●第1章 緒論 1
1.1 動力問題與靜力問題的區別 1
1.1.1 小應變的不可忽略性 1
1.1.2 動荷載的循環效應與速率效應 2
1.2 土的動力特性 3
1.3 土動力學的主要研究內容 5
1.4 土動力學的發展歷史 6
1.5 本書的主要內容 7
參考文獻 8
第2章 土的基本力學性質 9
2.1 概述 9
2.2 土的三相性 10
2.2.1 土中的固體顆粒 10
2.2.2 土中的流體和氣體 10
2.2.3 土-水-化學繫統相互作用 11
2.2.4 土的物理性質及狀態 11
2.3 土的滲透性 12
2.3.1 滲流的驅動力 12
2.3.2 達西定律 13
2.3.3 滲透破壞 14
2.4 有效應力原理 14
2.4.1 太沙基有效應力原理 14
2.4.2 土顆粒的粒間應力 15
2.5 土的壓縮與剪切變形 16
2.5.1 壓縮變形 17
2.5.2 剪切變形 17
2.6 土的剪脹性 18
2.6.1 剪脹機理 18
2.6.2 Taylor剪脹角與應力-剪脹方程 19
2.6.3 Rowe應力-剪脹方程 20
2.7 飽和土的固結性質 21
2.8 土的臨界狀態 23
2.8.1 土臨界狀態的試驗表現 23
2.8.2 正常固結線與臨界狀態線 24
2.8.3 臨界狀態的物理意義 24
2.9 土的應力-應變關繫特性 25
2.9.1 非線性 25
2.9.2 壓硬性 26
2.9.3 彈塑性 26
2.9.4 結構性 26
2.9.5 各向異性 27
2.9.6 流變性 27
2.9.7 應力歷史和應力路徑的依賴性 27
參考文獻 28
第3章 振動與波動基礎 30
3.1 概述 30
3.1.1 振動的概念 30
3.1.2 波動的概念 31
3.2 單自由度體繫的振動 32
3.2.1 自由振動與受迫振動 32
3.2.2 單自由度體繫的振動方程 32
3.2.3 單自由度體繫的自由振動 34
3.2.4 單自由度體繫的受迫振動 35
3.3 多自由度體繫的振動 39
3.3.1 兩自由度體繫的振動方程 39
3.3.2 多自由度體繫的振動方程 40
3.4 滯變阻尼 41
3.5 時域和頻域分析 43
3.5.1 振型疊加法 43
3.5.2 逐步積分法 43
3.5.3 Fourier變換法簡介 44
參考文獻 45
第4章 土體在典型動力荷載作用下的應力狀態 46
4.1 概述 46
4.2 地震荷載作用下的土體應力狀態 47
4.2.1 地震荷載 47
4.2.2 壓縮波在半無限場地中產生的應力 47
4.2.3 剪切波在半無限場地中產生的應力 49
4.2.4 二維條件下的應力狀態 50
4.3 交通荷載 51
4.3.1 交通荷載作用下的應力路徑 51
4.3.2 交通荷載作用下土體中的應力分布 53
4.4 波浪荷載 54
4.4.1 波浪荷載作用下的應力特點 54
4.4.2 旋轉剪切問題 56
參考文獻 57
第5章 固體中的彈性波 59
5.1 概述 59
5.2 一維彈性杆件中的波 59
5.2.1 一維波動方程的建立 59
5.2.2 行波法 61
5.2.3 拉普拉斯變換法 63
5.2.4 分離變量法 65
5.2.5 數值解法 67
5.2.6 一維彈性波的反射與透射 70
5.3 無限彈性介質中的波 72
5.3.1 無限彈性體中的三維波動方程 72
5.3.2 無限彈性體中波的類型 75
5.3.3 球面波 77
5.3.4 柱面波 80
5.4 半無限彈性介質中的波 85
5.4.1 半無限彈性介質中的平面波特性與分解 85
5.4.2 平面波的反射 87
5.4.3 瑞利波及其性質 90
5.4.4 成層介質中樂夫波 95
5.4.5 側限條件下的半無限彈性介質中的波 95
5.5 表面移動荷載在半無限彈性平面中產生的波 98
5.5.1 移動波作用於半空間表面的解析解 98
5.5.2 移動條形荷載作用於半空間表面的解析解 101
參考文獻 103
第6章 飽和土體中的波 104
6.1 概述 104
6.2 Biot理論 104
6.2.1 基本假設 105
6.2.2 Biot理論控制方程 105
6.2.3 飽和土中的彈性體波 106
6.3 一維飽和土柱中的波 110
6.3.1 問題模型 110
6.3.2 控制方程 110
6.3.3 u-w 形式的全耦合解 111
6.3.4 u-p 形式的解 115
6.3.5 全耦合解與u-p 解的對比 115
6.4 多孔介質中的一維平面波 115
6.4.1 基本控制方程 116
6.4.2 兩種特殊情況下的解 118
6.4.3 波動方程的數值解法 120
參考文獻 122
第7章 土的動變形與動強度特性 124
7.1 概述 124
7.1.1 動荷載作用下的土體平衡與失穩 124
7.1.2 土的動變形、動強度與動孔壓 125
7.2 土的動變形特性 125
7.2.1 土的殘餘變形與波動變形 125
7.2.2 砂土的殘餘變形特征 125
7.2.3 黏性土的殘餘變形特征 126
7.3 土的動強度特征 127
7.3.1 典型荷載作用下土的動強度 127
7.3.2 動荷載的速率效應與循環效應 129
7.3.3 土的動力破壞標準與破壞曲線 131
7.4 黏性土的動強度 134
7.4.1 瞬態荷載作用下黏性土的動強度特性 135
7.4.2 循環荷載作用下黏性土的動強度特性 136
7.4.3 不規則荷載作用下黏性土的動強度特性 138
7.4.4 靜荷載和動荷載綜合作用下的強度特性 140
7.4.5 黏性土的破壞準則 141
7.4.6 黏性土動強度的影響因素 143
7.5 砂土的動強度與振動液化 145
參考文獻 145
第8章 土的動應力-動應變關繫 148
8.1 概述 148
8.1.1 土的動應力-動應變關繫的基本特點 148
8.1.2 土的動應力-動應變關繫的描述方法 149
8.2 基本力學模型 157
8.3 黏彈性線性模型 160
8.4 黏彈性非線性模型 162
8.4.1 等效線性理論 162
8.4.2 雙線性模型 166
8.4.3 Ramberg-Osgood模型 167
8.4.4 Hardin-Drnevich模型 168
8.4.5 M-F-S模型 169
8.5 彈塑性模型 170
8.5.1 彈塑性理論 170
8.5.2 卸荷引起的塑性變形 173
8.5.3 邊界面模型 175
8.5.4 臨界狀態模型 179
8.6 土的動孔壓模型 183
8.6.1 動孔壓的概念及影響因素 183
8.6.2 砂土的動孔壓模型 184
8.6.3 黏性土的動孔壓模型 195
參考文獻 197
第9章 飽和砂土液化問題 199
9.1 概述 199
9.2 液化的相關概念 200
9.2.1 孔隙水壓力 200
9.2.2 剪縮土與剪脹土 200
9.2.3 初始液化、流滑與循環活動性 201
9.3 飽和砂土的液化機理 202
9.3.1 砂沸 202
9.3.2 流滑 203
9.3.3 循環活動性 207
9.3.4 液化機理研究的新進展 208
9.4 砂土液化的影響因素 211
9.4.1 土性條件的影響 212
9.4.2 初始應力條件的影響 214
9.4.3 預剪切的影響 214
9.4.4 動荷載條件的影響 215
9.4.5 排水條件的影響 216
9.5 飽和砂土液化性能評價與分析 217
9.5.1 臨界標準貫入擊數法 217
9.5.2 循環應力法(Seed簡化法) 219
9.5.3 剪切波速法 224
9.5.4 穩態強度法 225
9.6 可液化場地地基處理 227
參考文獻 229
第10章 土體動力反應分析 233
10.1 概述 233
10.2 一般計算方法 235
10.2.1 土體動力分析一般思路 235
10.2.2方程的建立 235
10.2.3方程的解法 237
10.3 總應力分析法 242
10.3.1 簡化的Seed法(一維總應力法) 242
10.3.2 二維總應力法 242
10.3.3 三維總應力方法 244
10.4 有效應力分析法 244
10.4.1 不排水有效應力分析 245
10.4.2 排水有效應力分析 246
10.5 彈塑性方法 250
10.5.1 基於邊界面模型的彈塑性動力分析 250
10.5.2 基於P-Z-C模型的彈塑性分析 251
10.6 水平土層地震反應分析簡化方法 253
10.6.1 均勻土層的剪切梁法 253
10.6.2 分層土層的頻域分析法 257
10.6.3 分層土層中的集中質量法 259
參考文獻 260
第11章 土動力特性的試驗測試 262
11.1 概述 262
11.2 制樣、激振與測量繫統 262
11.2.1 制樣繫統 262
11.2.2 激振繫統 264
11.2.3 測量繫統 266
11.3 動三軸試驗 268
11.3.1 試驗類型 268
11.3.2 試驗條件 270
11.3.3 試驗方法 271
11.3.4 試驗成果及應用 272
11.4 動單剪試驗 276
11.4.1 基本概念 276
11.4.2 試驗儀器 277
11.4.3 試驗成果 277
11.5 扭剪試驗 278
11.6 共振柱試驗 280
11.7 試樣的波速測試 284
11.7.1 超聲波法 284
11.7.2法 285
11.8 振動臺試驗 286
11.9 離心模型試驗 286
11.10 原位動力測試 288
11.10.1 波速試驗 288
11.10.2 循環荷載板試驗 295
參考文獻 296
附錄1 地震荷載作用下循環應力路徑 298
附錄2 交通荷載作用下循環應力路徑 301
附錄3 波浪荷載作用下循環應力路徑 303
附錄4 特征線求解一維波動問題 305
附錄5 差分法求解波在一維樁中的傳播 307
附錄6 杆件分界面處透射波與反射波的波速變化 310
附錄7 杆件分界面處透射波與反射波的應力變化 312
附錄8 一維飽和土柱全耦合解 314
附錄9 一維飽和土柱u-p 解 317
附錄10 衝擊荷載作用下多孔介質的孔隙水壓力 320
附錄11 剪切梁法的數值解法 322
附錄12 剪切梁法的解析解法 324
《土動力學基本原理/普通高等教育“十三五”規劃教材·土木工程類繫列教材》由編者結合十餘年的教學實踐，參閱大量文獻編寫而成。書中介紹土動力學的基本原理，重點討論土的波動規律和三相耦合動力特性。全書共11章，主要包括五個方面的內容：土中動荷載基本特性、土的波動問題、土的基本動力特性、土體動力反應分析和土的動力測試與試驗技術。
《土動力學基本原理/普通高等教育“十三五”規劃教材·土木工程類繫列教材》的一個顯著特點是在注重內容繫統性和完整性的同時，重點介紹土動力學的基本原理以及土的基本動力特性；另一個特點是為了幫助讀者理解一些較抽像的概念和理論，給出了詳細的推導過程和程序代碼。此外，在介紹土動力學經典理論的同時，書中也增加了一些新的研究思路和成果。
《土動力學基本原理/普通高等教育“十三五”規劃教材·土木工程類繫列教材》可作為高等院校土木工程類有關專業的研究生、高年級本科生等
