最新土动力学(第6章)PPT课件
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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。
土动力学 第6章(土层地震反应解析解)
Y
地表面
H X
u(t )
O
基岩面
土层地震反应计算简图
3 算例
假定土层厚度H=20m、基岩输入一人工地震 波其加速度峰值为1.25/s/s、特征周期取0.4s。
2 1.5
Acceleration(m/s/s)
1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 0 200 2V 波动方程 2 c G 2 ( t ) u t t y V | y 0 0 (I)边界条件 V V (G c ) |y H 0 y t V | t 0 0 初始条件 V t |t 0 0
6
Ó Ù È ¼ Ë ¶ (m/s2)
4 2 0 -2 -4 0 4 8 ±¼ Ê ä (s) 12 16
静止边界
20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 0 4 8 t(s) 12 16
a(m/s2 )
非静止边界
地表地震动峰值加速度放大倍数
厚度 10m 30m 50m 70m 100m
Time(0.02s)
地表地震动加速度曲线
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
Displacement(m)
0 200 400 600 800 1000 1200
Velocity(m/s)
0.05
0
0
-0.05
-0.05
-0.1
-0.1
-0.15
-0.15 0 200 400 600 800 1000 1200
(1) ( 2) (3) ( 4) (5)
计算结果表明：弹性系数k、阻尼系数对地震动位移峰值、 速度峰值影响较小；弹性系数k对地震动加速度峰值影响较 大，弹性系数k减小加速度峰值增大，弹性系数k增大加速 度峰值减小，最大影响程度可达15%以上；阻尼系数对地震 动加速度峰值影响较大，阻尼系数减小加速度峰值增大， 阻尼系数增大加速度峰值减小，最大影响程度可达25%以上。
《土力学地基变形》PPT课件
绝对刚性根底沉降量计算
绝对刚性根底的抗弯刚度无穷大，受弯矩作用不会发生挠曲变 形。因此，根底受力下沉后，原来为平面的基底仍保持为平面。
（1）中心荷载作用下
sr
12 E0
bp0
（2）偏心荷载作用下
r与m接近
刚性基础在偏心荷载作用下，基础要产生沉降和倾斜，其中 心点的沉降量仍按上式计算，基础倾斜可按下述弹性力学公式求 得。
历系数 s 〔按表6－4确定〕 ，那么：
ssssi n 1E p s 0i izii 1 zi 1
基底压力线性分布 弹性附加应力计算 单向压缩 只计主固结沉降 原状土现场取样的扰动 参数为常数 按中点下附加应力计算
会导致S的计算误差，如：
①取中点下附加应力值，使S偏大 ②侧限压缩使计算值偏小 ③地基不均匀性导致的误差等
防灾科技学院
《土力学地基变形》PPT 课件
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防灾科技学院
第六章：地基变形
§6.1 概述 §6.2 地基变形的弹性力学公式 §6.3 根底最终沉降量 §6.4 地基变形与时间关系
分层标准：
不同土层界面和地下
d
水面，分层上薄下厚，
厚度取0.4b或1~2m。Zi-1
压缩层下限确实定： zi
z/c0.2 一般粘土；
d
c(i-1)
p1i
ci
z/c0.1 高压缩土。
c
地面
p
p0
基底
z(i-1)
pi
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
地球流体动力学PPT课件
•2021/4/14
•4
第三，大气运动过程中凝结潜热的释放是大气运动的 一个重要能量源，造成大气运动的发展，增加大气运 动的复杂性。 此外，大气的斜压性、准不可压缩性也是大气的重要 特性，对大气运动也产生重要影响。
第一章 引论 在本章中，将对地球物理流体及地球物理流体动力学 的内涵作初步的框定，并对它的物理特性及最基本的 动力学特征作简单的介绍，其中亦涉及一些准备知识 和基础知识。
•8
•2021/4/14
•9
近年来，年际短期气候变化异常已成为一个热门课题。 而人们在寻求和探索解决这个热门课题时，经常把大 气和海洋相合起来当作一个完整系统来处理，认为短 期气候变化应是海气相互作用的结果。其最突出的表 现，就是从动力学角度来研究短期气候变化，或者欲 作出短期气候变化的数值预报，都需要依赖海-气耦合 的数值模式。而对地球流体力学的研究，无疑对于建 立合理的海-气耦合模式，较好地解决短期气候变化问 题将会有很多帮助。诚然，地球流体力学的意义和用 途远不止于此，而且它自身还正处在蓬勃发展中。
•2021/4/14
•10
§1.2 大尺度大气和海洋流动的基本观测事实 覆盖整个地球的大气，质量为5.3×1015吨左右，约占
地球总质量百万分之一。由于地心引力的作用，大气 质量90%聚集在离地表面15km高度以下的大气层内， 99.99%在48km以内。而与人类活动最密切有关的约在 8~12km以下的对流层内。 全球海洋总面积约占地表面积的71%，相当于陆地25 倍。全球海洋平均深度约为3.8km，总质量为 13.7×1017吨左右。平均说来，按海水的温度或密度可 将海洋分成三层：①季节变层，即上混合层（0~50或 100m）。表面风混合层、季节性跃层和周日跃层，都 出现在这一层中。
土力学基础工程ppt课件(完整版)精选全文
b d 0[x ()2z2]2
z p [ n (am n r a cr tn m c a 1 ) t n ( n a m ( 1 n ) n 2 1 ) m 2 ] s p 0
2.4 土的压缩性
土的压缩性高低，常用压缩性指标定量 表示。压缩性指标，通常由工程地质勘 察取天然结构的原状土样，进行室内压 缩试验测定。
<0.005
0 4 0
小 于 某 粒 径 的 土 粒 质 量 /%
100
80
60
40
20
0 10
1
0 .1
0 .0 1
1 E -3
粒 径 /mm
1.1.2 土中水
（1）结合水
强结合水、弱结合水
（2）自由水
重力水、毛细水
（3）气态水
（4）固态水
双电层
• 结合水概念
强结合水、弱结合水
• 双电层概念
k l e 2
2.2.4 基底附加压力
p 0p ch p 0 h
2.3 地基附加应力
2.2.1 基本概念
1、定义
附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力增 量。
2、基本假定
地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深 度和水平方向上都是无限延伸的。
2.2.2 竖向集中力作用时的地基附加 应力布辛奈斯克解答
• 均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律：
(1) 地基附加应力的扩散分布性； (2) 在离基底不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴
线处最大，随着距离中轴线愈远愈小； (3) 在荷载分布范围内之下沿垂线方向的任意点，随深度愈
向下附加应力愈小。
4、三角形分布条形荷载
dp pd
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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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。
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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
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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。
土动力学-绪论
p
t
车辆荷载 机器基础
动荷作用的共同特点：大小随时间而发生 变化； 动荷在随时间变化过程中的两种效应： 速率效应，即荷载在很短的时间内以很高 的速率加于土体所引起的效应； 循环效应，即荷载的增减，多次往复循环 地施加于土体所起的效应；
§1.3 动荷作用对工程建筑的影响
一、地基破坏 二、结构破坏
§1.4 土动力学的发展 动力机器基础（machine foundation)： 20世纪30年代,以德国的E.Reissner和前苏 联的D.D.Barkan为代表。 防护工程（protective construction)：二 次世界大战以后。 地震工程（earthquake engineering)：60 年代以后，随几次大地震的发生，迅速 发展。
我国的土动力学发展较晚, 1961年我 国岩土学科创始人黄文熙先生率先发表 了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。1966年我国邢台地震和1976年 我国唐山地震等许多实践课题促进了这 门学科的迅速发展。
地震作用下土的性状
地震时土的力学状态如果用应力应变来 表示地震作用力的大小，地震属于中变 形和大变形开始阶段
§1.2 动荷的类型及其对土体的作用特点
1、与静荷载区别 加荷时间：爆炸荷载的加荷时间几个毫 秒，一般动力荷载百分之几 秒或零点几秒。 周期效应：多次反复施加。 应变大小 <10-3 在动荷条件下研究 > 10-3在静荷条件下研究
动力与静力的区别在于动力必须具 备三个充要条件： 1.力的作用是循环往复的。 2.力的作用结果应当是导致受力物体的波 动变形或质点的往复位移。 3.力的作用伴随着交变的加速度。
分析了诸如试验方式、剪应力幅值、 超固结比等因素的影响，而Matsui的研 究则较多地关注了孔隙水压力的发展变 化，分析了残余孔压与剪应变之间的相 互关系以及循环荷载作用历史对剪切特 性的影响。Ba1igh曾给出一个较为完善 的循环荷载作用下的固结理论。
t
车辆荷载 机器基础
动荷作用的共同特点：大小随时间而发生 变化； 动荷在随时间变化过程中的两种效应： 速率效应，即荷载在很短的时间内以很高 的速率加于土体所引起的效应； 循环效应，即荷载的增减，多次往复循环 地施加于土体所起的效应；
§1.3 动荷作用对工程建筑的影响
一、地基破坏 二、结构破坏
§1.4 土动力学的发展 动力机器基础（machine foundation)： 20世纪30年代,以德国的E.Reissner和前苏 联的D.D.Barkan为代表。 防护工程（protective construction)：二 次世界大战以后。 地震工程（earthquake engineering)：60 年代以后，随几次大地震的发生，迅速 发展。
我国的土动力学发展较晚, 1961年我 国岩土学科创始人黄文熙先生率先发表 了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。1966年我国邢台地震和1976年 我国唐山地震等许多实践课题促进了这 门学科的迅速发展。
地震作用下土的性状
地震时土的力学状态如果用应力应变来 表示地震作用力的大小，地震属于中变 形和大变形开始阶段
§1.2 动荷的类型及其对土体的作用特点
1、与静荷载区别 加荷时间：爆炸荷载的加荷时间几个毫 秒，一般动力荷载百分之几 秒或零点几秒。 周期效应：多次反复施加。 应变大小 <10-3 在动荷条件下研究 > 10-3在静荷条件下研究
动力与静力的区别在于动力必须具 备三个充要条件： 1.力的作用是循环往复的。 2.力的作用结果应当是导致受力物体的波 动变形或质点的往复位移。 3.力的作用伴随着交变的加速度。
分析了诸如试验方式、剪应力幅值、 超固结比等因素的影响，而Matsui的研 究则较多地关注了孔隙水压力的发展变 化，分析了残余孔压与剪应变之间的相 互关系以及循环荷载作用历史对剪切特 性的影响。Ba1igh曾给出一个较为完善 的循环荷载作用下的固结理论。
《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
感谢您的观看
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
《土力学与基础工程》课件
土的工程分类
01
02
巨粒土、粗粒土、细粒土
无粘性土、粘性土
03
饱和土、非饱和土
04
粉质粘土、粘质粉土等
土的渗透性与渗流
01
渗透系数的测 定与计算
02
渗透力与渗透 变形
地下水的运动 规律与水头差
03
04
渗流力与渗流 场的概念
02
土力学性质与工程应 用
土的压缩性与地基沉降
土的压缩性
土在压力作用下体积减小的性质。
浅基础设计原则
浅基础设计时需要考虑地质勘察报告、建筑物类型、荷载 大小等因素，并遵循相应的设计规范和标准。
浅基础类型
常见的浅基础类型包括平板基础、独立基础、条形基础等 。这些基础类型根据不同的地质条件和建筑物要求进行选 择和设计。
浅基础施工方法
浅基础的施工方法包括开挖、填筑、排水等措施，施工过 程中需要采取相应的安全措施，确保施工质量和安全。
软土地基处理、边坡稳定等。
水利工程
在水利工程建设中，土力学与基 础工程涉及水库大坝、堤防、水 电站等工程的设计和施工，如坝 基稳定性分析、库岸滑坡治理等
。
城市建筑
在高层建筑、地铁、地下空间开 发等城市建筑领域，土力学与基 础工程涉及深基坑开挖、桩基设 计等方面，对于保障建筑安全具
有重要意义。
THANK YOU
桩基设计
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
桩基设计概述
桩基是一种深基础类型 ，通过在地基中设置桩 基来承受建筑物荷载。 桩基具有较高的承载力 和稳定性，适用于地质 条件复杂或荷载较大的 建筑物。
桩基类型
根据不同的材料和施工 方法，桩基可分为预制 桩、灌注桩、扩基桩等 类型。不同类型的桩基 适用于不同的地质条件
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。
全套电子课件：土质学与土力学
什么是土？
岩石
风化
颗粒堆积物
地球
地球
土：
“土”是地壳表层岩石受风化、剥蚀、 搬运、沉积而形成的松散堆积物，在地质 年代上形成于第四纪，故又称“第四纪沉 积物”
土木工程中遇到的与土有关的问题
➢ 作为建筑物(房屋、桥梁、道路、水工结构等)地基的 土。
➢ 作为建筑材料(路基材料、土坝材料)的土。 ➢ 作为建筑物周围介质或环境(隧道、挡土墙、地下建
土质学作为一门独立学科，始于20世纪。早期土质学的著作 如Приклонский 的《土质学》和Пенисов的《黏性土的工程 性质》，系统的论述了土质学的原理，为土质学的进一步发 展奠定了基础，也对我国土地的研究有很大的影响。
近代的著作如黄文熙的《土的工程性质》和Mitchell的 《Fundamentals of Soil Behavior》代表了从两个不同的角度深 入研究土的工程性质所达到的新水平。
连续固体
连续流体 碎散材料
二十一世纪土力学的发展具有以下特点：
(1) 进一步汲取现代数学、现代力学的成果和充分利用计算 机技术，深入研究土的非线性、各向异性、流变等特性， 建立新的更符合土体特性的本构模型和计算方法。
(2)充分考虑土和土工问题的不确定性，进行风险分析和优 化决策，岩土工程的定值设计方法逐步向可靠度设计转 化。
筑、滑坡问题等)的土。
土的特点
土的形成经历了漫长的地质历史过 程，是地质作用的产物，是一种矿物 集合体，是一多相分散系统。土体极 易受到外界环境(温度、湿度等)变化 而变化，其主要特征是分散性、复杂 性和易变性。
岩石风化的 产物
碎散性
非连续介质
受力以后易变形 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒 相对位移引起 强度低
土动力学1-264页PPT共65页文档
07.10.2019
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
07.10.2019
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。
07.10.2019
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
07.10.2019
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
07.10.2019
土动力学
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。
07.10.2019
土动力学
07.10.2019
土动力学
07.10.2019
土动力学
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。
07.10.2019
土动力学
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土动力学
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土动力学
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土动力学
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
07.10.2019
土动力学
【创意版】土工原理第6章.ppt
十字板剪切试验，标准贯入试验，静力触探试 验，动力触探试验和旁压试验等
室内剪切试验 ：(缺点是采取的土样的应力释方和结构扰动)
精选文档
5
间接测试方法，常带有地区性或经验性
现场原位试验参数适用性分析
原位试验地基反力系数（kN/m3）
2.0
1.8
海东线数据点 胶济线数据点
1.6
1.4
1.2
静探
1.0
标贯
伏斯列夫真强度理论(有兴趣的同学可参阅pp路径和破坏取 值标准
光凭土的强度线和强度参数是不能反映土在受剪过程 中强度特性的全貌的。除强度参数外，还应包括土的应 力-轴向应变-体积应变或应力-轴向应变-孔隙水压力等 关系曲线。
三轴试验破坏取值标准
砂性土 (1-2)max 粘性土 轴向应变=15%
(例如主动应力、被动应力状态下的土的强度特性是不同的) σ1 direction
δ
Horizontal bedding plane
因此，稳定性计算结果的可靠性在很大程度上取决于
抗剪强度的正确确定，而不同的静力计算方法的影响
则要小得多。
精选文档
2
Inherent anisotropy
Principal stress ratio, R='1/'3 Volumetric strain, vol (%)
a)
0 0.662
-2
4
0
3
6
9
12
15
Axial 精s选tr文ai档n, 1 (%)
3
Poorly graded granular materials prepared by air-pluviation
Plane strain compression
室内剪切试验 ：(缺点是采取的土样的应力释方和结构扰动)
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5
间接测试方法，常带有地区性或经验性
现场原位试验参数适用性分析
原位试验地基反力系数（kN/m3）
2.0
1.8
海东线数据点 胶济线数据点
1.6
1.4
1.2
静探
1.0
标贯
伏斯列夫真强度理论(有兴趣的同学可参阅pp路径和破坏取 值标准
光凭土的强度线和强度参数是不能反映土在受剪过程 中强度特性的全貌的。除强度参数外，还应包括土的应 力-轴向应变-体积应变或应力-轴向应变-孔隙水压力等 关系曲线。
三轴试验破坏取值标准
砂性土 (1-2)max 粘性土 轴向应变=15%
(例如主动应力、被动应力状态下的土的强度特性是不同的) σ1 direction
δ
Horizontal bedding plane
因此，稳定性计算结果的可靠性在很大程度上取决于
抗剪强度的正确确定，而不同的静力计算方法的影响
则要小得多。
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2
Inherent anisotropy
Principal stress ratio, R='1/'3 Volumetric strain, vol (%)
a)
0 0.662
-2
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3
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Axial 精s选tr文ai档n, 1 (%)
3
Poorly graded granular materials prepared by air-pluviation
Plane strain compression
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02.12.2020
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第三节 双线性模型
02.12.2020
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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（静的γ力d）函固，数结λ，主＝即应λ（力Edγ＝的d）E影，（响同εd。）时这和在种λ确＝模定λ型（上概ε述d念）关明，系确或中，G考d应＝虑用G平方均便， 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、 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。
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第二节 土的动应力应变关系的特点
02.12.2020
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第二节 土的动应力应变关系的特点
如将实验测定的土动应力－动应变曲线与 它的各种力学模型对比，则可发现，双线性模 式、粘弹性模式和理想弹塑性模式均能与土的 应力－应变曲线接近，而以粘弹性模型更好。 这些模型从不同的角度用不同的方法描述了土 的动应力－动应变特性，即非线性和滞后性或 骨干曲线与滞回曲线，提出了定量表示动应力 －动应变关系的方法。一般来讲，骨干曲线比 较容易解决。比较困难的是滞回曲线，即描述 卸载与加载时应力应变形状规律的曲线，尤其 是对任意反复荷载作用的情况。
注意：曼辛二倍法。
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第二节 土的动应力应变关系的特点
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第三节 双线性模型
双线性模型是将应力应变滞回圈用一个平行四 边形来代替。这个平行四边形由两组斜率为E1和 E2的直线组成。E1的大小由过原点对OA曲线所作 的切线确定，E2的大小由A点和G点（滞回圈DA 与纵轴的交点）的连线确定。过A、C两点分别作 上述两条线的平行线，即得双线性模型的平行四 边形AFCE，用它来表示一个周期内动应力动应变 的轨迹线。双线性模型包括E1、E2及屈服应变εdy 三个参数，εdy是控制模量由E1变到E2的应变，双 线性模型是与应变有关的模型。双线性模型的三 个参数都是随动应变幅值、静应力状态和往返作 用次数的变化而变化的，应通过实验确定。
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第一节 应力应变关系力学模型 的简析
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第一节 应力应变关系力学模型 的简析
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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。
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第二节 土的动应力应变关系的特点
土在周期荷载作用下的应力应变关系有两个 特点，一个是非线性，另一个是滞后性。如果在 岩土中初始剪应力为零的平面上施加周期往复剪 应力，则在一个周期内的应力应变关系曲线将是 一个滞回圈。如将不同周期动应力作用的最大周 期剪应力±τm和最大周期剪应变±γm绘出，即得 到各应力应变滞回圈顶点的轨迹，叫做土的应力 应变骨干曲线。骨干曲线反映了动应变的非线性， 滞回曲线反映了应变对应力的滞后性。或者说骨 干曲线表示了最大剪应力与最大剪应变之间的关 系。滞回曲线表示了某一个应力循环内各时刻剪 应力与剪应变之间的关系，它们在一起反映了应 力应变关系的全过程。
基本概念：等效弹性模量、等效阻尼比。
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第四节 等效线性模型
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第五节 Iwan模型
Iwan模型是Iwan（1967年）用一系列具有不同屈服值的弹性 元件和塑性元件并联或串联组成的机械模型，可以用来反映循环 荷载下土的应力应变关系。无论并联模型或串联模型，均可按构 成特性建立应力应变关系，再由试验测得的骨架曲线来确定出模 型的有关参数。
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第一节 应力应变关系力学模型 的简析
对于粘性元件，动应力应变关系为一椭圆形， 应力应变曲线内的面积等于椭圆的面积，这 一椭圆的面积正好等于粘性体在一个动应力 周期内单位体积的应变能。
基本元件组合模式的应力应变关系：弹塑性 模式、粘弹性模式、粘塑性模式和双线性模 式。观察其元件组合及应力应变形态。
土动力学(第6章)
第六章
土的动应力－动应变 关系
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土的动应力－动应变关系，是表 征土动态力学特性的基本关系，也是 分析土体动力失稳过程一系列特性的 重要基础。在有限元法解决土体内的 应力及强度－变形稳定问题时，也是 必不可少的基本关系。
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第一节 应力应变关系力学模型 的简析
三个基本力学元件：弹性元件，粘性元件和 塑性元件。
对于弹性元件，动应力应变关系曲线为过坐 标原点的一条斜直线，直线的斜率取决于弹 性元件的弹性模量E，应力应变关系曲线内 的面积等于零。
对于塑性元件，动应力应变曲线为一个矩形， 应力应变曲线内的面积等于矩形的面积。