土动力学课件
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土动力学基础课件第二章 振动理论及应用2020(4课时)
振动是质点（或系统）的一种运动形态，是
指物体在平衡位置附近作往复运动。
物理学知识的深化和扩展－物理学中研究质点的振 动；工程力学研究研究系统的振动，以及工程构件和工 程结构的振动。
自由振动－没有外部激励，或者外部激励除去 后，系统自身的振动。
受迫振动－系统在作为时间函数的外部激励下
发生的振动，这种外部激励不受系统运动的影响。
19
《土动力学基础》 同济大学 高彦斌
课堂思考1：经过10个周期测得的幅值比 r=2，将求该系统的阻尼比D。
课堂思考2：如阻尼比D=0.05和0.2，分别 评价阻尼比对自振频率的影响。
课堂思考3：如阻尼比D=0.05和0.2，分别 评价阻尼比对振幅的影响。
阻尼对振幅的影响要比对自振频率的影响显著的多！
4. 方程解耦
将运动方程解耦成为n个独立的 单自由度强迫振动方程，进而 求解。
《土动力学基础》 同济大学 高彦斌
2.9 复杂荷载的处理
《土动力学基础》 同济大学 高彦斌
求解微分方程的条件之一： 简单荷载
对于复杂荷载该如何求解？
65
《土动力学基础》 同济大学 高彦斌
1、傅里叶变换分解法：采用傅里叶变换将复杂荷
临界阻尼系数
《土动力学基础》 同济大学 高彦斌
过阻尼（D>1）
阻尼比
阻尼的振动的影响决定 于阻尼比D，而不是阻 尼系数c。
临界阻尼(D=1) 弱阻尼(D<1)
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弱阻尼振动
《土动力学基础》 同济大学 高彦斌
振幅衰减
对数衰减率
能量衰减率 阻尼使系统的频率降低, 周期加长。 但 阻尼比较小时, 对频率和周期的影响不 大。
2.3 质量-弹簧-阻尼系统的自由振动
岩土工程专业土动力学课件（非常完整）
岩土工程专业土动力学课件（非常完整）第一章绪论土动力学是研究各种动荷载作用下土的变形、强度特性及土体稳定性的一门学科。
一、动荷载的类型及特点有两类常见的动荷载：冲击荷载与振动荷载。
1.冲击荷载。
爆破、爆炸以及各种冲击引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在荷载的速率效应对土体强度与变形的影响。
2.振动荷载。
地震，波浪，交通，大型机器基础等引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在3个方面：（1）荷载的速率效应对土体强度与变形的影响（2）荷载循环次数的影响（疲劳）（3）荷载幅值的大小二、土动力学的研究任务探求动荷载作用下土体变形、强度变化的规律性，运用近代力学的原理，分析研究土工建筑物及建筑物地基在各种动力影响下的变形与破坏规律。
研究内容包括两大方面的内容：土的动力特性土的动力稳定性6个方面的研究问题，包括：（1）工程建筑中的各种动荷作用及其特点（2）土体中波的传播（3）土的动力特性：土的动强度、动变形、土的震动液化等。
（4）动荷载作用下的土体本构关系（土的动应力应变关系问题）（5）土动力特性测试方法与测试技术（6）动荷载作用下土体的稳定性，包括动荷作用下土与结构物的相互作用，地基承载力，土坡稳定性以及挡土墙的土压力。
三、土动力学发展阶段与发展趋势第1阶段（20世纪30年代）动力机器基础研究第2阶段（2次世界大战以后）冲击荷载作用下土的动力学问题研究第3阶段（20世纪60年代以后）振动荷载作用下土的动力学问题研究（地震、海洋、交通等）当前的主要发展趋势（4点）：（1）注重研究土体的动力失稳机理（2）进一步深化对土的动应力应变关系的研究（3）进一步深化土与结构物相互作用的研究，即利用更加真实的土动应力应变关系，将结构物与土体相互作用过程中的变形与破坏作为一个整体进行仿真计算分析。
（4）注重现场观测结构、模型试验结果、计算分析结果的相互印证研究第二章土的动力特性土的动力特性是指动荷载作用下土的动强度特性与土的动变形特性。
高等土力学第一章 课件
土的动应力-应 变关系
土的动力性质分 类
地震工程中的土动力学问题
土的动力性质：土的动剪切强度、动压缩强度和阻尼比等 地震工程中的土动力学问题：地震引起的土体液化、震陷、滑坡等 土的动力学模型：土的动力学本构模型、数值模拟方法等 抗震设计方法：基于土动力学原理的抗震设计方法、土体加固技术等
抗震设计方法与措施
土的应力-应变关系
土的应变：土体变形的程度
土的应力：土体受到的压力 或拉力
土的应力-应变关系曲线： 描述土的应力与应变之间的
关系
土的应力-应变关系的影响 因素：如土的种类、含水率、
温度等
04
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义：土体抵抗剪切破坏的极限能力
土的强度分类：天然强度、有效强度、瞬时强度
地下水渗流 对工程的影 响
排水设计的 基本原则和 方法
排水设施的 种类和特点
排水设施的 布置和设计 要点
排水设施的 施工和维护
渗流对土体稳定性的影响
渗流现象及其产生原因 渗流对土体稳定性的影响 土体排水与加固措施 实际工程中的应用与案例分析
06
土的动力性质与地 震工程
土的动力性质
土的动强度
土的动变形
土力学的基本原理和概念 土力学在土木工程中的应用范围 土力学在土木工程中的具体应用案例 高等土力学在土木工程中的重要性
高等土力学在水利工程中的应用
水利工程中的土压力问题：介绍土压力的 产生、分类和计算方法，以及在水利工程 中的应用。
水利工程中的渗流问题：介绍渗流的基本 原理、计算方法和在水利工程中的应用， 包括堤坝、水库等。
土的物理性质
土的分类：根据土的颗粒大小、矿物成分、结构等特点进行分类 土的物理性质指标：包括密度、含水量、孔隙率、塑性指数等，用于描述土的物理性质 土的力学性质：包括抗剪强度、压缩性、渗透性等，用于描述土在力作用下的行为 土的工程分类：根据土的工程性质和特点，将土分为不同的类型，以便于工程设计和施工
第11章 土的基本动力特性 PPT
粘性土的动强度及其影响因素 在三轴试验中，首先使土样固结，再在不排水条件下施加静轴向荷载， 等变形稳定后再加循环轴向荷载，在多次循环后达到破坏。
结论：循环反
复加载使土的 刚度降低。
加载时间对粘性土强度的影响
循环加载方式 土样45°面上的剪应力
循环强度比与初试应力比的关系
循环强度 比定义为土的 循环强度与土 的静强度之比 值
往返三轴试验中土中静应力和 循环应力的模拟
典型试验结果表明，随着往返轴向应力的施加，孔隙水压力逐渐 增长，最终达到初始围护压力，从而产生约5%的双幅轴向应变。这 样的状态称为初始液化。
在往返三轴试验中，通常把同样产生5%双幅轴向应变作为循 环软化或液化的标准。
砂性土的循环强度或抗液化强度
饱和砂土的抗液化 强度主要受初始围护 压力的大小，循环应 力幅值，循环应力往 返次数和砂土的相对 密度或孔隙比的影响。
砂土液化或循环软化
侧面变形受约束的空心圆 柱土样侧向应力和累积孔
隙压力的变化
侧向变形无约束的扭转剪切试验：
不排水条件下施加往返扭转应 力，土样既可以发生竖向也可以 发生侧向变形。模拟饱和砂土存 在的倾斜地面斜坡、堤坝等。
侧向应力和累积孔隙压力的变化
循环软化或液化的定义：
在往返三轴试验的不同加载 阶段土样的应力状态如图，先 在均等固结压力下固结，然后 在不排水条件下施加轴向压力。
压实功能：指压实单位体积土所消耗的能量，可用下式表达：
E WdNn V
从压实曲线中看出，压实功 能越大，得到的最后含水量越 小，相应的干密度越大。
同一种土，最优含水量和最 大干密度并不是恒定不变的， 而是随着压密功能而变化的。
不同压实功能的击实曲线
土壤水动力学PPT课件
其中f是分布函数，ei是沿第i个方向的微观速度。
.
12
04 图像处理和数值建模
流体粒子的运动由流和碰撞组成：
.
13
04 图像处理和数值建模
参数c定义为δx/δt，其中δx是晶格间距，δt是时间步长，t是 与运动粘度有关的无量纲弛豫时间
LB方程恢复了下面的宏观Navier-Stokes方程：
.
14
i被定义为（0，±1，±1）; 当对i
= 15 ... 18时，i被定义为（±1，0，
±1）。如左图
格子Boltzmann方法中的d3Q19晶格结构
.
11
04 图像处理和数值建模
采用D3Q19 LB模型（三维空间中的19个速度方 向）模拟体积为400×400×400三维像素（图片尺寸 1.48×1.48×1.48 mm）的水流量。宏观流体密度ρ和 速度u可以定义为
了20％到30％，并且导致更均匀的孔隙水速度分布。此外，LB模拟结
果表明，试验样品的渗透性和弯曲性具有很强的各向异性，这很难通
过传统的实验来确定。
SR-mCT是获得高分辨率孔结构信息的非破坏性方法，LB方法可直接
应用于该方法。借助GPU并行计算，可以在给定的处理时间内分析更多
的土壤样本。这项研究是首次结合SR-mCT和高性能LB模拟来研究生物
左图还显示了速度分布的多样性
降低，表明生物碳加入也减少了
半对数坐标轴上速度分布的概率密度函数（PdFs）。U，红 土; UB，红土+生物碳; V，黑土; VB，黑土+生物碳。
孤立和死亡孔隙的数量。
.
23
05 结论与讨论
为了计算不同尺度下的渗透率， LB模拟在整个域中心的增量尺度子 域上进行。渗透系数k的模拟结果 如右图所示。对于小尺度（<200） 的黑土样品而言，渗透性未显示在 左图中，因为这些渗透性不能进行 水流模拟。生物碳的加入将土壤渗 透性至少提高了一个数量级。来自 红土对照的两种聚集体（重复）的 模拟渗透性值比来自黑土对照的两 个重复样品的模拟渗透性值更接近。 当 尺 寸 大 于 200 和 300 （ 无 量 纲 ） 或 线 性 尺 寸 分 别 为 0.74 和 1.11mm 时，加入生物碳的红土和没加生物 碳的黑土的透光度几乎相同。
土动力学.ppt
20.03.2019 土动力学
表面质点运动
20.03.2019
土动力学
四、弹性波振幅随距离的衰减
如果在弹性半无限体的表面给 一个冲击，半球形波阵面的体 波就在介质中扩散。R波以圆 柱状波阵面向外扩散。 在离震源某一距离的地方监测 地面的竖向位移。P波传播得 最快，因此最先到达。接着是 S波，最后才是R波。R波紧接 在S波之后。由图可知，R波 产生的竖向运动位移比P波和 S波的要大得多。这些波的扰 动幅度随距离增大而减小。
第三章 振动与波
20.03.2019
土动力学
第三节 波的传播
波动过程中，振动的质点并不随振动的 传播产生位移，而是仍然在自己的平衡 位置附近振动。 连续介质中的波是由介质中的扰动引起 的。 由扰动而产生的变形以应力波的形式传 遍整个土体。
20.03.2019
土动力学
一维纵波的波动方程
u 2 u v c 2 2 t x E vc
20.03.2019
土动力学
波在向外传播时，不断扩大所涉及材料的体积而能量 密度随与振源距离的增大而减小。这种能量密度和位 移振幅的减小，称为几何阻尼。 而在真实土体中的能量吸收，称为材料阻尼。
20.03.2019
土动力学
五、地表基础产生的波
20.03.2019
土动力学
对于弹性半空间表面上均质和各向同性 的垂直振荡的圆形能源，整个输入能量 在三种弹性波中的分配为：R波67%，S 波26%，P波7%。R波传走整个表面能 源输入量的2/3，且随距离的衰减比体 波慢得多。这一事实说明，对于位于地 表或接近地表的基础来说，R波是有首 要意义的。
土动力学
土动力学(第7章)
地震前兆是与地震孕育和发生相关联的异常现象。 由于地震的孕育和发生是很 复杂的自然现象，因此在 这个过程中将出现地球物理学、地质学、大地测量学、 地球化学及至生物学、气象学等多学科领域中的各种 异常现象。经过系统的清 理和研究，自1966年邢台地 震以来,我国已在70 多次中强以上地震前记录到 1000 多条前兆异常。这些前兆异常可归为十大类，即地震 学、地壳形变、重力 地磁、地电、水文地球化学、地 下流体（水、汽、气、油）动态、应力应变、 气象异 常以及宏观前兆现象。每一类前兆又包含多种监测手 段和异常分析项目。 如地壳形变包含有大面积水准测 量、断层位移测量、海平面观测、湖面观测、 地面倾 斜观测等手段。
2011-1-8 水利与建筑工程学院 9
第三节 地震的产生和类型
人工地震是由人为活动引起的地震。如 工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井 中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地 壳的压力，有时也会诱发地震。 地震波发源的地方，叫作震源。震源在 地面上的垂直投影，叫作震中。震中到震源 的深度叫作震源深度。通常将震源深度小于 70公里的叫浅源地震，深度在70-300公里的 叫中源地震，深度大于300公里的叫深源地震。 破坏性地震一般是浅源地震。如1976年的唐 山地震的震源深度为12公里。
第五节 地震的名词概念
有感地震、 有感地震、无感地震
什么是有感地震？ 震级大于3级到小于4.5级，人们感 觉到的地震，称为有感地震。 什么是无感地震？ 一般来说，震级小于3级，人们感 觉不到的地震，称为无感地震。
2011-1-8 水利与建筑工程学院 20
第五节 地震的名词概念
地震的定量描述
极震区：震中附近振动最大，也就是破坏最严重的地 区，叫极震区； 等震线：在地图上把地面破坏程度相似的各点连接起 来的曲线，叫等震线。 宏观震中：地面破坏最强烈的地方，往往不是震中所 在处，而是在稍微离开震中一些的地方，这里常称为 宏观震中。 地震波：地震时，地下岩层突然破裂、错动所产生的 震动，以弹性波形式把能量从震源向四面八方传播出 来，这种波称为地震波。 震中距、震源距：地面上其他地点到震中的距离，叫 震中距；到震源的距离叫震源距。 震源机制：地震震源处地球介质的运动方式。
2011-1-8 水利与建筑工程学院 9
第三节 地震的产生和类型
人工地震是由人为活动引起的地震。如 工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井 中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地 壳的压力，有时也会诱发地震。 地震波发源的地方，叫作震源。震源在 地面上的垂直投影，叫作震中。震中到震源 的深度叫作震源深度。通常将震源深度小于 70公里的叫浅源地震，深度在70-300公里的 叫中源地震，深度大于300公里的叫深源地震。 破坏性地震一般是浅源地震。如1976年的唐 山地震的震源深度为12公里。
第五节 地震的名词概念
有感地震、 有感地震、无感地震
什么是有感地震？ 震级大于3级到小于4.5级，人们感 觉到的地震，称为有感地震。 什么是无感地震？ 一般来说，震级小于3级，人们感 觉不到的地震，称为无感地震。
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第五节 地震的名词概念
地震的定量描述
极震区：震中附近振动最大，也就是破坏最严重的地 区，叫极震区； 等震线：在地图上把地面破坏程度相似的各点连接起 来的曲线，叫等震线。 宏观震中：地面破坏最强烈的地方，往往不是震中所 在处，而是在稍微离开震中一些的地方，这里常称为 宏观震中。 地震波：地震时，地下岩层突然破裂、错动所产生的 震动，以弹性波形式把能量从震源向四面八方传播出 来，这种波称为地震波。 震中距、震源距：地面上其他地点到震中的距离，叫 震中距；到震源的距离叫震源距。 震源机制：地震震源处地球介质的运动方式。
土动力学课件4.ppt
AL为三角形COM的面积， 表示加载至应力幅值时弹性土
体内所储存的势能。
2020/11/9
土动力学
实验证明：土的阻尼比与动剪切应变的关系曲线也符合 双曲线变化规律，可表示为
2020/11/9
土动力学
2020/11/9
土动力学
骨干曲线的数学表达式
(1) Konder(1963)和Hardin(1972)
2 m
c
2020/11/9
(4 - 2)
土动力学
W
2 m
c
W
W
2020/11/9
土动力学
(4 - 3)
(4- 4)
2020/11/9
土动力学
理想弹塑性模式的应力应变关系
2020/11/9
土动力学
粘塑性模式（冰罕姆体）的应力应变关系
2020/11/9
土动力学
双线性模式
当 d 0时， d E1＋E2 d
• 在自由振动中，阻尼表现为 质点的振幅随振次而逐渐衰 减。
• 在强迫振动中，则表现为应 变滞后与应力而形成滞回圈。
• 振幅衰减的速度或滞回圈面 积的大小就是阻尼的大小。
2020/11/9
土动力学
介质的粘滞阻尼力与运动的速度成正比
F c U
• 周期性荷载作用时，土体产生剪应变所对应的剪应力， 包括弹性剪应力和阻尼剪应力两部分。
• 阻尼剪应力作负功，等于内摩擦作用消耗的能量。
2020/11/9
土动力学
滞回圈ABCDA的面积，就代表相应 消耗的能量。
土在周期性动荷载一次循环中所消 耗的能量与该循环中最大剪应变对 应的势能之比，称为土的阻尼比。
在动三轴试验中，采用下式计算土 的阻尼比
土动力学(课堂PPT)
8 扭转 4.463 4.731 6.00 2.739 -38.63
31.07.2020
.
50
31.07.2020
.
2
振动台试验在抗震研究中的作用
研究结构的动力特性、破坏机理和震害 原因 验证抗震设计理论和计算模型的正确性 研究动力相似理论 检验产品的抗震性能 为结构抗震静力试验提供依据
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.
3
试验设计应考虑的因素
试验结构的周期 结构所在场地条件 振动台台面的输出能力
31.07.2020
地基模型的运动以侧向位移为主，位移方向朝 向离岸方向，表明重力作用是地基运动的主要 影响因素。
基底土的强度降低和局部液化是挡土墙变形破 坏的主导因素，墙后动土压力的增加，为挡土 墙的运动提供了条件。
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.
33
实例二、上海东方明珠广播电视塔振动试验
1：50
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34
模型和原型的主要相似关系
模型的振型形式与计算机对原型的计算结果基 本一致 扭转频率旁都伴有平动频率，这一现象将导致 结构在地震动下容易引发扭转振动 输入地震波时自振频率下降，结构刚度改变， 表明模型出现了微裂缝 地震结束时自振频率增高，说明部分裂缝闭合， 钢筋又进入弹性阶段
31.07.2020
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42
加速度反应
结构东、西塔楼加速度反应不一致 模型开裂后，在两塔楼中部加速度反应较大， 且随着开裂程度的加深，加速度反应越来越 大
根据相似关系，可得原型结构自振频率。前 三阶频率与场地卓越频率较近，可能发生共 振，且第三频率为扭转频率，易引起结构扭 转破坏
31.07.2020
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43
土动力学(第6章)
2019/1/28 水利与建筑工程学院 13
第三节 双线性模型
2019/1/28
水利与建筑工程学院
14
第四节 等效线性模型
等效线性模型是把土视为粘弹性体（因此不能反映永久
变形），采用等效弹性模量E（或G）和等效阻尼比λ这 两个参数来反映土动应力－动应变关系的两个基本特征： 非线性与滞后性，并且将模量与阻尼比均表示为动应变 幅的函数，即Ed＝E（εd）和λ＝λ（εd），或Gd＝G （γd），λ＝λ（γd），同时在确定上述关系中考虑平均 静力固结主应力的影响。这种模型概念明确，应用方便， 应用较为广泛。在分析问题时，一般可先根据预估应变 幅大小假定G、λ值，据以求出土层的平均剪应变，然 后根据上述关系由此剪应变计算相应的G、λ值，再进 行计算，如此反复迭代，直到协调为止。可见等效线性 模型的基本问题就是将上述E、λ与应变幅之间关系具 体化，以便于实际应用。 基本概念：等效弹性模量、等效阻尼比。
2019/1/28
水利与建筑工程学院
5
第一节 应力应变关系力学模型 的简析
2019/1/28
水利与建筑工程学院
6
第一节 应力应变关系力学模型 的简析
2019/1/28
水利与建筑工程学院
7
第二节 土的动应力应变关系的特点
土在动荷作用下的变形常常包括弹性变形和塑性 变形两部分。动荷较小时，主要表现为弹性变形，动 荷增大时，塑性变形逐渐产生和发展。当土在小应变 幅情况下工作时，土将显示出近似弹性体的特征；当 动应变幅增大时，动荷将引起土结构的改变，并从而 引起土的残余变形和强度的损失，土的动力特性将明 显不同于小应变幅情况。此时，除了需要研究土的动 强度和变形规律外，还需研究土的振动液化情况。对 于动荷作用下土的性能问题，必须区分小应变幅动荷 载作用和大应变幅动荷载作用两种不同情况。在小应 变幅情况下的问题，主要是研究剪切模量和阻尼比的 变化规律。但在大应变幅情况下，除了研究剪切模量 和阻尼比的变化之外，土的强度和变形问题就显得格 外重要，尤其是振动液化情况。而以上问题的解决都 需要了解土的动应力应变关系。
第三节 双线性模型
2019/1/28
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第四节 等效线性模型
等效线性模型是把土视为粘弹性体（因此不能反映永久
变形），采用等效弹性模量E（或G）和等效阻尼比λ这 两个参数来反映土动应力－动应变关系的两个基本特征： 非线性与滞后性，并且将模量与阻尼比均表示为动应变 幅的函数，即Ed＝E（εd）和λ＝λ（εd），或Gd＝G （γd），λ＝λ（γd），同时在确定上述关系中考虑平均 静力固结主应力的影响。这种模型概念明确，应用方便， 应用较为广泛。在分析问题时，一般可先根据预估应变 幅大小假定G、λ值，据以求出土层的平均剪应变，然 后根据上述关系由此剪应变计算相应的G、λ值，再进 行计算，如此反复迭代，直到协调为止。可见等效线性 模型的基本问题就是将上述E、λ与应变幅之间关系具 体化，以便于实际应用。 基本概念：等效弹性模量、等效阻尼比。
2019/1/28
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5
第一节 应力应变关系力学模型 的简析
2019/1/28
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第一节 应力应变关系力学模型 的简析
2019/1/28
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7
第二节 土的动应力应变关系的特点
土在动荷作用下的变形常常包括弹性变形和塑性 变形两部分。动荷较小时，主要表现为弹性变形，动 荷增大时，塑性变形逐渐产生和发展。当土在小应变 幅情况下工作时，土将显示出近似弹性体的特征；当 动应变幅增大时，动荷将引起土结构的改变，并从而 引起土的残余变形和强度的损失，土的动力特性将明 显不同于小应变幅情况。此时，除了需要研究土的动 强度和变形规律外，还需研究土的振动液化情况。对 于动荷作用下土的性能问题，必须区分小应变幅动荷 载作用和大应变幅动荷载作用两种不同情况。在小应 变幅情况下的问题，主要是研究剪切模量和阻尼比的 变化规律。但在大应变幅情况下，除了研究剪切模量 和阻尼比的变化之外，土的强度和变形问题就显得格 外重要，尤其是振动液化情况。而以上问题的解决都 需要了解土的动应力应变关系。
土力学(董建华)PPT7 土的动力特性
Kc=2 Nf=10
d
② ①
cd
3
d0
1
d0
线
f
①
以无粘性土为例，其安 全系数为： FS=
f
1
=
0
3
f
②
3
3
1
2 2
1f - 3 cos 1 - 3 cos
K cf - 1 1f - 3 = = Kc -1 1 - 3
N eq
n eqi = i 1
K
Nef ni = Nif i1
max
K
动应力d
eq=0.65max
时间 t
(a)
d eq i
Nef Nd Nf Nmax=6
eq=0.65max
N
(b)
(c)
（2）地震的等价震次
40
（平均值+标准差）
此处：等价震 次都是以震级 为依据而不是 以烈度为依据
P(t ) P0 ( t t0 )
式中：P0—冲击荷载的峰值； t ( ) —是描述冲击荷载形状的无因次时 t 间函数。
0
7.2.2 不规则荷载作用下土的动强度 荷载随时间的变化没有规律可循，即为 不规则荷载，如地震荷载。
工程上为简化计算，通常把不规则荷载简 化成等价的均匀周期荷载处理。 （1）不规则荷载的等价循环周数
7.3.3 土液化的主要影响因素 土液化的主要影响因素有： 土类的影响 土的初始密实度 土的初始固结压力 往复应力强度与往复次数
7.3.5 地基液化判别与防治 为了具体判定饱和砂土振动液化的可能 性，已经提出了一系列的方法，如临界孔 隙比法、振动稳定密度法、临界标贯击数 法、标准爆破沉降量法、抗液化剪应力法、 剪切波速法、综合指标法、静力触探法， 统计法和室内外试验综合法。他们的共同 特点是用对比促使液化方面和阻抗液化方 面的某种代表性物理量的相对大小的方法 做出液化可能性的判断。
土动力学(第1章)-16页文档资料
14.01.2020
水利与建筑工程学院
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土动力学的研究途径
土动力学问题的研究，必须建立在土力学、 地震工程学、结构动力学、土工抗震学等一 系列学科的基础上，并且充分运用现有室内 外试验量测技术，广泛积累原型观测和工程 实录资料，作出理论联系实际的分析，建立 科学的理论方法。目前解决这一问题的途径 有：
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土动力学的任务
土动力学的任务在于探求动荷载作用下 土变形强度特性变化的规律性，应用近 代力学的原理，分析土工建筑物及建筑 物土质地基在各种动力影响下的变形稳 定性和强度稳定性。
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土动力学涉及的内容
土动力学研究的内容包括土的动力特性和土 体的动力稳定性（包括土与结构物相互作用） 两大部分。一般说来，土动力学研究的问题 可以包括：
在土动力学的研究中，常根据主要的动荷 作用特点，基本上可以分为以下三类问题：
①单一的、单脉冲荷载问题，如爆破引起的动 力作用；
②多次重复的微幅振动问题，如机器基础引起 的振动作用；
③有限次的、无规律的振动问题，如地震引起 的振动问题。
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动荷载对土体的作用特点
不同原因引起的动荷载具有不同的作用特点， 这要从动荷载作用的基本要素（即振幅、频 率、持续时间和波形的变化）来分析。各种 动荷作用的共同特点是它的大小随时间而发 生变化，必须注意动荷在变化过程中的两种 效应：
①速率效应，即荷载在很短时间内以很高的速 率施加于土体所引起的效应；
互作用； 从简单应力状态，到复杂应力状态； 从室内试验，到现场试验和模型试验。
《土动力学测试》课件
案例三
总结词
核电站建设项目的土动力学数值模拟
详细描述
该案例介绍了某核电站建设项目的土 动力学数值模拟分析，通过建立数值 模型，模拟核电站周围土体的动力响 应和稳定性，为核电站的安全建设和 运营提供技术支持。
CHAPTER 06
土动力学测试的未来发展与 挑战
新型测试设备与技术的发展趋势
智能化测试设备
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土动力学在土木工程、地震工程、交 通工程等领域具有重要意义，是保障 工程安全的重要基础。
土动力学的研究内容与目的
研究土的动力特性，包括土的动 剪切模量、阻尼比、动强度等。
研究土的动力响应，如地震、车 辆等动荷载作用下土体的位移、
应力、应变等。
研究土的液化、震陷等现象，提 出相应的防治措施。
土动力学的应用领域
《土动力学测试》 PPT课件
目 录
• 土动力学概述 • 土动力学测试方法 • 土的动力学特性 • 土动力学测试设备与技术 • 土动力学测试案例分析 • 土动力学测试的未来发展与挑战
CHAPTER 01
土动力学概述
土动力学的定义与重要性
土动力学是研究土体在动荷载（如地 震、波浪、车辆等）作用下的应力、 应变、强度和稳定性等特性的学科。
地震工程
研究地震作用下土体的稳定性 ，预测地震造成的土体震陷和
液化。
交通工程
研究车辆荷载作用下土体的动 力响应，评估道路和桥梁的安 全性。
ห้องสมุดไป่ตู้水利工程
研究波浪、水流等动荷载作用 下土体的稳定性，设计合理的 防波堤、水坝等工程结构。
核废料处理
研究核废料处理设施周围土体 的动力响应，确保核废料处理
设施的安全性。
土的动剪切模量
土力学课件ppt
环境工程中的土力学
总结词
环境保护、土壤修复
详细描述
在环境工程中，土力学主要关注土壤污染和修复、土壤保持和土地复垦等方面。它研究土壤污染物的 迁移转化规律，提出土壤修复和改良的方法和技术，为环境保护和土地资源可持续利用提供科学依据 。
地质工程中的土力学
总结词
岩土工程、地质灾害防治
详细描述
地质工程中的土力学主要研究岩土体的稳定性、变形和渗流 等问题，涉及到边坡工程、地下工程、地基处理等方面的应 用。同时，它也涉及到地质灾害的防治，如滑坡、泥石流等 自然灾害的预测和治理。
04
渗流基本概念
渗流
土中水流在土壤孔隙中的流动现象。
孔隙压力
土壤孔隙中的流体压力。
渗透力
水流在土壤孔隙中流动时对土壤颗粒产生的动水 压力。
达西定律
达西定律描述了水在土壤孔隙中流动 时的速度与压力梯度之间的关系，即 水流的速率与孔隙压力梯度成正比。
达西定律是渗流理论的基本定律，适 用于描述土壤和岩石等连续介质的渗 流。
的数学模型。
常见的固结方程有太沙 基固结方程、剑桥固结
方程等。
土力学在工程中的
07
应用
土木工程中的土力学
总结词
基础建设、建筑安全
详细描述
土力学在土木工程中主要用于研究和解决地基与基础的问题，确保建筑物的安 全性和稳定性。它涉及到土的强度、变形、渗透等基本特性，以及如何进行合 理的地基设计、基础选型和施工方法选择。
土压力理论
02
静止土压力
静止土压力是指土体在无外力作用或外力作用平衡时产生的土压力，通常表现为 土体内部的应力状态。
静止土压力的大小与挡土墙的刚度和位移有关，计算公式为：P = K * γ * H，其 中K为静止土压力系数，γ为土的容重，H为挡土墙高度。
土动力学1-264页PPT共65页文档
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土动力学
中国是一个多地震的国家。
20世纪以来中国共发生
8级以上大震9次 7～7.9级地震99次 6～6.9级地震470余次 4.8级以上地震3800余次
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土动力学
20世纪以来中国陆地地震活动经历了四 个活跃期，目前正处于第五个活跃期。
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土动力学
研究特点
注重土的室内试验和现场试验研究 注重工程经验的研究 注重实用的计算分析方法
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土动力学
参考教材
方云等：《土力学》第十章 谢鼎义：《土动力学》1988 张克绪等：《土动力学》1989
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第二章 动荷载特性
巴基斯坦官员11月8日宣布，巴基斯坦在南 亚大地震中的死亡人数已经达到8．735万 人。
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据中国台网测定，2019年11月26日,08时 49分38.6秒 在江西九江、瑞昌间(北纬 29.7,东经115.7) 发生5.7级地震。
千年历史的古城———巴姆市的老城区 已全部被毁，该市的许多历史建筑几乎 彻底被毁。
死亡人数为4.1万人。
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据介绍，伊朗地震灾害频发，全境共分 布4条地震带，其中最长最宽的一条从土 耳其、伊朗边境地区起，经过首都德黑
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