数值模拟方法可以模拟土体在不同荷载作用下的变形规律，并预测土体可能的破坏情况。
土动力学与岩土地震工程研究进展
2011年8月 Rock and Soil Mechanics Aug. 2011收稿日期：2010-05-04基金项目：国家自然科学基金资助（No. 90715035，No. 50809001）。
第一作者简介：杜修力，男，1962年生，教授，主要从事岩土地震工程方面的研究。
E-mail: duxiuli@文章编号：1000－7598 (2011)增刊2－0010－11土动力学与岩土地震工程研究进展杜修力1, 2，路德春1, 2（1. 北京工业大学 建筑工程学院，北京 100124；2. 北京工业大学 城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124）摘 要：指出了土动力学与岩土地震工程领域课题的特点与研究方法，并从土的动力特性与本构理论、动荷载作用下饱和土的液化、岩土体的地震变形与稳定性分析、土与结构动力相互作用、数值分析方法、物理模型试验与技术6个方面评述了国内外研究进展与发展趋势，建议了应着重研究的学科前沿与关键科学问题，希望能对今后的科研工作有一定的启迪作用。
关 键 词：土动力学；岩土地震工程；本构模型；液化；边坡；土-结动力相互作用 中图分类号：TU 443 文献标识码：AAdvances in soil dynamics and geotechnical earthquake engineeringDU Xiu-li 1, 2, LU De-chun 1, 2（1. College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2. Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China ）Abstract: For the problems in soil dynamics and geotechnical earthquake engineering, their characteristics and methods for studying them are presented. The study advances and development trends are reviewed; and the frontiers and science problems required to study in this discipline are proposed, from the following six respects, i.e. the dynamic properties and constitutive theory of soil; the liquefaction of saturated soil under dynamic loading; the seismic deformation and stability analyses of soil-rock mass; the dynamic soil-structure interaction; the numerical analysis method; and the physical model test and technology. It hopes that this review can have a good effect on the future research works in this field.Key words: soil dynamics; geotechnical earthquake engineering; constitutive model; liquefaction; side slope; dynamic soil-structure interaction1 引 言土动力学和岩土地震工程是岩土工程学科的一个重要分支，围绕土木工程建设及可持续发展的国家需求，研究地震、爆炸、波浪、交通等各种动荷载作用下土体的变形与强度特性，以及土工建(构)筑物的抗震性能与灾变行为，发展重大工程灾变评价方法与控制技术，实现基础设施的安全服役。
岩土中结构动力反应的分解分析法
岩土中结构动力反应的分解分析法
田志敏;熊建国;杜修力
【期刊名称】《岩土工程学报》
【年(卷),期】1991(13)2
【摘要】一、基本原理和方法岩土中结构动力反应,以及局部非均匀场地或局部非规则地形对强震地面运动的影响分析(图1和图2所示),是防护工程和地震工程都特别关心的基本动力课题,必须从系统的输入,岩土—结构系统的特性以及系统的反应诸方面考虑,这里仅讨论系统反应的求解方法。
【总页数】7页(P82-88)
【关键词】动力反应;分解分析法;构筑物;地下
【作者】田志敏;熊建国;杜修力
【作者单位】洛阳市水利工程技术研究所;国家地震局工程力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TU452
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中国岩土地震工程与土动力学研究进展与实践
场调查结果，通过室内振动三轴试验证实了轻亚粘土液化的 兰民、张振中、王峻、李兰等（1997）通过现场调查和室内
可能性，提出了基于标准贯入试验击数的饱和轻亚粘土液化 动三轴试验，提出了饱和黄土液化的机理和基于动三轴试验
岩土地震工程学是研究与岩土工程有关的地震工 土动力学的第一发展阶段 ；第二次世界大战之后，
程问题的学科，也是岩土工程与地震工程、土动 随着原子能工业的发展和冷战带来的军备竞赛，
力学交叉而形成的一个新兴学科，主要研究内容 促使人们对核爆、爆炸作用下土动力学问题的研
包括在地震作用下土体的变形与强度特性，场地、 究，成为土动力学第二发展阶段 ；20 世纪 60 年
测预防、土的动力特性、场地地震反应计算与场地效应、城 桥梁等工程设施严重破坏，加之我国 20 世纪 60—70 年代
市地震小区划、重大工程地震安全性评价、特殊土地震工程 大震也引发了大量砂土液化震害（图 1）。这些震害实例促使
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城市与减灾 CITY AND DISASTER REDUCTION
（a）1964年日本新潟地震液化造成建筑物倾倒
活动规律，考察了灾情，绘制了地震烈度分布图，其中，对 求出发，对砂土液化机理、特性、评价方法和抗液化地基、
地震引发大规模黄土地震滑坡的特征与分布所进行的调查成 坝体加固方法开展了长期全面的研究，并进行了大量的工程
为确定地震烈度分布的重要依据之一。20 世纪 50 年代，我 实践，形成了我国的相关工程技术规范和标准，有效地降低
其成果于 1984 年发表在《关于饱和砂土液化机理和判别方 释了流动、硬化和剪胀的物理机制，在此基础上提出了一个
法的某些探讨》论文中。经过多年应用，该方法被国家标准 与传统弹塑性模型不同的本构模型。同时，液化地基处理与
《土动力学与基础抗震》有双语(修改)
《土动力学与基础抗震》课程教学大纲课程编号：031349 学分：2 总学时：32+13（0.75周）实验大纲执笔人：黄茂松大纲审核人：李镜培本课程配套实验课031157《土动力学实验》，0学分，13（0.75周）学时。
一、课程性质与目的《土动力学》是土木工程专业岩土工程课群组方向的专业课程，为限选课。
其主要教学目的为：让学生掌握土动力学基本理论（包括振动理论、波动理论）、土的动力特性、基础振动分析、桩基动力分析与振动测试、环境振动、土体的的地震反应、变形与稳定分析、砂土地震液化与抗液化加固以及土与基础测试的基本理论及实验技能。
本课程有双语教学。
二、课程基本要求使学生掌握振动理论、波动理论的基本方法，了解土的动力特性，掌握浅基础和桩基础振动分析方法并能够进行动力基础的设计，了解桩基础的常用动力测试方法，了解环境振动的一般知识，掌握土体地震反应、变形与稳定分析方法，了解砂土地震液化的基本概念及评价方法和抗液化处理措施。
掌握一些基本的实验方法如：表面波现场波速测试、钻孔现场波速测试、块体激振试验。
三、课程基本内容（一）绪论了解土动力学的必要性和重要性，了解土动力学的目的和要求，介绍土动力学的发展趋势。
（二）振动原理着重讲解集总参数系统的振动理论及其在土动力学中的应用。
（三）弹性介质中的应力波讲授杆件中的弹性波、无限弹性介质中的应力波以及弹性半空间中的应力波。
着重讲解杆件端部弹性应力波的反射、短杆的扭转振动以及瑞利波的传播理论等。
（四）土的动力特性讲授动力应力应变关系的基本力学模型，以及两类粘弹性模型包括等效线性模型和Masing型非线性模型，掌握影响小应变动剪切模量的主要因素。
（五）基础振动分析介绍基础振动分析的弹性半空间理论以及基础振动半空间理论的实用化，包括反力代入法、Lysmer比拟法等，了解埋置基础振动分析的一般知识。
（六）桩基动力分析与动力测试讲授桩基动刚度、阻尼及内力的确定方法和地震作用下的桩基计算方法，掌握桩基动力测试技术的基本知识，包括反射波法和稳态振动法测试桩的完整性。
2017中国地震局地球物理研究所考研专业介绍：岩土工程-新祥旭考研辅导
竞争力对比
复试参考书目 报名人数 录取人数 报录比及今年走势图 推免人数 专业排名 分数线及今年总分走势图 政治/科目一 外语/科目二 科目三 科目四
学科概况
专业培养目标 专业深度解析
就业方向
无
295 40 40 60 60 岩土工程是一级学科土木工程学下 的二级学科。本专业培养掌握各类 土木工程学科的基本理论和基本知 识，能在房屋建筑、地下建筑（含 矿井建筑）、道路、隧道、桥梁建 筑、水电站、港口及近海结构与设 施、给水排水和地基处理等领域从 事规划、设计、施工、管理和研究 工作的高级工程技术人才。 岩土工程专业硕士毕业生应具有以 下几方面的知识和能力： 1、具有较扎实的自然科学基础，了 解当代科学技术的主要方面和应用 前景； 2、掌握工程力学、流体力学、岩土 力学的基本理论，掌握工程规划与 选型、工程材料、结构分析与设 计、地基处理方面的基本知识，掌 握有关建筑机械、电工、工程测量 与试验、施工技术与组织等方面的 基本技术； 3、具有工程制图、计算机应用、主 要测试和试验仪器使用的基本能 力，具有综合应用各种手段（包括 外语工具）查询资料、获取信息的 初步能力； 4、了解土木工程主要法规； 5、具有进行工程设计、试验、施 工、管理和研究的初步能力。 就业前景： 随着近几年来我国经济的飞速发 展，城市化进程不断加大，以北京 为例，不断扩大覆盖面积的地铁线 路，不断拆了又盖的住宅小区等等 都是城市化发展的最直观的体现。 在这种情况下岩土工程专业的专业 知识就尤为重要。岩土工程主要研 究的是建筑工程、市政工程和交通 工程建设中的岩土工程问题。这正 是建设中必不可少的。所以其就业 领域很广，如房屋建筑基础、桥梁 及其他大型构筑物基础、岩土边坡 工程、路基工程、山地灾害防治工 程等。 不过由于岩土工程专业比较偏向于 研究，在真正的工程建设中还是有 较大的区别，所以如果岩土工程专
土动力学与岩土地震工程(杜修力)
报告人：杜修力
主要内容
一、前言 二、历史回顾、现状和发展趋势 土的动力特性和理论 工程场地及岩土工程的动力反应、稳定分析及震害预
测 动载作用下饱和土壤的液化 土与结构动力相互作用 岩土工程数值模拟方法 室内试验与现场监测技术 抗震设计理论和方法 新理论、新方法、新技术在岩土地震工程中的应用
❖ 地基及岩土结构的地震永久变形计算方法 滑动体位移分析法 整体变形分析法 真非线性分析法
❖ 工程场地及岩土工程的动力稳定性分析方法 拟静力法 基于地震反应分析的动力法
❖ 岩土工程抗震安全评价及震害预测
岩土工程非线性地震反应分析方法 基于地震永久变形的安全评价方法 岩土工程抗震稳定评价方法 多准则抗震安全评价方法（滑动破坏准则、永久变形破坏准则、 液化破坏准则以及断裂破坏准则等） 震害预测（人工智能、专家系统及新的信息处理技术）及防灾减 灾对策研究
研究主要内容：土的动力特性、液化、震陷等 主要问题：测量精度不高、控制方式和测量对象受到限制
土体动力本构 模型
粘弹性模 型 弹塑性模 型
等效线性模型
曼辛型非线性模型
多屈服面模型 边界面模型 多机构模型
▪ 土体动力本构研究中存在的主要问题
对本构模型中的参数研究不足 工程实用化模型研究不够 模型的针对性（区域和土类等）不强
复杂应力路径情况的研究不深入 针对土体破坏后不稳定段变形的本构理论缺乏
2. 工程场地及岩土工程的动力反应、稳定分
析及震害预测
❖ 工程场地及岩土工程的动力反应分析
▪ 分析模型
基于等价粘弹性模型的等效线性分析模型 基于（粘）弹塑性模型的真非线性分析模型 总应力地震反应分析模型 有效应力地震反应分析模型（分为排水和不排水两种） 单相介质模型 多相介质模型 确定性模型 非确定性模型
01-杜修力——不同加载速率下界面过渡区对混凝土破坏模式的影响
水利学报年月SHUILI XUEBAO 第卷第期文章编号：不同加载速率下界面过渡区对混凝土破坏模式的影响杜修力，揭鹏力，金 浏(北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124)摘 要：混凝土细观结构形式及其力学性能决定混凝土宏观力学性能及损伤破坏模式。
从细观角度出发，将混凝土看作由骨料、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料，建立了混凝土二维随机骨料有限元模型。
采用耦合材料应变率效应的塑性损伤本构模型来描述砂浆基质及界面过渡区的力学性能；认为骨料不产生损伤破坏，为弹性体。
对不同加载速率下双边缺口混凝土试件的拉伸破坏模式及混凝土梁动态弯拉破坏过程进行了数值研究，探讨了界面过渡区对混凝土破坏模式及宏观力学性能的影响。
数值结果表明当加载速率较小时，界面过渡区的力学性能对混凝土拉伸、弯拉破坏模式和宏观力学性能有显著的影响；而当加载速率很大时，如冲击载荷作用(名义应变率>50s-1)下混凝土动态拉伸破坏模式及混凝土梁弯拉破坏模式基本不受界面过渡区力学性能的影响。
因此，在对高速冲击、碰撞或爆炸下关于混凝土拉伸破坏的数值研究中可忽略界面过渡区的影响。
关键词：混凝土；细观尺度；加载速率；界面过渡区；动态破坏模式中图分类号：文献标识码：A1 研究背景混凝土本质上是一种典型的非均质复合材料，其破坏机制以及其宏观力学特性由其细观非均质性决定[1]。
混凝土微观/细观结构(Micro-/Meso- structure)实验和数值模拟结果均表明，混凝土中骨料和水泥石基体之间存在着物理力学性能截然不同的界面过渡区[2-7]。
近年来，大量的研究工作集中于探讨界面过渡区对混凝土破坏模式及宏观力学性能的研究，如Zhou和Hao[8]、Kim和Abu Al-Rub[9]、杜修力和金浏[10]等。
Guinea等[11]通过巴西圆盘试验和三点弯曲试验对界面对混凝土破坏机制的影响进行了研究。
Zhao 和Chen[12]基于骨料、砂浆基质和界面的弹性模量和泊松比，运用理论预测法得到了混凝土的有效弹性模量和泊松比。
介质品质因子的区域特性分析
丝2 !螋生士国壁±星茎查基金迨塞苤．【作者简介】白冰，男，1966年10月生，内蒙古人，1998年在武汉水利电力大学获得博士学位，现主要从事软土工程学及土动力学方面的研究。
介质品质因子的区域特性分析崔江余。
杜修力。
陈厚群。
(①北方交通大学土建学院。
100044；@中国水利水电乎学研究院抗震中心)摘要；本文对区域介质品质因子的特性进行了分析研究，利用收集到美国西部的强震观测资料将美国西部划分为两个小区进行反演确确定各个小区的品质因子，并与收集到了世界范围内几个大区域内的介质品质因子进行了分析比较。
关键词介质品质园子强震记录地震波衰减地震波的衰减通常有两个因素，即几何衰减和阻尼衰减(能量耗散)。
几何扩散衰减主要假定地震波按点源球形传播，地震波的能量或幅值将按距离(波传播面上一点至破裂单元的距离)的指数幂衰减，对给定的能量而言，随距离加大，波的能量颏度将按球面面积与距离的平方成反比的减少。
阻尼衰减主要的由于介质格料中能量的损耗而产生的，在地震波理论中。
习惯用区域介质品质因子Q来表示。
大量的研究表明，Q值是频率的强依赖函数。
在对地球介质Q值与频率关系的研究中尾波分析方法起着非常重要的作用。
,Ii(1969)认为，尾波的衰减是由吸收和散射两个因素制约的，提出近震尾波是由于介质的不均匀性而产生的反向散射波，近场记录的观测结果表明，对于台站与震源距离较近豹地震记录，其尾没的形状和持续亓与传播路和台站位置无关，这可解释为尾波是由于地球内部大量随机分布的介质不均匀挂所产生的反向散射波，是不均匀性的平均结果，代表菜种区域特性，因而通过研究近震尾波的衰减，就可以褥到该工域的衰减，就可以得至该区域的衰减因子。
尾波分析采用了统计学方法，而不是传统的确定性方法来考虑地震波振幅的衰减，由尾波振幅随进间的衰减趋势出发，计算不同频率时介质的Q值。
以前常用的方法则是通过测量近震体波记录实现的。
然面，体波的振螺和相位受地壳的局部非均匀性的影响很大，以致于使得到的结果具有相当大的离散性。
岩土力学考研专业课参考书目
岩土力学考研专业课参考书目
以下是一些岩土力学考研专业课的参考书目:
1. 《岩土工程勘察与设计基础》:戴仁德主编,中国地质大学出版社,2004年。
2. 《土力学》:吴德宝、王庆华主编,全国硕士研究生入学统一考试教材,中国地质大学出版社,2003年。
3. 《岩土力学基础》:陈汇群、王国祥主编,全国硕士研究生入学统一考试教材,中国地质大学出版社,2002年。
4. 《岩土工程分析基础》:谢永丰主编,全国硕士研究生入学统一考试教材,中国地质大学出版社,2001年。
5. 《土物理学》:李方、唐献林主编,全国硕士研究生入学统一考试教材,中国地质大学出版社,2000年。
6. 《土力学与岩土工程测试分析》:曹伯华、刘天祥主编,全国硕士研究生入学统一考试教材,中国地质大学出版社,1999年。
请注意,以上书籍仅供参考,具体考试内容可能因不同地区和不同学校而有所不同,建议考生根据自己的兴趣和实际情况选择适合的参考书目进行备考。
土动力学与土工抗震研究进展综述_刘汉龙
第45卷第4期2012年4月土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNALVol．45Apr．No．42012基金项目：国家杰出青年科学基金（50825901）作者简介：刘汉龙，博士，教授收稿日期：2011-12-09土动力学与土工抗震研究进展综述刘汉龙1，2（1．河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京210098；2．河海大学岩土工程科学研究所，江苏南京210098）摘要：综述当前国内外土动力学与土工抗震方面的研究进展，包括土体动力特性与本构关系、土工地震反应分析、土体动力测试、土体振动液化、土体地震永久变形、交通荷载作用下土体动力特性和土工抗震措施等内容。
对各种方法的优缺点进行比较和评述。
进一步阐述今后的研究方向。
关键词：土动力学；土工抗震；液化；本构关系中图分类号：TU375．4文献标识码：A文章编号：1000-131X （2012）04-0148-17A review of recent advances in soil dynamics andgeotechnical earthquake engineeringLiu Hanlong 1，2（1．The Key Laboratory of Geomechanics and Embankment Engineering of the Ministry of Education ，Hohai University ，Nanjing 210098，China ；2．Geotechnical Research Institute ，Hohai University ，Nanjing 210098，China ）Abstract ：In this paper ，the recent advances in soil dynamics and geotechnical earthquake are summarized including soil dynamic properties and constitutive relation ，geotechnical earthquake response analysis ，soil dynamic testing ，soil vibration liquefaction ，soil earthquake permanent deformation ，soil traffic loading properties ，geotechnical aseismic measures and etc．The advantages and disadvantages of each method are discussed and compared and further research topics are suggested．Keywords ：soil dynamics ；geotechnical earthquake ；liquefaction ；constitutive relation E-mail ：hliuhhu@163．com引言土动力学是土力学的一个分支，是研究动荷载作用下土的动变形、动强度和稳定性的一门学科。
软土动力学——学习地震知识
软土动力学——学习地震知识地震是一种地球自然现象，给人类社会造成了巨大的破坏和伤害。
为了更好地了解地震和减轻地震带来的灾害，学习地震知识变得异常重要。
软土动力学作为地震工程的重要组成部分，研究土壤在地震作用下的性质和行为，对于提高地震抗灾能力具有重要意义。
本文将介绍软土动力学的基本概念、研究内容及其在地震工程中的应用。
第一节：软土动力学的基本概念软土动力学是研究软土在地震时的动态响应和变形规律的学科。
软土是指具有较大含水量和较低强度的土壤，例如淤泥、湖泥等。
地震作用下，土壤会受到地震波的激励，产生变形，进而影响结构物的稳定性和安全性。
软土动力学的目标是研究土壤的动力特性，提供科学依据和方法来评估和预测地震对软土地区建筑物的影响。
第二节：软土动力学的研究内容软土动力学的研究内容主要包括以下几个方面：1. 地震波的传播和衰减：地震波是地震震源释放能量产生的弹性波动，在传播过程中会遇到土壤的衰减和反射。
研究土壤中地震波的传播规律可以了解地震波在软土中的衰减程度和波速变化，为地震工程的抗震设计提供依据。
2. 土壤的动态响应：地震波的传播会对土壤产生动态载荷，使土壤发生变形。
研究土壤的动态响应可以了解软土在地震作用下的应力、速度和位移变化规律，评估土壤的稳定性和变形特性，为地震区建筑物的抗震设计提供参考依据。
3. 土壤液化研究：在一些特定条件下，软土会失去强度，变为液态状态，这种现象称为土壤液化。
地震中的液化是导致建筑物倒塌和地面沉降的重要原因之一。
研究土壤液化的机理和影响因素，寻找减轻液化灾害的方法，对于地震区的防灾减灾具有重要意义。
第三节：软土动力学在地震工程中的应用软土动力学研究的成果在地震工程中有着广泛的应用。
以下是软土动力学在地震工程中的一些应用方面：1. 地震动力台网观测：通过布设地震动力台网，收集地震波数据，深入研究地震波在不同土层中的传播规律，为地震动力学研究提供数据基础。
2. 抗震设防标准制定：地震动力学的研究成果可以为抗震设防标准的制定提供依据，通过分析土壤动力响应，确定地震设计参数，提高建筑物的抗震能力。
土力学与岩土工程
岩土工程与土力学1，岩土工程的定义岩土工程又称土力工程学，大地工程学。
主要研究泥土构成物质的工程特性。
是欧美国家于20世纪60年代在土木实践中建立起来的一种新的技术体制。
岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础。
过程与地下工程问题，作为自己的研究对象，岩土工程师会研究从工地采集的泥土样本和岩石样本中的数据，然后计算工程上的建筑所需的格构。
同时，我们知道地上，地下和水中的各类工程统称土木工程。
土木工程中涉及岩石，土，地下，水中的部分称岩石工程。
2，岩土工程的内容《岩土工程基本术语标准》定义为：“土木工程中涉及岩石和土的利用、处理和改良的科学技术。
”中国大百科全书定义为：“土木工程的一个分支，以工程地质学、岩石力学、土力学与基础工程为理论基础，涉及岩石和土的利用、整治和改造的一门技术科学。
”也有专家定义为：“土木工程的一个分支，研究岩土体（包括其中的水）作为支承体、荷载、介质或材料，必要时对其改良或治理的一门工程技术。
”以上表述方法虽不完全一致，但主要方面是相似或相同的。
第一、岩土工程是土木工程的一个分支；第二、研究对象是岩石和土，包括岩土中的水；第三、是一门技术科学或工程技术。
岩土工程的实践性很强，从工程实践角度，包括下列范围：（1）岩土作为支承体房屋建筑、道路、桥梁、堆场、大型设备等等，都建造在岩土上，岩土作为地基，作为支承体，研究的主要问题是承载力和变形问题。
（2）岩土作为荷载或自承体边坡工程、基坑工程、露天矿等地面开挖，隧道、地下洞室等地下开挖，面临的是另一类稳定和变形问题。
这时，岩土体担任的角色, 既可能是荷载，也可能是自承体。
同时，地下水的控制常常具有举足轻重的影响。
（3）岩土作为材料填方工程，特别是大面积高填方、填海造陆，要用大量岩土作为材料；围堰、水坝、路堤等也用岩土为材料。
这些工程除了研究其稳定和变形外，岩土材料的选用和质量控制是主要问题。
（4）地质灾害的防治岩溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害，对工程构成严重威胁，防治工程必须针对具体条件和地质演化规律进行设计和施工。
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发展趋势
多耦合非线性有效应力动力分析理论和方法的研究 岩土工程损伤破坏全过程分析理论的研究 室内模型试验理论的研究
地基及岩土结构的地震永久变形计算方法 滑动体位移分析法 整体变形分析法 真非线性分析法 真非线性分析法 工程场地及岩土工程的动力稳定性分析方法 拟静力法 基于地震反应分析的动力法
岩土工程抗震安全评价及震害预测
5. 岩土工程数值模拟方法
连续介质力学方法 有限元法 有限差分法 边界元法 拉格郎日法 非连续介质力学方法 界面单元有限元法 刚体有限元法 块体理论 流形元法 离散元法 离散元法 无单元法 DDA、LDDA 、 散粒体方法
6. 室内试验与现场监测技术
岩土室内动力试验技术的发展
以动三轴、共振柱、单剪仪和扭转仪(中空) 以动三轴、共振柱、单剪仪和扭转仪(中空)为代表 研究主要内容：土的动力特性、液化、 研究主要内容：土的动力特性、液化、震陷等 主要问题：测量精度不高、 主要问题：测量精度不高、控制方式和测量对象受到限制 常规仪器的全面提升和一些新型设备（真三轴仪和离心机） 常规仪器的全面提升和一些新型设备（真三轴仪和离心机）逐渐被广泛 应用阶段 对土的受力状态模拟更加真实， 对土的受力状态模拟更加真实，自动化程度和精度更高。
3.动载作用下饱和土壤的液化
• • • • • • •
土壤液化机理研究现状及发展趋势 Casagrande（1936） 临界孔隙比 （ ） Casagrande （1975） 稳态抗剪强度 ） Seed & Lee (1966) 初始液化 Martin等（1975）根据室内试验结果，研究了饱和 等 ）根据室内试验结果， 砂土孔隙水压力增长的机理 门福录（ 门福录（1980）把液化区分为水力液化与剪切液化 ） 两种形式 Berrill J.B. & R.O. Davis（1985）、何广讷（1983、 ）、何广讷 （ ）、何广讷（ 、 1987）从能量的角度研究了砂土液化 ） 能量的角度研究了砂土液化 汪闻韶（ 汪闻韶（1993）把饱和液化土（砂土）的液化机理 ）把饱和液化土（砂土） 归纳为循环活动性、 归纳为循环活动性、流滑和砂沸三种类型
谢 谢！
岩土工程非线性地震反应分析方法 基于地震永久变形的安全评价方法 岩土工程抗震稳定评价方法 多准则抗震安全评价方法（滑动破坏准则、永久变形破坏准则、 多准则抗震安全评价方法（滑动破坏准则、永久变形破坏准则、 液化破坏准则以及断裂破坏准则等） 液化破坏准则以及断裂破坏准则等） 震害预测（人工智能、专家系统及新的信息处理技术） 震害预测（人工智能、专家系统及新的信息处理技术）及防灾减 灾对策研究
土体动力本构模型研究进展
等效线性模型 粘弹性模 型 曼辛型非线性模型 土体动力本构 模型 多屈服面模型 弹塑性模 型 边界面模型 多机构模型
土体动力本构研究中存在的主要问题
对本构模型中的参数研究不足 工程实用化模型研究不够 模型的针对性（区域和土类等） 模型的针对性（区域和土类等）不强 复杂应力路径情况的研究不深入 针对土体破坏后不稳定段变形的本构理论缺乏
土壤液化的判别和分析方法 • • • •
常用方法 经验法 动剪应力对比法 发展趋势 概率统计分析、 概率统计分析、随机振动理论和动力可靠性分析以及模糊数学理 论和人工神经网络、HHT技术等应用于地震液化的分析和判别中 技术等应用于地震液化的分析和判别中。 论和人工神经网络、HHT技术等应用于地震液化的分析和判别中。 两相介质理论的应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
土的动力特性的研究手段
以室内试验研究为主, 以室内试验研究为主,辅以一定的原型试验和震害分析
土的动力特性研究现有的发展水平
基础振动（小应变范围） 基础振动（小应变范围） 爆炸和冲击荷载（加荷速率和加荷时间） 爆炸和冲击荷载（加荷速率和加荷时间） 周期性荷载
土的动力特性研究中存在的主要问题
非饱和土的动力特性 土在大应变范围（>1%）的动力特性 土在大应变范围（ % 大应变范围 土在长期动力循环荷载作用下的动力特性
土的动力特性研究的发展趋势
土的动力理论研究
土的动力理论研究所包含的主要内容
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ 土的动力强度理论 土的动力稳定性理论 土的动力本构理论 动荷载作用下的孔压模式 动荷载作用下饱和砂土的液化理论 动荷载作用下饱和砂土的液化理论
土的动力本构理论的研究手段
基于试验数据的理论分析和建模 （粘）弹塑性理论模型 热力学原理和能量耗散模型
2）岩土工程抗震理论的动力模型试验对 岩土工程抗震理论的动力模型试验对 比验证
返 回
“十一.五”战略目标和重点方向（续1） 十一. 战略目标和重点方向（
岩土工程地震反应的多耦合非线性有效应力动 力分析理论和方法研究 （1 ） 非线性本构模型 、 孔压模式 、 地震残余变 1 非线性本构模型、 孔压模式、 模式研究 （ ） 模 、 理 地震动 研究 （ ） 动力 多耦合效应的非线性 理论 方法研究 （ ） 应力 土动力反应
土与结构动力相互作用的研究方法
研究方法： 研究方法： 原型观测 模型试验 数理方法 数理方法： 数理方法： 整体法 子结构法 频域法 时域法 集总参数法
存在的主要问题及发展趋势
数理模型 人工边界的处理 人工边界的处理 土体与结构的材料非线性 土体与结构的接触非线性 损伤破坏和大变形 土壤液化、震陷、 土壤液化、震陷、失稳后大变形对结构动力反应的影响 静、动组合作用分析模型 多相介质理论和方法的应用 不确定理论和方法的应用 常规炮航弹爆炸冲击作用下的地下工程抗爆问题 模型试验 模型试验 振动台试验 离心机模型试验 爆炸冲击模型试验
7. 抗震设计理论和方法
抗震设计理论和方法的发展 安全设计
静态、拟静态、反应谱、 静态、拟静态、反应谱、时程分析
性态设计 岩土工程抗震设计的内容
场地影响、地基承载力、场地液化、 场地影响、地基承载力、场地液化、震陷和边坡稳定以及特殊 岩土工程抗震设计
抗震设计理论和方法研究中的相关问题
土体的大变形影响分析、 失效问题）、 ）、安全监测 土体的大变形影响分析、场地影响 （失效问题）、安全监测 、 抗震措施
8. 新理论、新方法和新技术的应用 新理论、
新理论的发展及应用 • • • •
不确定性理论（地震作用和介质参数） 不确定性理论（地震作用和介质参数） 新本构理论、 新本构理论、新强度理论和稳定分析理论 耦合模型理论 复杂系统理论（临界自组织、分形等） 复杂系统理论（临界自组织、分形等）
新方法的发展及应用 新技术的发展及应用 • • •
2. 工程场地及岩土工程的动力反应、稳定分 工程场地及岩土工程的动力反应、
析及震害预测
工程场地及岩土工程的动力反应分析 分析模型
基于等价粘弹性模型的等效线性分析模型 基于（ 基于（粘）弹塑性模型的真非线性分析模型 总应力地震反应分析模型 有效应力地震反应分析模型（分为排水和不排水两种） 有效应力地震反应分析模型（分为排水和不排水两种） 单相介质模型 多相介质模型 确定性模型 非确定性模型
“十一.五”战略目标和重点方向 （续5） 十一. 岩土工程抗震减灾对策研究 研究各种抗震措施的针对性、可靠性、 （1）研究各种抗震措施的针对性、可靠性、 经济性和作用机理 （2）提出合理的抗震加固方法和措施 （3）研究抗震减灾对策及建立相应的信息 系统。 系统。
“十一.五”战略目标和重点方向 （续6） 十一. 爆炸作用下场地和结构的动力反应及隔 震方法的研究 新数值模拟方法与常规方法的比较、 新数值模拟方法与常规方法的比较、新 方法的应用与优化
土壤液化的试验研究
•
•
循环三轴仪、 循环三轴仪、循环单剪仪 振动台试验、 振动台试验、离心机模型试验
液化引起的大变形及其工程影响 土体液化后的传统分析方法
1）固体模型 2）流体模型 ） 3）宾汉模型 ）
液化后大变形对工程结构的影响评价 爆炸冲击和波浪作用下的土壤液化问题
4.土与结构动力相互作用 土与结构动力相互作用
研究手段
连续介质和非连续介质力学的数值计算方法 模型试验（振动台试验和离心机模型试验） 模型试验（振动台试验和离心机模型试验） 原型观测
存在主要问题
模型尚需完善（本构、界面的处理、边界处理、多因素耦合等） 模型尚需完善（本构、界面的处理、边界处理、多因素耦合等） 算法的适用性和效率 模型试验还存在一些理论上的问题 成果的评价以及数理模型与试验模型的比较研究
1. 土的动力特性和理论
土的动力特性研究
土的动力特性研究的主要内容
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ 土的应力土的应力-应变关系 土的动力强度特性 土的动力刚度 变形） 刚度（ 土的动力刚度（变形）特性 土的动阻尼特性与能量耗散 土的动阻尼特性与能量耗散 动荷载作用下土中孔隙水压力的产生、发展与耗散 动荷载作用下土中孔隙水压力的产生、 产生 饱和砂土的动力液化 饱和砂土的动力液化
土体动力本构研究的发展趋势
新的本构理论（不确定性、人工智能等）的研究 新的本构理论（不确定性、人工智能等） 加强模型参数的测定和分析研究以及模型验证 长期循环荷载作用下的本构模型的研究 不规则荷载作用下的本构模型的研究 区域土、 区域土、特殊土的本构模型的研究 考虑土体的结构性的本构模型的研究 以宏观和微观相结合的方式研究本构模型 结合具体工程的实用化本构模型的研究
土动力学与岩土地震工程研究专题
报告人： 报告人：杜修力
主要内容
一、前言 历史回顾、 二、历史回顾、现状和发展趋势 土的动力特性和理论 工程场地及岩土工程的动力反应、稳定分析及震害预 工程场地及岩土工程的动力反应、 测 动载作用下饱和土壤的液化 土与结构动力相互作用 岩土工程数值模拟方法 室内试验与现场监测技术 抗震设计理论和方法 新理论、新方法、 新理论、新方法、新技术在岩土地震工程中的应用 十一·五 三、“十一 五”战略目标和重点方向
现场监测技术的发展