土动力学的研究发展.doc

土动力学的现状研究和发展 专业班级： 姓名： 指导老师： 土动力学的现状研究和发展 State-of-art and development of soil dynamics 摘 要 ：综述了目前国dynamic test 土的动力特性 建筑物地基基础和土工建筑物在荷载作用下发生振动，土的强度和变化特性都受到影响 ，在不同动荷载下的土的强度和变形各不同 ，其共同特点是豆浆受到加荷速率次数的影响。 (1) 土的动应力-应变关系的特性土具有明显的各乡异性 由于土具有明显的各向异性，加上土中水的影响，使土的动力-应变关系表现出非线性，滞后性和变形积累三方面的特性。骨干曲线表示最大剪应力与最大剪应变之间的关系，反映了动应变的非线性，滞回曲线表示某一个应力环内时刻剪应力与剪应变之间的关系，反映了应变对应力的滞后性，它们一起反映了应力-应变关系的全过程。 （2）应力-应变关系的力学模型 土受力后的表现可以抽象出以下三个基本力学元件。弹性元件、粘性元件和塑性元件，并且可用这三个元件的组合来近似的描述土的力学性质。弹性元件和塑性元件的应力-应变关系组合可得理想弹性模型，对于粘弹性模式，在土力学中只分析滞后模型。另外还可组合成弹塑性模式和双线性模式。 （3）土动力本构关系的模型 ①粘弹性模型:主要包括双直线模型、等效线性模型、Ramberg-Osgood模型 ②弹塑性模型：多屈服面模型，单屈服面模型，点屈服面模型，分屈服面模型，以及岩土弹塑性临界状态模型。 ③内时模型：内时理论由Valanis首次提出，另外还有Iwan 和Martin-Finn-Seed模型 土的液化 美国土木工程师协会岩土工程部分土动力学委员会对“液化”一词的定义是“液化”-任何物质转化为液体的行为过程。就无粘性土而言，这种由固体状态变为液体状态的转化是孔隙压力增大和有效应力减小的结果。 （1） 三种典型的液机理 砂沸，流滑，循环性活动。饱和砂土发生液化，取决于一系列因素的综合影响。主要因素有：土性条件、起始应力条件、动荷条件和排水条件。 （2） 砂土液化的预估方法 评价砂土液化的可能性是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而做出判断。Casagrand（1936年）提出了临界空隙比法，认为存在一个剪切破坏时体积不发生改变，既不压实又不松胀的密度，其相应的孔隙比为临界孔隙比。Seed（1971年）提出抗液法剪应力法，是目前国内外应用最广泛的方法。我国lt;工业民用建筑地基抗震设计规范gt;采用临界标准贯入击法，该法基本反映了影响饱和砂土振动液化的各个主要因素，而且比较简单，可以和场地勘查工作同时进行。另外还有振动稳定密度法、标准爆破沉降量法、综合指标法、静力触探和统计法。 日本学者八木、大冈和石桥等分别由等应力动单剪试验及扭剪仪各自提出了计算永久体积应变增量的经验公式。沈珠江等对等价粘弹性模型进行了较全面的研究，认为一个完整的粘弹性模型应该包含四个经验公式： （a）平均剪切摸量； （b）阻尼比； （c）永久体积应变增量和永久剪切应变增量； （d）当饱和土体处于完全不排水及部分排水条件下，还需给出孔隙水压力增长和消散模型。 Masing 类模型以 Hardin-Drnevich 曲线或 Ramberg-Osgood 曲线等为骨干,改用瞬时剪切模量代替前面的平均剪切模量[7]。为使这类动本构模型更接近实测的动应力－应变曲线，很多学者作了大量的工作。如 Prevost[8]和 Catherine 分别对双曲线模型进行了改进；Pyke 及王志良等分别对曼辛规则进行了修正，以使其能够描述不规则循环荷载作用下土的动本构关系[9，10]。伊万用一系列具有不同屈服水平的理想弹塑性元件来描述土的动本构关系[11]，它分串联型和 并联型两种构成方式。串联型和并联型的伊万模型所描述的动应力－应变特性基本上一致，只是前者以应变为自变量，导出曼辛型的 Davidenkov 类解析模型；后者以应力为自变量，导出 Ramberg-Osgood 类的解析模型。由于这些模型总呈现出曼辛型的 Bauschinger 效应，故伊万模型可看成是一个能获得各种曼辛型关系的通用物理模型，或者说各种曼辛型非线性动应力－应变关系均可由伊万模型导出。郑大同在伊万模型基础上，提出了一个新物理模型，该模型的骨架曲线可为加工硬化状，也可为加工软化状，骨架曲线与滞回曲线的两个分支既可相同，也可不同，而曼辛模型只是其中的一种特殊情况。粘弹性理论是目前生产应用中的主流，尽管其还存在多方面的不足，如不能考虑应变软化，不能考虑应力路径的影响，不能考虑土的各向异性以及大应变时误差大，等等，但它毕 竟是试验结果的归纳，形式上也比较直观简单，经过适当的处理和改进后结合动力有限元程序，同样可以计算出循环荷载作用下