土動力學(xué)第一章 緒論

土動力學(xué)2006

soildynamics3/19/2023土動力學(xué)第一章緒論土動力學(xué)是研究各種動荷載作用下土的變形強(qiáng)度特性及土體穩(wěn)定性的一門學(xué)科土力學(xué)中“stress”一詞原定義包括“靜的”（static)和“動的”（dynamic)應(yīng)力，但傳統(tǒng)土力學(xué)中通常僅意味靜應(yīng)力3/19/2023土動力學(xué)1964年新瀉地震造成房屋傾斜3/19/2023土動力學(xué)土動力學(xué)的發(fā)展是不平衡的研究的荷載來源各不相同對各種實(shí)際問題要求解決的迫切程度不同3/19/2023土動力學(xué)地震最新的地震報(bào)道北京時(shí)間2005年10月8日11時(shí)50分，在巴基斯坦（北緯34.4度、東經(jīng)73.6度）發(fā)生7.8級地震，震中位于巴基斯坦北部巴控克什米爾山區(qū)，距首都伊斯蘭堡約90公里，距我國和巴基斯坦邊境線約300公里。巴基斯坦官員11月8日宣布，巴基斯坦在南亞大地震中的死亡人數(shù)已經(jīng)達(dá)到8．735萬人。3/19/2023土動力學(xué)3/19/2023土動力學(xué)3/19/2023土動力學(xué)據(jù)中國臺網(wǎng)測定，2005年11月26日,08時(shí)49分38.6秒在江西九江、瑞昌間(北緯29.7,東經(jīng)115.7)發(fā)生5.7級地震。

湖北省武漢、洪湖、鄂州、黃岡、赤壁、通城、咸寧等地建筑物有明顯震感，部分建筑物墻面破裂，震動持續(xù)時(shí)間約為20秒。3/19/2023土動力學(xué)3/19/2023土動力學(xué)3/19/2023土動力學(xué)地震2005年3月20日日本福岡岡以西當(dāng)?shù)氐貢r(shí)間上午10點(diǎn)53分發(fā)發(fā)生里氏7級強(qiáng)烈地地震，至20日晚上上9點(diǎn)止共共發(fā)生83次余震。。傷亡人數(shù)超超過500人，許多多房屋被毀毀。3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)阿爾及利亞地震震2003年5月月21日夜阿爾爾及利亞首都阿阿爾及爾地區(qū)發(fā)發(fā)生了里氏6.7級大地震，，造成該國2300人死亡，，1萬1千人受受傷。在那次大大地震后，阿爾爾及爾地區(qū)又經(jīng)經(jīng)歷了多達(dá)上千千次的大大小小小的余震。3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)學(xué)菲律賓地地震2003年5月月27號凌晨2點(diǎn)多，印印尼東北北部地區(qū)區(qū)發(fā)生里里氏6.4級地地震。此此次地震震的震中中位于印印尼馬魯魯古省的的莫羅3/17/2023土動力學(xué)學(xué)從2003年5月1日的土耳耳其地震震開始，，到5月21日的阿爾爾及利亞亞地震，，到5月月26日日的日本本地震、、5月27日的的印度尼尼西亞地地震、菲菲律賓地地震，短短短的20多天，就就發(fā)生了了5次六級以上的地震震。3/17/2023土動力學(xué)近期發(fā)生的地震基基本上處在環(huán)太平平洋的西部和歐亞亞地震帶上，而這這兩個(gè)地震帶都是是老的地震帶，同同時(shí)又都位于幾大大板塊的邊緣。這這些地震的發(fā)生意意味著板塊的積壓壓，板塊撞擊，因因?yàn)榈厍蚴怯蓭状蟠蟀鍓K構(gòu)成的，在在它的邊緣上發(fā)生生一些重大地震，，意味著這些板塊塊確實(shí)是在運(yùn)動，，在活動，它的運(yùn)運(yùn)動和活動標(biāo)志著著整個(gè)地球的深部部可能有動力源在在活動。3/17/2023土動力學(xué)2003年年至今我國國大陸新疆疆、內(nèi)蒙、、甘肅等地地連續(xù)發(fā)生生地震過去10年來，臺灣平均均每年發(fā)生里氏氏6級以上地震3．4次，去年共發(fā)生生3次。3/17/2023土動力學(xué)伊朗地震2003年12月26日早晨5時(shí)28分，伊朗中部部克爾曼省首府府克爾曼附近發(fā)發(fā)生里氏6.8級地震，是這這一地區(qū)自1998年以來最最強(qiáng)烈的一次地地震，震源約在在地下33公里里。千年歷史的古城城———巴姆市市的老城區(qū)已全全部被毀，該市市的許多歷史建建筑幾乎徹底被被毀。死亡人數(shù)為4.1萬人。3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)據(jù)介紹，伊伊朗地震災(zāi)災(zāi)害頻發(fā)，，全境共分分布4條地震帶，，其中最長長最寬的一一條從土耳耳其、伊朗朗邊境地區(qū)區(qū)起，經(jīng)過過首都德黑黑蘭，向東東延伸數(shù)百百公里。更更糟糕的是是，德黑蘭蘭地下還分分布著北、、南、東3條斷層。目目前德黑蘭蘭小震不斷斷。近年來來德黑蘭周周圍地區(qū)發(fā)發(fā)生了數(shù)起起較大地震震，2002年6月22日凌晨加茲茲溫發(fā)生了了里氏6.3級的地震，，200多人在地震震中喪生。。3/17/2023土動力學(xué)伊朗地震專專家預(yù)測，，未來幾年年里，德黑黑蘭發(fā)生7級左右地震震的可能性性極大。德德黑蘭建筑筑物的抗震震性能令人人擔(dān)憂。德德黑蘭建有有160萬套住房，，其中70萬套屬危舊舊住房。日日本的地震震專家經(jīng)過過實(shí)地考察察后認(rèn)為，，德黑蘭大大部分建筑筑不符合抗抗大地震的的要求，如如果德黑蘭蘭發(fā)生7級地震，將將有約50萬套住房倒倒塌，55%的建筑受損損，財(cái)產(chǎn)損損失相當(dāng)于于伊朗國民民收入的22%，將有38萬人喪生，，國家將陷陷于癱瘓。。3/17/2023土動力學(xué)學(xué)日本神戶戶地震1995年1月月17日日凌晨5時(shí)47分日本本神戶發(fā)發(fā)生里氏氏7.2級地震震，延續(xù)續(xù)時(shí)間20秒城市直下下型活斷斷層地震震經(jīng)濟(jì)損失失1000億美美元死亡6000多多人，負(fù)負(fù)傷3萬萬多人房屋毀損損99515棟棟路面開裂裂，地基基變形，，鐵道彎彎曲，列列車脫軌軌，港口口破壞，，攔腰折折斷的大大樓倒下下來將道道路隔截截，斷裂裂的高速速公路從從幾十米米高處塌塌落下來來3/17/2023土動力學(xué)中國是一個(gè)多多地震的國家家。20世紀(jì)以來來中國共發(fā)生生8級以上大震震9次7～7.9級級地震99次次6～6.9級級地震470余次4.8級以上上地震3800余次3/17/2023土動力學(xué)20世紀(jì)以以來中國陸陸地地震活活動經(jīng)歷了了四個(gè)活躍躍期，目前前正處于第第五個(gè)活躍躍期。期間可能發(fā)發(fā)生多次7級以上的的強(qiáng)震，強(qiáng)強(qiáng)震的主體體地區(qū)在中中國西部。。3/17/2023土動力學(xué)土動力學(xué)研究的的問題各種動荷載及其其特點(diǎn)振動和波動在土土中的運(yùn)動規(guī)律律土的動應(yīng)力應(yīng)變變關(guān)系動強(qiáng)度與變形問問題振動液化動力特性測試的的設(shè)備與技術(shù)動荷載作用下的的地基承載力、、土坡穩(wěn)定性及及動土壓力土與結(jié)構(gòu)物的相相互作用（動力力機(jī)器基礎(chǔ)問題題）3/17/2023土動力學(xué)相關(guān)學(xué)科土力學(xué)地震工程學(xué)結(jié)構(gòu)動力學(xué)土工抗震學(xué)3/17/2023土動力學(xué)解決途徑引入表征動力作用用和土動力特性的的相應(yīng)指標(biāo)，建立立土動力學(xué)的計(jì)算算方法以模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)提供定定性或定量的依據(jù)據(jù)3/17/2023土動力學(xué)學(xué)發(fā)展趨勢勢探討動力力作用下下土體失失穩(wěn)的機(jī)機(jī)理動本構(gòu)定定律粉土和砂砂礫土的的液化孔隙水壓壓力的變變化規(guī)律律土與上部部結(jié)構(gòu)的的相互作作用隨機(jī)波及及高頻波波的研究究應(yīng)用高應(yīng)力水水平復(fù)雜雜應(yīng)力狀狀態(tài)下的的室內(nèi)試試驗(yàn)研究究現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)、實(shí)錄錄分析及及模型試試驗(yàn)3/17/2023土動力學(xué)研究特點(diǎn)注重土的室內(nèi)內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場場試驗(yàn)研究注重工程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)的研究注重實(shí)用的計(jì)計(jì)算分析方法法3/17/2023土動力學(xué)參考教材方云等：《土土力學(xué)》第十十章謝鼎義：《土土動力學(xué)》1988張克緒等：《《土動力學(xué)》》19893/17/2023土動力學(xué)第二章動動荷載特特性3/17/2023土動力學(xué)第一節(jié)動動、靜問問題的區(qū)別別加荷速度T/4>幾幾十秒靜靜力學(xué)學(xué)問題T/4<幾幾十秒動動力學(xué)學(xué)問題應(yīng)變范圍微小應(yīng)變范范圍（<10-5)中等應(yīng)變范范圍（10-5~10-3)大應(yīng)變范圍圍（>10-3)循環(huán)效應(yīng)3/17/2023土動力學(xué)第二節(jié)動荷荷載特性荷載的大小、方方向、作用位置置隨時(shí)間而變化化，且荷載對作作用體系的動力力效應(yīng)不可忽略略。這樣的荷載載稱為動荷載（dynamicload）。動荷載的性質(zhì)用用振幅（amplitudevibrition）、、頻率（frequency）和持續(xù)作用用時(shí)間（durationofvibrition）來表示。動荷載的持續(xù)作作用時(shí)間用循環(huán)環(huán)作用次數(shù)N來來表示。3/17/2023土動力學(xué)如果運(yùn)動在相同同的時(shí)間間隔內(nèi)內(nèi)重現(xiàn)，就稱為為周期運(yùn)動。運(yùn)動重現(xiàn)一次稱稱為一個(gè)循環(huán)。。單位時(shí)間內(nèi)所完完成的循環(huán)數(shù)，，稱為頻率完成一個(gè)循環(huán)所所需要的時(shí)間，，稱為周期，以T表示。3/17/2023土動力學(xué)動荷載可以分為為三種類型1、周期荷載（（cyclicloading）以同一振幅和周周期往復(fù)循環(huán)作作用的荷載稱為為周期荷載。周期荷載的最最簡單形式是簡諧荷載（harmonicloading）。。簡諧荷載隨時(shí)時(shí)間t的變化規(guī)規(guī)律可用正弦或或余弦函數(shù)表示示。（2-2）半周期內(nèi)的峰值值荷載P0，稱為振幅。雙雙幅值2P0指在周期T內(nèi)荷荷載變化的最大大幅度。3/17/2023土動力學(xué)簡諧荷載是是工程中常常用的荷載載簡諧荷載與與地震荷載載的區(qū)別振幅幾乎不不變周期不變持續(xù)作用次次數(shù)大現(xiàn)場實(shí)際荷荷載與簡諧諧荷載的差差別非周期性峰值可能不不同荷載總是動動靜荷載的的組合3/17/2023土動力學(xué)學(xué)若干個(gè)振振幅和周周期各不不相同的的的簡諧諧荷載可可相互疊疊加，組組成一般般性的周周期荷載載。（2-3）3/17/2023土動力學(xué)學(xué)2、沖擊擊荷載沖擊荷載載是一種種瞬時(shí)荷荷載，強(qiáng)強(qiáng)度大，，持續(xù)時(shí)時(shí)間短。。（2-4）3/17/2023土動力學(xué)學(xué)兩個(gè)特點(diǎn)點(diǎn)只有一次次脈沖作作用作用持續(xù)續(xù)時(shí)間短短（ms），壓壓力升高高速率大大3/17/2023土動力學(xué)多脈沖瞬時(shí)動荷載載3/17/2023土動力學(xué)打樁引起的地表表垂直加速度軌軌跡3/17/2023土動力學(xué)3、不規(guī)則荷載載荷載隨時(shí)間的變變化沒有規(guī)律可可循，如地震荷荷載。3/17/2023土動力學(xué)學(xué)地震應(yīng)力力的統(tǒng)計(jì)計(jì)性質(zhì)T=0.2～1.0s持續(xù)時(shí)間間和主要要作用次次數(shù)與震震級有關(guān)關(guān)，震級級越大，，t和N值越大大每個(gè)脈沖沖的波形形更接近近于正弦弦變化的的曲線3/17/2023土動力學(xué)學(xué)第三節(jié)動動荷荷載對地地基土的的影響土的類型型和所處處狀態(tài)不不同，對對動荷載載的反應(yīng)應(yīng)也不相相同處于飽和和狀態(tài)的的砂土和和粉土在在周期性性動荷載載作用下下可能液液化淤泥、淤淤泥質(zhì)土土在周期期性動荷荷載作用用下，由由于孔隙隙水壓力力上升，，強(qiáng)度降降低等緣緣故會導(dǎo)導(dǎo)致沉降降和滑移移3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)3/17/2023土動力學(xué)土在動荷載載作用下的的破壞過程程當(dāng)動荷載很很小時(shí)，土土顆粒之間間的聯(lián)結(jié)幾幾乎沒有遭遭到破壞，，土骨架的的變形能夠夠恢復(fù)，并并且土顆粒粒之間相互互移動所損損耗的能量量也少，土土處于理想想的彈－粘粘性力學(xué)狀狀態(tài)隨動荷載增增大，顆粒粒之間的聯(lián)聯(lián)結(jié)遭到破破壞，土骨骨架產(chǎn)生不不可恢復(fù)的的變形。土土顆粒之間間相互移動動所損耗的的能量增大大，土越來來越表現(xiàn)出出非彈性或或塑性性能能當(dāng)動荷載增增大到一定定程度時(shí)，，土顆粒之之間的聯(lián)結(jié)結(jié)幾乎完全全破壞，土土處于流動動或破壞狀狀態(tài)3/17/2023土動力學(xué)土對地震荷荷載反應(yīng)的的主要表現(xiàn)現(xiàn)變形孔隙水壓力力3/17/2023土動力學(xué)根據(jù)土對地震荷載載反應(yīng)的分類對地震反應(yīng)明顯：：中等密度或松的的飽和砂土；粘粒粒含量小于10～～15％的飽和砂砂質(zhì)粘土或粉質(zhì)軟軟粘土；含礫量<70~80%，，砂料處于中密或或松散狀態(tài)的砂礫礫石土等對地震反應(yīng)不明顯顯：干砂、壓密粘粘土飽和密實(shí)砂；；含礫量>70~80%的砂礫石石土等3/17/2023土動力學(xué)動荷載作用對工程程建筑的影響引起結(jié)構(gòu)物振動破壞地基動力機(jī)器引起基礎(chǔ)礎(chǔ)過大的振幅（甚甚至共振）高層建筑（20～～30層）在軟基基上容易損壞，而而低層建筑（5～～6層）在硬基上上反而比較容易損損壞3/17/2023土動力學(xué)地震工程中的土體體土體不僅指土材料料，還包括土的分分布和幾何尺寸基巖的地震剪切波波通過土層向上傳傳播，引起土層表表面的運(yùn)動，產(chǎn)生生對基巖運(yùn)動的位位移、速度和加速速度反應(yīng)。