土动力学与岩土地震工程研究进展

综述了目前国内外土体动力本的模型、动力分析和动力测试研究的现状和进展,着重对复杂荷载下的动力弹塑性模型和弹塑性动力分析研究作了较详细的介绍,并对各种方法的优缺点进行了比较和评述,对今后土动力学和岩土地震工程的研究提出了初浅的看法。     

饱和多孔介质土动力学理论与数值解法

总结和评价了饱和多孔介质土动力学理论与数值解法在国内外的研究成果 ,着重讨论了饱和多孔介质土动力学的基本方程、饱和土中弹性波的传播特性以及饱和土体动力分析的时域数值解及地震反应等方面的研究现状 ,并指出今后的研究方向 .     

孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗的影响

用流体饱和多孔介质材料描述土体,用间接边界元法分析饱和土中桩基动力阻抗,探讨饱和土中孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗的影响。结果表明,孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗有一定的影响,在地基土与基础结构动力相互作用研究应考虑地基土中孔隙流体的影响。     

基础条件对SSDI体系动力特性的影响

基于影响土-结构动力相互作用(SSDI)体系抗震性能和动力特性的因素除地基土特性与上部结构特性外,基础作为联系上部结构和土体的桥梁,其构造形式以及埋置深度对SSDI体系动力性能的影响不可忽视。通过采用有限元方法,对某工程高层建筑算例进行计算分析;利用ANSYS程序中重新启动法、APDL参数设计语言编制程序实现对地基土的非线性模拟,并通过土体边界、土体与结构间非线性接触的研究,对整个SSDI体系在实测地震波作用下的动力反应进行计算分析,研究桩筏基础、桩箱基础2种不同基础形式以及不同基础埋深条件对上部结构动力反应效应的影响。研究结果表明:桩箱基础条件时上部结构动力反应较小,基础埋深越大,上部结构动力反应越小。研究成果为工程抗震设计考虑基础条件对土-结构动力相互作用效应的影响提供了理论依据,对完善抗震设计规范具有参考价值。     

城市地下水动力场变异对土体环境稳定性影响分析

以城市地下水为主要研究对象,在地下水与土体相互作用的现实和理论背景下,从影响地下水动力场变异的因素入手,具体分析了动力场变异的方式、途径、成因,着重研究了地下水动力场变异对土结构性质的影响,首先,分析了地下水动力场变异对土体结构的影响机制.然后,为了更深入地从微细观及宏观层面阐明地下水动力场变异对土体作用的实质,结合理论模型作具体分析.最后提出了研究的重点、手段和进一步发展的方向.     

横观各向同性土中大直径桩的纵向振动分析

桩-土动力特性研究一直是桩基工程领域的重要问题,针对受纵向振动荷载下的横观各向同性土中大直径桩动力特性进行研究。基于横观各向同性材料本构方程,忽略土体径向位移建立轴对称条件下土体的动力平衡方程,结合边界条件求解方程,得到土体的位移和剪切力表达式。根据Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的纵向振动平衡方程,结合边界条件求解得到大直径桩在横观各向同性土中纵向振动的解析解,随后分析了桩土参数对土体、桩顶动力响应的影响。将理论解进行退化分析以及将理论解与数值模拟解进行对比进而验证了该理论解的正确性。     

突加集中荷载作用下饱和土-深埋圆形隧道衬砌系统的非轴对称动力响应

考虑饱和土与深埋圆形衬砌的相互作用, 研究了突加集中荷载作用下饱和土-衬砌系统的非轴对称动力响应. 基于Biot理论和弹性理论, 采用Laplace变换和Fourier级数, 考虑衬砌边界条件以及衬砌与饱和土交界面处的连续性条件, 在Laplace变换域内求得突加集中荷载作用下饱和土-弹性衬砌耦合系统的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式. 利用Laplace逆变换Crump数值反演方法得到饱和土-衬砌系统动力响应的数值解, 并分析了土体和衬砌系统的力学、几何等参数对系统动力响应的影响. 结果表明: 5倍隧道衬砌半径以外处土体的动力响应远小于隧道附近土体的动力响应; 衬砌刚度和厚度对土体位移和应力影响显著, 但对孔隙水压力影响较小; 孔隙水的可压缩性对土体位移的幅值影响不大, 但对应力幅值的影响较为显著.     

考虑桩土动力相互作用时群桩阻抗函数的分析

桩与土体的动力相互作用不仅改变了桩基的承载力，也影响了上部结构对动荷载的响应，因此在进行上部结构的动力响应分析时必须考虑桩土动力相互作用的影响。对这种动力相互作用效应研究的基础是确定桩土系统的阻抗函数，文章对考虑桩土系统动力相互作用时群桩的阻抗函数进行了细致的分析，明确了影响桩土系统动力相互作用阻抗函数的各种主要参数，为进一步研究桩土结构相互作用打下基础。     

软土地基上桩-土-高层结构体系动力特性的振动台试验

为了研究软土地基上桩?土相互作用对高层结构动力特性的影响机理,设计了1：6比例的高层结构?桩?土动力相互作用体系,进行了软土地基上框架结构的模型振动台试验。试验采用层状剪切盒模拟土体的边界,锯末和砂土的混合物作为地基土、以12层钢筋混凝土框架结构模拟上部结构,基础采用3×3群桩基础。通过对比考虑土?结构相互作用（SSI）框架模型和刚性地基框架模型的结构动力特性,总结出本试验中SSI效应对高层框架结构的动力特性影响规律：土体对地震动存在显著的过滤作用,放大土体基频附近的振动,且放大幅度随地震动的加强而减小;小震时土体对加速度峰值起放大作用,而在大震时起减小峰值的作用;考虑SSI效应后,结构的频率降低,阻尼比提高,结构的损伤出现得更晚,发展也更慢。在土体频率处,SSI体系的振型受土体影响显著;在远离土体频率处,SSI体系振型与刚性地基一致。     

两种土模型下饱和土中球空腔的动力响应

考虑土颗粒间库仑摩擦消耗的能量,采用弱非弹性介质模型研究饱和土中球形空腔的动力响应.基于Yamamoto模型,建立了具有球空腔饱和土体稳态振动的控制方程;通过引入势函数,分别得到了边界透水和不透水条件下饱和土体的位移、应力和孔隙水压力等解析表达式;利用界面连续性条件,确定了待定系数的具体表达式.以饱和砂土和粉土为例,分析了Biot两相饱和介质和Yamamoto两种土模型下饱和土中球形空腔动力响应的差异.在此基础上,分析了界面处具有球形空腔饱和砂土和粉土的径向位移、孔隙水压力和环向应力幅值随外荷载激振频率、空腔半径的影响.结果表明:在共振频率处,Yamamoto土模型下饱和土体的动力响应小于Biot土模型下饱和土体的动力响应;能量损失比对饱和土中球形空腔的动力响应有显著的影响.     

冻土动力学性的研究现状及研究方向

冻土动力学是冻土力学的一个重要分支,它主要研究的是在动载荷作用下冻土的强度、变形和稳定性问题。根据冻土动蠕变、动强度、动力学参数、动应力—应变关系、冻土场地地震加速度反应谱分析和路基体系地震反应等方面研究现状和发展趋势,明确了冻土动力学今后的研究方向。     

振冲动力法加固地基的机理

从振冲动力原理出发,研究了振冲动力加固地基的瞬时过程中的波动理论,根据有效应力原理和土体中的应力－应变关系导出了振冲作用产生的波动方程,依据土力学和土动力学原理,研究了振冲动力作用下土层中超静孔压积累的规律－超静孔压积累微分方程和定解条件,研究结果表明振冲动力作用使得超静孔隙水压力波动上升,孔压波动上升与振动的频率有关,利用这一成果可计算土层的液化深度和强夯法进行抗震处理的加固深度,同时讨论了振冲动力作用时瑞雷波的影响。     

地铁行车荷载下土体动强度和动应力-应变关系

通过对南京地铁三山街站底部的原状淤泥质粉质粘土进行循环三轴仪的室内动三轴试验 ,采用一定的动应力频率、不同的动应力比以及不同的固结状态来模拟地铁行车荷载及隧道周围土体 .研究了在地铁行车循环荷载长期作用下 ,淤泥质粉质粘土的动强度和动应力 -动应变的变化规律 .实验结果表明 ,淤泥质粉质粘土的动强度随动荷载循环次数的增加而降低 ,在设计基础时 ,所取土的强度指标必须根据一次列车的动荷载大小及其循环次数而定 ;淤泥质粉质粘土在地铁列车循环荷载作用下的动应力 -动应变关系的形式仍可用R .L .Kondner的双曲线关系描述 ;土体的动剪切模量、动抗剪强度等具有随动应变值的变化而变化的规律     

非均质土层中单桩水平动力阻抗计算及影响因素分析

运用土动力学和结构动力学原理．基于改进的Winkler地基梁模型,考虑了地基土的成层非均质性和桩土界面的相对分离效应以及桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算力学模型．通过数值计算将得到的单桩水平动力阻抗随激振频率的变化关系与现有的计算和试验结果进行了对比．验证了计算方法的合理性,进而通过变动参数计算得到了桩周弱化土域、桩土界面接触状态、桩身长细比和桩土刚度比等对单桩水平动力阻抗函数的影响规律。     

动载荷下边坡的失稳分析

根据公路和铁路承载结构以及载荷性质的不同，利用LUSAS有限元分别对两种动载的属性进行了分析，得出了两种载荷的位移、应力的时程曲线和应力变化轮廓，以及两种不同结构体的本征值与振动频率的关系，利用这些结果得出了两种动载荷的“有害频率”和“有害动载时间”．根据动载属性分析，结合实际事例，利用FLAC分别对这两种不同载荷对边坡的扰动情况进行了比较系统的数值分析．     

粘弹性地基钢板爆炸焊接动力分析

从厚板结构动力理论出发,详细推导了粘弹性地基上厚板爆炸焊接动力响应各力学量的表达式、当工程需要大尺寸爆炸焊接复合板和冲击韧性不好的基板及较厚的复合板时,焊接过程中的力学行为应该计及除传统焊接参数以外的其他参数的影响厚板模型涉及的参数较多,精度高,特别适应于像连铸坯之类的材料爆炸焊接作精细分析和设计的理论依据。     

瑞利波作用下桩土相互作用横向动力响应计算研究

将采用Novak薄层法计算地基土动力阻抗的方法引入到瑞利波作用下桩土横向动力响应分析中,得到了单桩横向动力响应的计算公式.在此计算公式的基础上分析了长径比、桩土刚度比、地基土的泊松比对单桩横向响应的影响.结果显示,泊松比的变化对单桩水平动力响应有影响,桩土刚度比对单桩水平动力响应有较大影响,而桩长对桩底自由的单桩动力响应基本无影响.而且单桩水平动力响应随着频率的增大而减小.     

各类土的动剪切模量和阻尼比的研究

土的动剪切模量和阻尼比是土动力学特性的重要参数,也是土层和地基地震反应分析中必备的动力参数。根据国内外土的动剪切模量和阻尼比的发展和研究现状,对比分析了确定土的动剪切模量和阻尼比的现场测试和实验室测试2种测试方法的优缺点,并分别对无黏性土、黏性土、其他类土以及重塑土的动剪切模量和阻尼比的国内外研究成果进行了总结和评述,指出了现有研究工作中有待解决和完善的问题,提出了今后的发展方向和研究设想。     

有机质含量对滇池重塑泥炭质土动强度特性的影响

为了研究滇池泥炭质土中有机质成分对于土体动强度特性的影响,对不同有机质含量的饱和重塑泥炭质土进行室内动三轴试验,研究了不同有机质含量、固结压力、振动频率对重塑泥炭质土的动强度曲线的影响,分析了不同有机质含量、振动频率及循环振次控制条件下重塑泥炭质土的动强度指标的变化规律。得出结论如下：重塑泥炭质土的动剪应力在其他条件相同时,均随着固结压力、振动频率和有机质含量的增加而增大。其中有机质含量对重塑饱和泥炭质土的动强度影响最大,土体动强度指标随有机质含量增加呈明显正相关性。重塑饱和泥炭质土动强度受荷载振动频率的影响较小,动强度指标总体上随振动频率的增大有小幅提升。循环振次则对重塑饱和泥炭质土动强度呈负相关影响。     

粉煤灰改良粉砂土动静力学特性研究

为探究不同粉煤灰掺量粉砂土的动力特性和粉煤灰改良粉砂土的改性机理,本文以绥化至大庆高速公路路基填土为研究对象,开展无侧限压缩试验和动三轴试验,分析粉煤灰掺量对粉砂土静力学特征影响情况,以及围压、动荷载加载次数和粉煤灰掺量对改良粉砂土动强度的影响规律。结果表明：围压相同的情况下,土体的无侧限压缩强度和动强度,均随粉煤灰掺量增加先升高后降低;加载次数相同时,围压越大,土体动强度越大;选取加载次数为100次动强度进行拟合分析,得出粉煤灰掺入量与动剪切强度对应关系的经验公式。为改善路基强度,加快粉煤灰综合利用进程,结合试验结果与数据分析,建议在粉砂土路基掺加质量比15%粉煤灰进行路基施工。15%粉煤灰掺入量的改良粉砂土对比素土,存在颗粒紧凑,孔隙更小,结构相对致密,骨架更强等优点,可为东北地区粉砂土改良等工程建设提供参考。