新时代背景下“土动力学”课程教学改革——以国家重大铁路建设工程需求为例

“土动力学”课程是城市地下空间工程专业重要的必修课,是一门理论与实践紧密结合的课程。立足新时代中国教育转型发展的大背景,聚焦复合型人才培养目标,结合国家战略工程国家重大铁路伟大建设的实际需求,以推进一流课程建设为契机,致力于“土动力学”教学内容、教学模式和评价机制等方面的教学改革,构建一套行之有效的“土动力学”教学改革措施,旨在建立以重大工程需求为牵引、土动力学前沿知识为支撑的新时代教学改革范式。

产学研用融合理念下的土动力学教学改革初探

针对土动力学研究生课程,分析课程的特点及存在的问题,研究案例法、数值法、实践法在课程教学中应用的优势和实现途径,提出建立路基动力学教学模块、加入数值仿真和室内试验辅助教学的改革设想及实施方案,以期能够更加符合“产学研用”融合理念下人才培养的要求,助力我国超高速高铁设计与控制理论、方法和技术继续领跑世界。

天津地区覆盖层土动力学参数统计分析

收集天津地区近年来有代表性的具有完整土动力学参数作为实验数据的地震安全性评价报告66份,用两种统计方法按不同深度统计分析粉质黏土、黏土、粉土、砂土、淤泥质土等的实测土动力学参数,给出动剪切模量比和阻尼比平均值。选取2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算。结果表明,本文得到的统计2值在天津地区具有一定的代表性和适用性,与实测值结果更为接近。对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,可参照统计2结果进行分析计算。

成都平原粘性土动力学参数统计分析

成都平原地震构造环境主要受近场中强地震和外围大地震的影响。成都平原内的第四系分布广泛,主要为河流相的砂卵石层夹粘土、粉土层。这种地层在土层地震反应计算时往往会产生一个峰值,具有显著的放大作用。本文共收集了107组土动力学参数的实验资料,统计分析了粉质粘土和粘土两种粘性土的实测土动力学参数,给出了它们在不同深度的动剪切模量比和阻尼比的统计值。然后,选取1个典型钻孔,建立了土层地震反应分析模型,分别运用本文"统计值"、"十五结果"、"规范值"、"推荐值"进行地震土层反应计算,从反应谱形状、地表峰值加速度和反应谱特征周期等方面,验证了本文"统计值"的适用性和针对性,结果表明在盆地内使用"规范值"和"推荐值"时应谨慎,不然可能会对工程的抗震设防产生不利的影响。本文的"统计值"比"规范值"和"推荐值"更适用于成都平原地区,对各类工程建设的场地地震安全性评价具有一定的借鉴和参考价值。

土动力学与岩土地震工程研究进展

指出了土动力学与岩土地震工程领域课题的特点与研究方法,并从土的动力特性与本构理论、动荷载作用下饱和土的液化、岩土体的地震变形与稳定性分析、土与结构动力相互作用、数值分析方法、物理模型试验与技术6个方面评述了国内外研究进展与发展趋势,建议了应着重研究的学科前沿与关键科学问题,希望能对今后的科研工作有一定的启迪作用。

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构模型、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．

第11届国际土动力学和地震工程会议及第13届世界地震工程会议砂土液化研究综述

最近国际上土动力学和岩土地震工程方面召开了两次重大学术会议,即2004年1月在美国Berkeley召开的第11届国际土动力学和地震工程学术会议(11thSDEE)以及和2004年8月在加拿大温哥华召开的第13届世界地震工程大会(13thWCEE),对这两次会议中有关砂土液化方面的研究进行综述,力求反映液化研究方面的最新研究进展和发展趋势。

天津滨海场地土动力学参数研究

天津滨海地区是典型的软土区,属晚第四系以来的浅海相沉积软土。本文收集了该地区地震安全性评价报告中的土动力学参数的实验资料,并补充了15个钻孔的测试实验,统计分析了淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉质粘土、粘土、粉砂、细砂等7种土类的实测土动力学参数,给出了它们在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比的统计值。然后,选取了2个典型钻孔并建立了土层地震反应分析模型,分别运用本文统计值、94规范值和袁晓铭等(2000)的推荐值进行土层地震反应计算,从反应谱形状、地表峰值加速度和反应谱特征周期等方面说明了本文统计值的适用性和针对性。本文的研究成果对天津滨海地区各类工程建设的场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值,且有利于该地区工程场地地震安全性评价工作的开展。

北京地区粉质粘土土动力学参数的统计分析

土动力学参数即土的动剪切模量比和阻尼比,对土层地震反应分析结果有重要影响。本文首先选取了北京地区2001年以来,地震安全性评价报告中20份具有完整土动力学参数的实验数据,统计分析了粉质粘土的实测土动力学参数,给出了粉质粘土在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比平均值;然后,选取了2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算,并对比分析了本文得到的统计值与典型工程场地的实测值、袁晓铭的推荐值和DB001-94规范的推荐值对土层地震反应分析计算结果的影响。分析结果表明,本文得到的统计值在北京地区具有一定的代表性和适用性,对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,本文的统计结果在实际的地震安全性评价工作中可供参考使用。

饱和软黏土动力学特性循环扭剪试验研究

以饱和软黏土的循环扭剪试验研究为基础,阐明不固结不排水条件下饱和软黏土的动力学特性。在循环扭剪和循环三轴两种不同试验应力状态下,通过研究不同围压和不同静、动应力组合下饱和软黏土的应力等效破坏关系和应变等效破坏关系,提出在循环荷载作用下饱和软黏土的循环破坏同样遵循Mises屈服准则,且在Mises屈服准则下,饱和软黏土的循环强度趋于不变量。循环破坏的过程可以等效为一种拟静力弹塑性循环蠕变,建立了饱和软黏土循环累积变形随静荷载、循环荷载以及循环破坏振次之间的关系式。上述结论分别从应力和变形两个方面阐述饱和软黏土的动力学特性,与试验应力状态和围压无关,可以推广到一般应力状态下。

土动力学参数对设计反应谱的影响

本文选取3种单一均质土层剖面,在3条强度不同的地震动输入下,运用一维土层地震反应分析技术,研究土的动剪切模量比、阻尼比及其对设计反应谱的影响。为了使结果能够直观地反映抗震设防所需要的地震动参数的变化,本文分析了这两个参数在一定范围内变化时,对设计反应谱的特征周期Tg和平台高度αm ax的影响,得到了一些有价值的结论。

地震小区划中的土动力学问题

简要地总结了当前地震小区划工作中有关砂土液化的判别、地基土震陷、土坡稳定性、土动力参数测定及土层地震反应分析等方面的土动力学问题。评述了地震小区划工作中涉及的上述土动力学问题的研究方法和工程应用情况。

饱和砂土动力学基本特性及其应用途径的研究

阐述了饱和砂土的动有效抗剪强度，往返荷载下的物态变化规律，以及基于物态变化、剪切变形非线性、剪缩剪胀性和压缩回胀性的有效应力应变本构特性。揭示了动载下饱和砂土存在塑性阻尼和粘滞阻尼。提出了广义Ｂｉｏｔ固结理论基础上考虑真实粘滞阻尼特性的饱和砂土反应分析新途径。

土动力学与土工抗震研究进展综述

综述当前国内外土动力学与土工抗震方面的研究进展,包括土体动力特性与本构关系、土工地震反应分析、土体动力测试、土体振动液化、土体地震永久变形、交通荷载作用下土体动力特性和土工抗震措施等内容。对各种方法的优缺点进行比较和评述。进一步阐述今后的研究方向。

天津地区土动力学参数变异性对地表地震动参数的影响

收集天津地区十多年来的83份地震安全性评价报告,统计202个钻孔的1 650组动三轴数据,分别给出不同种类土在不同区间深度下的统计代表值及其标准差。以某典型Ⅲ类场地为例,用等效线性化方法进行多种地震动强度及相位输入下的水平成层场地地震反应分析计算,详细研究该地区覆盖土层动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:场地地表峰值加速度和反应谱随土动剪切模量比增大或减小而增大或减小,随土动阻尼比增大或减小而减小或增大;在大震输入条件下,地表峰值加速度和地表反应谱的中、高频段随土动剪切模量比减小而减小的变化尤为明显,动阻尼比变化也有一定影响,但不如土动剪切模量比减小变化时影响明显;在中震、小震地震动输入条件下,场地土的动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度和反应谱影响并不显著。

饱和土动力学有限元分析的改进稳定分步算法

基于Biot理论,控制饱和变形多孔介质中固相位移u和孔隙压力pw演变的场方程的空间半离散化导致u-pw型混合有限元方程。在固体颗粒和孔隙液体不可压缩以及零渗透性情况下,基本未知量u,pw的近似插值函数必须满足Babuska-Brezzi条件或者与之等价的Zienkiewicz和Taylor分片试验。采用相同低阶u-pw插值的有限元(如线性三角形单元和双线性四边形单元)不能满足B-B条件。分步算法作为一种稳定技术的引入可以绕开B-B条件,但现有分步算法在瞬态问题中仍存在虚假数值振荡和不稳定现象。本文在现有分步算法的基础上引入迭代过程,有效地缓解和克服了数值振荡现象,使低阶u-pw单元得以正常应用。应用双线性四节点u-pw单元的数值结果表明了所提出的包含迭代过程的改进分步算法的有效性。

中国土动力学的发展现状与存在的问题

本文对中国土动力学领域的基本情况作了扼要的回顾,对近年来在这个学科领域内发生的重要变化、存在问题也作了较深刻的解剖与分析,提出了需要进一步研究的问题。

土动力学创新性实验教学中的宏细观思维

土动力特性的复杂性和室内外试验对土动力学理论与实践的重要促进作用,决定了土动力学实验教学的重要性。文章分析了目前土动力学实验教学中存在的问题,提出了研究型大学的土动力学实验教学应注重培养学生宏观与细观相结合的创新思维,在实验中提高其宏观调查与问题抽象能力、细观观测与机理揭示能力,正确掌握土的基本动力特性及其工程性状,提高学生解决实际工程问题的能力。

岩土地震工程及土动力学的新进展

近一时期以来,世界范围内地震活动频繁。1985年9月19日墨西哥发生了8.1级强震,1986年10月10日圣萨尔瓦多发生了5.4级地震,1988年12月7日苏联阿尔明尼亚发生了6.9级地震,1989年10月17日美国加州Loma Prieta发生了7.1级强震,1990年6月16日菲律宾发生了7.8级强震。