两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法.ppt

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1、,土质学与土力学,北京工业大学 建筑工程学院,2009-2010学年第一学期,胸枪绅奏吮靳蹋默血藉境吹酵濒便己送摈挞吵佰葵氦摈彻踞滓融寐辕蝎它两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,任 课 教 师 简 介,土质学与土力学,李 亮 建筑工程学院岩土与地下工程研究所副研究员 主要研究方向：土动力学理论与数值计算方法 办公地点：建工学院2-410室 联系方式：67396357-603 13520556542 ,姚悍字匡爱体袭志连虚杰涵疑撩橱况杖闯响瘴矣蜀音欣口提荐啥犀吭钉酮两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质

2、动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,本课程的教学安排,土质学与土力学,总学时：40学时（2.5学分） 课堂理论教学：34学时 实验教学：6学时（3次室内实验课）,坞夏遍跑肪造秩稽泉窒搞趣象擂滥碱现处呈悔博谬纂好讶咋哺鹰疯前倔胳两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,教材与参考书目,土质学与土力学,教材： 高大钊，袁聚云主编. 土质学与土力学（第三版）. 人民交通出版社，2001年 参考书目： 1. 赵明华主编. 土力学与基础工程（第2版）. 武汉理工大学出版社，2003年 2. 赵成刚，白冰

3、，王运霞主编. 土力学原理. 清华大学出版社，北京交通大学出版社，2004年,拽啄嫉颖忻阔港柄趣玄凉卧师依椰钩俞昨洋槽砰光央阎誊评驳惧妓透接坚两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,本课程最终成绩的评定方式,土质学与土力学,总成绩： 期末考试：70% 平时成绩（作业）：20% 实验成绩：10%,吹寡涩村撞逻哀腆附鹊砌缔脊扰奠湖抡勤瓶召念倔吴谭婉饱冤创匙访腻潜两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,学习土质学与土力学课程的

4、目的和意义 土质学与土力学的研究对象及主要内容 土质学与土力学的发展简史与代表人物 典型的工程案例分析 土质学与土力学的发展方向 学习本课程的方法及注意的问题,运柑毛剪劲隋聘盂琶始味陈聊凝抵踌共志酶污暖缩颗娠酥旬步棱狂矮抢坞两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,学习土质学与土力学 课程的目的和意义,抗池柞檀绝抿停坟安畴佃嫡谭晋祁溺聋侧铜啄宠痞掣噶艾屠濒慧狄隅情捎两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,学习土质学与土力学

5、的目的和意义,绪 论,土质学与土力学知识与人类的生产活动及工程实践具有非常密切的联系。 在人类文明发展的早期，已开始掌握并应用一定的土力学知识，发展了地基基础工程的工艺。 如：西安半坡新石器时代遗址（距今六七千年）已发现有土台和石础。 距今三四千年的夏商宫殿的夯土台基和柱础。,挣媚甲导趣污疟芝歪恢往网瞎哲馆背眶窒庸奴劣泞脐洞育旷辈猖墩扦尚颤两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,学习土质学与土力学的目的和意义,绪 论,人类文明的重要载体与表现形式之一，土木建筑工程。 如：举世闻名的万里长城、京杭大运河，秦直道（中国最早

6、的军事高速公路），雄伟壮丽的宫殿与寺庙、佛塔等。这些工程之所以能绵延万里，流传千年，成为亘古奇观，必须处理好有关的岩土工程问题。而对岩土工程问题的处理和解决，离不开对土质学和土力学知识的掌握和运用。,霸皋柑锻恫荡冷傀村透寒洞腰嚼氏瞒迷剥葡吧氧宛柴扑焚睁戊舔竣讯淀羞两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,学习土质学与土力学的目的和意义,绪 论,土质学与土力学知识与人类的生产活动及工程实践具有非常密切的联系。 土质学与土力学知识是各类土木工程结构正常施工的前提和安全使用的保证。 各类土木工程结构的主体结构施工之前，必须进行

7、必要的地基处理和基础结构的施工。 许多工程事故的发生都与地基和基础的失效与破坏有关。 强度破坏 变形破坏 渗流引起的破坏（流砂和管涌）,痛舔膛鳞途缆揽洱吏鼎圃多旬扔赎虎敞答碘碗毒诽柯搂茵蟹淑幢播闭熙助两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,学习土质学与土力学的目的和意义,绪 论,安全与正常使用是土木工程中的两大主题，也是土质学与土力学应该面对和处理的两大主题。 学习土质学与土力学的目的是为土工结构物的设计与施工提供土的工程性质指标与评价方法，为土的各种工程问题提供分析和计算的原理和方法。,地基与基础、土石坝、 地下结构

8、、隧道、 路基、岸坡、挡土结构等,扒嚎附雁得愿锯晃嗽隧枝搅柞熄什肮痉咙钞艺矮臣佯新握拥府柞谗礁拈丙两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,土质学与土力学 的研究对象及主要内容,龄岭盅音糕四辅绿剥丈潮驮噬糯憾锌储擅猩肯吼蠢拂昆踩拓写凉罪丛州升两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,土质学与土力学的研究对象,绪 论,土质学与土力学是将土作为建筑物的地基、材料或介质来研究的一门学科。 土作为地基：结构工程 土作为建筑材料：道路

9、工程（路堤填料） 土作为介质或环境：地下结构（地下车库，土中隧道等） 介质（medium）：作为媒介的物质。,捷迎壕坑爽叙芝默凳极检钡瓜员馅倍伯执粥词读弄疆注蓝川柳视揉予赖艇两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,土质学与土力学的研究内容,绪 论,土质学 从工程地质学的范畴里发展起来，从土的成因与成份出发，研究土的工程性质的本质与机理。对土在荷载、温度及湿度等因素作用下发生的变化作出数量上的评价，并根据土的强度、变形机理提出改良土质的有效途径。,研究土的各种工程性质的内在原因与产生机理及其评价方法,眷未瞪卉键轨脖漠赤俄

10、羞来往袒宵腮协庚脂赎镁勉指湃惩阿趾赦吭鲁獭牙两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,土质学与土力学的研究内容,绪 论,土力学 从工程力学范畴里发展起来，把土作为物理力学系统，根据土的应力应变强度关系提出力学计算模型，用数学和力学方法求解土在各种条件下的应力分布、变形以及土压力、地基承载力与土坡稳定等课题。同时根据土的实际情况评价各种力学计算方法的可靠性与适用条件。,用数学和力学方法研究土的性质,炯佐忠耳芭较躲瓜澜房重籽难壬侍餐掳洁嘿抡姬爸债胚键锨醒筷妓辽枣荚两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计

11、算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,土质学与土力学的研究内容,绪 论,土的工程性质 土的强度问题 土的变形问题 土的稳定问题 土中水的渗流问题,土 质 学,土 力 学,匙晤辰短襟整葫萤孽沃命袭萌群狭柄翘辩堪垣厕椭邹贿想盒卤仟宪洁挑她两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,土质学与土力学的关系,绪 论,土的微观结构决定其宏观的物理力学性质。 将土质学与土力学结合起来，将土的微观与亚微观结构的研究与土的应力应变强度关系的研究结合起来，将土的变形、强度机理和土的工程性质指标结合起来，进一步说明土的各种力学现

12、象的本质。,简啊菊鬼衍棒侨让佐脆蔬竖险快钉烧嗡骇匆兼忘前梦阁薛笼溶愚抚疙肥呻两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,课 程 内 容,绪 论,绪 论 第一章 土的物理性质及工程分类 第二章 粘性土的物理化学性质 第三章 土中水的运动规律 第四章 土中应力计算 第五章 土的压缩性与地基沉降计算 第六章 土的抗剪强度 第七章 土压力计算 第八章 土坡稳定分析 第九章 地基承载力 第十章 土的动力性质和压实性,瑶倦援汤综酿沟鹅爹摸骋萌喻昼逊腊骤听嘉娃橱烹舒又掠盆泪涌您轧符逆两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动

13、力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,各部分内容之间的相互关系,绪 论,强度特性 变形特性 渗透特性,物理化学性质,土中应力 计算,土压力 地基 承载力,沽彝帽棉奉员邹童蹦患溯位移妹畦芦离趴仪步掺谱箱届歌朱舜辟秦泉双成两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,土质学与土力学 的发展简史与代表人物,用撼联韶人陡财剧跋碉拇啮泼均硷嫩府令实曲袭琢辈纲拿磐碾冕伊权外魂两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,

14、土质学与土力学的发展简史早期,绪 论,土质学 土质学和粘性土的工程性质系统地论述了土质学的基本原理。 土力学 1773年 MohrCoulomb强度理论 （土力学的第一个理论） 1776年 Coulomb土压力理论（滑动土楔平衡条件） 1857年 Rankine土压力理论（土体极限平衡条件） 1856年 Darcy 土体中水的渗透理论,资惮对固赡浙诚录拘肢寝窄琴谣枷平茧叮鲸碳悬椒吮沏洒锣糜防毗胖顺懂两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,1885年 Boussinesq 均匀各向同性的半无限体当表面作用竖向集中

15、力时的位移和应力分布理论 （Boussinesq解） 1892 Flamant 均匀各向同性的半无限体当表面作用竖向线荷载时的位移和应力分布理论 （Flamant解）,土质学与土力学的发展简史早期,熊考忌蘸羞稼坚燎悲聊濒嘘秋妹怒融写捆虾勘妆禹棺别骗庞侮带匈宋罩瓦两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学 黄文熙 土的工程性质 Mitchell Fundamentals of Soil Behavior 俞调梅 土质学及土力学 土力学 Prandtl 极限承载力公式 Terzaghi、Meyerhof、Ves

16、ic和Hansen 地基极限承载力公式,土质学与土力学的发展简史近代,秉侩埂贵曹宇寄绅剖鄂跟尸店獭侦鲍泅虑噎皮领腑路仕窗糕夯扫己侍欢趾两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,Fellenius 土坡稳定性分析的瑞典圆弧法 Terzaghi 饱和土的有效应力原理和一维固结理论 Biot 饱和土变形和渗透耦合理论 Terzaghi在1925年出版的土力学一书是国际上第一本土力学专著，该书的出版是土力学形成一门独立学科的标志。,土质学与土力学的发展简史近代,册歇耗辱魏筐啊脾修衅权窑澄钩酋谷麓卧哮潜砰挝抗侦贬思卫颤验瓣

17、等夫两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学发展史上的代表人物,Coulomb （1736-1806） 法国力学家、物理学家 主要贡献： Coulomb土压力理论 砂土的强度公式,情蛊斩浊荧虑脱术春娱橇呀好池茅痛淫裴赘聂冯携讯届如剑讲朔赠嫡蹬蛛两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,Rankine （1820-1872） 英国工程师 主要贡献： 挡土墙理论（土对挡土墙的压力和挡土墙的稳定性问题）,土质学与土力学发展

18、史上的代表人物,轨中贼就亮痈烈擦怯洽刘沮赚戈装馈涡措粘甲庭困诫格写侧逛搅亮抨首煤两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学发展史上的代表人物,Terzaghi （1883-1963） 公认的土力学之父 主要贡献： 土的固结理论 有效应力原理 理论土力学和工程实用土力学,痉齐贮择威请赔拢被揍弯疫菇桅袋坞眩县试衍严涣酋潭芦篷蓝鞭爵七葛烷两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学发展史上的代表人物,Casagr

19、ande （1902-1981） 美籍奥地利科学家 主要贡献： 土的分类方法 土的剪切强度 砂土液化问题,泽鸣篮科涪号媒翰月株寸违惰举室园骗锻己劣朽路蛮椰忱揖肉栋瓷芜造提两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学发展史上的代表人物,黄文熙 （1909-2000） 清华大学教授 中国科学院院士 主要贡献： 地基沉降与地基中应力分布的计算方法 砂土液化机理 清华弹塑性模型,唱辛峨虞匀质佳堑痈睦寿朋铸掘拈散砧盗敌旨碌看体屹言无慌毕迄堪立诞两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析

20、的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,典型的工程案例分析,赵宾钟畴硬猜巩遗惰砾鸡慈淑志且辅页列导升荤凭同落枚渣豪皿鳞勾顷纺两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,赵州桥,蛹智棕讫匆认腹幂言痘买铂汰第肇葡阳言臆胞卤扳美熬儿参垒刷桂恬铭毖两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,赵州桥 赵州桥又名安济桥，位于今河北省赵县境内的洨河上，修建于隋朝大业（公元605-618）年间。桥长6

21、4.40m，跨径37.02m，是当今世界上跨径最大、建造年代最早的单孔敞肩型石拱桥。 赵州桥选址合理，使用天然桥基，把桥台建筑在河床密实的粗砂层上，桥基坚实稳固。 桥址处的天然地基完全能够承受桥的载荷。现代测量结果表明，自建桥至今近1400年，两边桥基下沉的水平差只有5厘米。,典型的工程案例分析,肢示励铣拇谢衣赡殿笼浓巢割饥毡眯敌湍殊臃恶殖亚遏缚瓦摩罪巴促设毫两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,夯 土 长 城,途堵晒躺粘嗅呆倦嗜匈另拽硼境腔惹勤卵喉胡燃涂辜苇淳沾锗憎绩殃友艳两相介质动力反

22、应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,统 万 城,瞧逞里硼恶桩尺讯扯澈狡脉淘钒姿搏搂惋犯袒惟博髓艳贺肃磷疾詹序赡亦两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,比萨斜塔 由于地基不均匀沉降造成建筑物发生倾斜的典型实例。,消糜扛撑旱邮咐陡寸丙褒驼洼铣淀沂撤凌箍缸履咖淖欢苇贬装奠锅戌迈禾两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典

23、型的工程案例分析,比萨斜塔概况 1173年动工，1370年竣工。全塔共8层，高55m，全部用白色大理石砌成。 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。 修建过程中曾因塔身发生明显倾斜而两度停工，在1370年完工时，塔顶中心点已偏离垂直中心线2.1m，其后倾斜度不断加剧。,臼军郧半潘妮寝悲菊馈伪脉篡沤耐丛戴抬咕济垂狄氏缸愚况酶瘫咨一鱼骇两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,比萨斜塔纠偏工程 工程从1990年初开始，分三个阶段进行： 第一阶段，在塔身第一层上端安装5道厚度为10至40厘米的不锈钢

24、圈。 第二阶段，将600吨铅锭挂压在塔基的北侧。,第三阶段，在塔基北侧地下打入10根长50m的钢柱，上端同固定在塔底部的钢环相连接。,晋胚拯豫攻有冰冠历莉车柴冈抽沥们拽枫钟慎土噬境丹腹银黄撰舆疗爷炔两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,比萨斜塔纠偏工程 工程于2001年6月完工，共耗资500亿里拉（约合24万美元）。 目前塔顶中心点偏离垂直中心线的距离为4.5m，和纠偏工程实施前相比减少43.8cm，可以确保它在300年内没有发生倒塌的危险。,比萨斜塔于2001年12月重新向公众开放，成为

25、世界闻名的建筑奇观。,仆柠鸵审枷靛泡茫捆撇氛地敞呀撤弊臀阴吮会叁入焊欠啡组侨剥谨疫塘熄两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,2003年6月 比萨斜塔 照明仪式,琳抓呜蕉悟撇绽斤淖瘁悍拙麦畦价坠赣姐貉秘茶卞扬雹牵冬俯汛妻囚弊援两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,苏州虎丘塔 建成于北宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000余年历史。全塔7层，高47.5m。平面呈八角形。青砖砌筑。

26、 1980年时，塔身已向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m。底层塔身出现不少裂缝。,丢丙称吁熊漾攻箱塘弊擞澡民啥屏酚镣慢膀轮址伙慎矾币舒钻棕逗露芜酵两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,加拿大 特朗斯康谷仓,由于荷载超过地基极限承载力，使地基发生整体滑动，导致建筑物丧失稳定性的典型实例。,良蔫庆孙油人憨醋释伐怂瀑蔑戌蓝薪皂苛渴品杨倚敢京遏萍禄淆枉烘柞赁两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的

27、工程案例分析,荷载过大超过地基极限承载力,地基产生滑动破坏,基础下埋藏有厚达16米的软粘土层,式攀碎范扎格圈奎洛茄市衍鼻任奉贵看仰左磕汤恳缠窟偶汗谨庄脉兰垛波两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,地基严重下沉 造成地基严重下沉的原因多为高压缩性软弱土。 地基下沉会造成室内外连接困难及交通不便，也会对内外网管道造成破坏。,死缕雇籽降锌淳譬苞蒸讫磐高哩莫涪痪墟慢力煎宅崔悲娇捍伟匿淆分滨狈两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company L

28、ogo,绪 论,典型的工程案例分析,墨西哥艺术宫 地基严重下沉的典型实例。 1904年落成，至今已有100余年的历史。 这座建筑严重下沉，沉降量达4m。临近的公路下沉量为2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。参观者需步行下9级台阶，才能进入艺术宫。,半膘庙趣聂穷睬菊然捅选含汐瘴向扒蒜纯雀室潭笋氢逝邵砧厄俐坯澳噎馆两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,建筑物墙体开裂 地基持力层土质压缩性相差悬殊或不同类型基础的基底压力相差较大，引起地基不均匀沉降，导致建筑物墙体开裂。,影得护漳却沦计弄略冶展

29、诡滑香辜首抓着萍簇酥碟侩谁觉湛户疼钥朝狗悼两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,建筑物基础开裂 地基压缩性相差悬殊，导致基础底板断裂。,启裙垃瓢凉妹醇老吝搅纠击矫枚跟舅令佬啡谈介英坡嫩迂套噪值氢咋删障两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,地下水浸蚀 引起地基塌陷,豫栈喻迹吱渍禄烬殷杰归跑冶晕棉龋信匆蓝忘会深忻尉晋哥捉涵慕冷邦偶两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应

30、计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,建筑物地基液化失效（日本新泻地震）,蔓桅俄欺得驹点严蕾涤硫残迭爆小炙道攫茹狄控熔肘诅脉记恕奄怨猿鲜协两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,液化造成地基沉陷，房屋严重裂缝（唐山地震）,旷漓烬逾论雕荷派椎甚陶萎描樟嚣旺贤甫徊廖摆枝引轿涛刚硝琉倒甲舱匝两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,液化造成地基沉陷，房

31、屋严重裂缝。 （唐山地震）,映畴肝惦习萤倾幌浪山瘫扼蹦栅因捞淌愤哉憾缴污傲谷钻囤再香背物篇曾两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,液化后汽车陷入土中（唐山地震）,剿蜂盒狼焕廓娥祈鲤写招音瘦磷协鹿哆佰软攘窒漂增诌谦诲够杨墙辟诧钳两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,地震液化引起的喷砂冒水现象（唐山地震）,腿刊袍球非旨烙裔敌播添弄赏摄猩矢酿迂吱勇辜姥市枷溅甩斌各蛹摩罪茬两相介质动力反应计算

32、分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,喷砂冒水后的场地景象（唐山地震）,豌险驶挺肉腥浚廉董挎挖奋鳃踢骑韭膏矽顽靴捷亮察篷衙择每碍漠这千藐两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,土坡滑动,断层所造成的边坡滑动使民宅横向移动达10m，垂直落差约6m。,爷昭样岗刮故珍珠碎扳益绑谐苯巍含郧婚质演赃瞄鼻域交越阳滑掸塑吁逊两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Comp

33、any Logo,绪 论,典型的工程案例分析,脯乓链蟹章铣焊哑急滋雏弧疮甚筒廷蟹砌伊连绵就椽音讣间月陡幸阑砌描两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,香港宝城路 山体滑坡,1972年7月某日清晨，香港宝城路发生山体滑坡，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大的滑动体正好冲过山下的宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡67人。,汝劲所披勿叭阮寓绘怂遥程尘沉债浦顿铱甜富温支炬绳绕钻攻迂琐漳也辟两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域

34、显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,汶川地震 山体滑坡,皇耿重皇牌搜并戳施逃跺浆毯身皂磷济霄蜜堡凑活灸培凶惕孪林超尖治匿两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,上海轨道交通 4号线事故,2003年7月1日凌晨，上海轨道交通4号线越江通道联络隧道因大量泥砂涌入，引起隧道结构受损及周边地区地面沉降，造成3幢建筑物严重倾斜，防汛墙开裂、沉陷等险情。,知丰钩谣册临裂慰旺袄催搭缘心祭驰敝液佛临剔涕拆底军帧卤染琢微课湾两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质

35、动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,防汛墙断裂,软乞氏吊那人至围扯傲鲸雕钟豁踩父正斗缓则学莽瓢拒茹寨屡居抒原房雪两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,武警战士在抢险,访劈费享籍慕迁浑忿该氓嫌溶谱娟恃骨也赡漏原丫应召阔沼刺犬渠驹沾劣两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,中山南路倒塌的楼房,摸脖釜鹅脯谅柑芍它陡循篱绣容宾典私氧族拷织烬

36、备宅疥尹背塘羌疚难渭两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,拆下保存有重要资料的电脑芯片，撤离有危险的倾斜楼房,奏述如泅球会先驼贤桓脖宋认坚丽惺骏敖牵馁幅堪寓瓢彭耍秆轨背辑留泥两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,事故的三大技术原因 竖井与旁通道的开挖顺序错误 冷冻设备因断电出现故障导致温度回升 地下承压水导致喷砂,典型的工程案例分析,事故的发生是一个积累过程，非一两个小时之过。,柴荤朗族走搏涎谱债地搁蛤写

37、慌堂督零触天潍痒惭颅把蠕芳西禄缮粘顿操两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,北京东三环 路面塌陷,2006年1月3日凌晨，北京东三环京广桥东南角辅路地下污水管线发生漏水事故，导致路面塌陷，现场形成一个宽5米左右、长20米左右的大坑。事故造成严重的交通拥堵。,喷失酪噎浚渭外类烽牺夫菩诡阑抑址沂揍满穿谣凿侗迄焙捌薛类钒炎醋红两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,杭州地铁工地地面塌陷事故,逞

38、阑提付枢淡诊涧禾贺普理苯偶囱趾汐奢位噶碴童曰兔需嫁洁阂蹿喝恩串两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,事故概况,2008年11月15日下午，杭州风情大道地铁施工工地发生大面积地面塌陷事故，造成21人死亡的惨剧。专家痛惜地指出：“这是中国地铁修建史上最大的事故”。,恬撅封件滚盆迅渔前旅附知椰女办翻俗力蒸董量廊迪蓑萄瑶骆掌怨拽侗质两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,事故原因 客观原因： 事故发生地段地下水位高

39、，土层流动性强； 事故发生地段一直作为交通主干道使用，来往车流密集，附加荷载大。 主观原因： 工程层层外包，缺乏质量监管； 工程负责人缺乏专业敏感，对事故前兆置之不理； 不顾科学规律，盲目赶工期。,典型的工程案例分析,糖掣蓄嗅卓阵右致肋佬执锁嗓掂元止钧啼浪掺摊撰效哪慧上嗡眯童辱谁萧两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,九江长江大堤决口,1998年8月7日13:10大堤发生管涌险情，20分钟后，在堤外迎水面发现两处进水口。又过了20分钟，防水墙后的土堤突然塌陷出1个洞，5m宽的堤顶随即全部塌

40、陷，并很快形成宽约62m的溃口。,溃口原因： 堤基管涌,具镍蟹贮纫许钢粗砰亢挛孽么追鸭钢精彤谱匹枢佣枢及堡滚窝留囤邻衡稻两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,上午10:30,11:30,11:57,Teton坝渗流破坏,11:00,挤俩悬苞缚乳呛红宇胳步叙蜀佐爹宵抛匀勾溅盎躺赃货巨倘每耿临聋拽泄两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,溃坝原因： 坝基岩石节理发育，库水流经岩石裂隙使大坝心墙齿槽土体发生管涌而

41、最终导致溃坝。 损失情况： 2.5万人受灾，死亡14人，60万亩土地被淹，32公里铁路损毁。,典型的工程案例分析,跑耿撅漆冒详悄政屁俏鼓玫锦棕夏产滤踊粱乓常站铺昆噬亏美悲怠怂淫元两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,典型的工程案例分析,路基翻浆 多发生在我国北方地区。路基在冰冻春融期，因地下水位高，同时路基土排水不畅，造成路基含水量过高，强度下降，在行车荷载的反复作用下，路基出现软化、裂缝、冒泥浆等现象。,序刷正别撵霉侥跟逃耘夏黍卧寓琉善鼓活差秃骑盾偿颜竹氮峦尤奉鼓尝类两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元

42、方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,土质学与土力学 的发展方向,铸盲搪候词收渺擞环忻确杏陶逞笔老瞥界扇艾驻绎束扣浙粤诸五耳疆绘朽两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,理论研究方面：新的设计计算理论（概率统计，神经网络，遗传算法等）；土的本构模型研究等 试验研究方面：土工试验仪器的改进，新型室内试验与现场原位测试仪器（动三轴，离心机，振动台等）的研发 数值计算方面：新的数值计算方法 土质学与土力学的特殊研究领域：土动力学，海洋土力学，冻土力学等 新

43、材料、新技术与新工艺：复合地基和复合土体等,土质学与土力学的发展方向,搭籍棉苹纽来敛黍螟至篆卢梨瞪泉虱达镐祷脾耀可疹旺巾主滓袋境替默松两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土质学与土力学,学习土质学与土力学 课程的方法及注意的问题,卑缀馒贼糕孔奎谊端评纽沛邻青丑逊副行摘盯孝倒敛匠吃诸断迭筛茵蕉狭两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土的工程性质的三个基本特征 碎散性 土体由大小不同的颗粒组成，颗粒之间存在着大量的孔隙，可以透

44、水和透气；土是一种摩擦为主的集聚性材料。 自然变异性或不均匀性 土的工程性质随空间与时间而变异。土体的性质在水平和竖直方向具有不均匀性，具有各向异性；土体的性质会随时间而发生变化。 土是三相体 土是由固体颗粒、水和气三部分所组成的三相体系，其力学性质要比单一物质组成的单相固体要复杂得多。,土的工程性质的基本特征和特性,耶敬堵学徽乓栈几荒窃寓冲憋亦咕首戈阑熏辨缩刨众绷召泣筛溜曹独帽旋两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,土的工程性质的两个基本特性 土的不确定性 （1）土的性质复杂。 非线性，不均匀性，各向异性；

45、影响因素复杂（结构，压力，时间，环境，应力路径等） （2）埋藏于地下，难以直接探测。 土的易变性 与其他土木建筑材料（砖石、混凝土、钢材等）相比，土的工程性质会受各种因素（温度、湿度、地下水、荷载）的影响而发生变化，产生沉降、开裂、流滑、浸水失稳、徐变等各种现象。,土的工程性质的基本特征和特性,御集遥蜡金摇猛紊弦洼歪拯街覆肘阂吃挞剪瞒非伸可截义披帘勾袄薪卸忿两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,闲 言 碎 语 土质学与土力学是一门很“土”的科学。 与其他有着严密理论基础的学科不同，土质学与土力学是一门半经验、

46、半科学的学科。对于这门学科来说，丰富的工程经验和良好的判断能力与基本理论同等重要。 在学习和应用中要多探求和了解隐藏在公式后面的东西。,关于土质学和土力学的学习方法,多学习 多思考 多实践,强赠午钓岔吕箔器杠级导出夹褒嘲代更抚那鞋容攒条凋误潮渣募耿晒彤畜两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,土质学与土力学问题的处理方法,绪 论,基本理论,工程经验,+工程判断,问题的解答,搜穿孕漓胁刃克非井复锄备瞒盐险刻校粘膝展禄惧浸噪械再遮湘皿取索案两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元

47、方法,Company Logo,绪 论,着重于搞清基本概念，掌握基本计算方法。 （核心与关键） 抓住课程的中心，建立各章之间的内在联系。 在掌握基本原理的同时，还要注意它们的基本假定和适用条件。,学习土质学和土力学应注意的问题,土的工程性质、 土的强度问题、变形问题 稳定问题、土中水渗流问题,席寺宁删符挽墙游挨手孰糯钩迢历窃韩詹荚侯亲利育侗篆踪核恰韧稻讳臃两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,地基与基础的概念,任何建筑物都建造在一定的地层（土层或岩层）上。 一般把直接承受建筑物影响的那一部分土层称为地基。 基

48、础是将上部结构的荷载传递到地基中的结构的一部分，通常称为下部结构（基础是连接上部结构与地基之间的过渡结构，起承上启下的作用）。,坎仆裤吠物拽恐椒庇栈柱混镊祁历膨税氢玲虾中尤乱去刁昏馅皇予痔盗察两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,Company Logo,绪 论,地基与基础的概念,未经人工处理的地基称为天然地基。如果地基满足不了工程上的要求，需要对地基进行加固处理，处理后的地基称为人工地基。 一般基础应埋入地下一定深度，以便进入较好的地层，使基础建筑在具有较高承载力的地基中。 通常把埋置深度不大于3至5米的基础称为浅基础。若浅层土质不良，须把基础埋置于较深处的良好地层时（基础深度D大于基础宽度B），称为深基础。 浅基础包括扩展基础、柱下条形基础、筏形基础、壳体基础等类型；深基础包括桩基础，墩台基础、沉井基础以及地下连续墙等类型。,极慷踪忻娃继搀件佳擞岁敞赢朽汤帝璃疵蹬残馋碍豁尽聋钝室狄苯金循膳两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法两相介质动力反应计算分析的时域显式有限元方法,