土动力学(第22章).ppt

1、2020/7/16，水利建筑工程大学，1，土地力学，落伍生2008年4月，Soil dynamics，2020/7/16，水利建筑工程大学，2，2章动载荷对土壤的震动和波动基础1振动和波动2。自由振动和强制振动3。振动的阻尼和阻尼振动波在弹性介质中传播的特征和规律1。无限弹性介质中的振动波2。半无限弹性介质的振动波在土壤介质中传播的规律和应用防尘及土壤的防尘措施，2020/7/16，水利和建筑工程大学，注意：在波浪过程中，振动质点不会随着振动的传播而移动，而是仍在自身平衡位置附近振动。振动中任意点的振动特性取决于波的类型、波的传播速度或波长，以及波在传播过程中能量损失的可能性和大小。这取决于介

2、质本身的特性。图2-1，2020/7/16，水利和建筑工程学院，4，工程实际中遇到的振动，比较规则的周期振动，甚至简单的谐振(例如，旋转机械引起的振动)，不规则的随机振动或瞬时振动(例如，地震、风、瞬时振动)所有周期振动都可以分解成一系列不同振幅的简单谐振动。实际上，对于不规则振动，经常在一定的等效条件下简化为等效的简单谐振进行研究。2020/7/16，水利建筑工程大学，5，图2-4，2020/7/16，水利建筑工程大学，6，自由振动和强制振动阻尼为0时，称为无阻尼的强制振动。如果干涉力为零，则称为自由振动。自由振动还可以分为有阻尼的自由振动和无阻尼的自由振动。2020/7/16，水利和建筑工

3、程学院，7，在谐振现象和稳定振动一般频率条件下，制动在强迫振动的情况下，由于制动的作用只影响振动初期的很短时间，因此之后的影响很小，因此振动产生了所谓的稳定振动。阻尼的影响在共振区附近很明显，通过小阻尼可以使共振峰变平很多，当它离共振区很远的时候，阻尼的影响相对较小。也就是说，在远离共振区的情况下，阻尼比的确定对计算的振幅值没有太大的影响，即使存在很大的误差。(大卫亚设，北境，制动)，2020/7/16，水利建筑工程学院，8，图2-6，2020/7/16，水利建筑工程学院材料阻尼一般对钢小，对树大，对土大，应反映在计算中。波向外传播时，波变得越来越大，能量密度逐渐减小，因此在传播过程中，每个点

4、的位移振幅逐渐减小或衰减。这种能量扩散引起的衰减称为几何衰减。与前面提到的能量耗散引起的衰减不同，分析问题时要注意差异。2020/7/16，维修和建筑工程师学会，10，图2-8，图2-9，2020/7/16，维修和建筑工程师学会，11，经常使用反映阻尼的各种参数来表示材料阻尼的影响，对于粘性系统，使用阻尼系数C阻尼力R(t)和振动速度v(t)之间的比率常数，即单位速度产生的阻尼力。另一个常用参数是定义实际阻尼系数C和临界阻尼系数cc之比的衰减比。换言之，阻尼比在土壤力学中广泛使用，是重要的特性指标。此外，还有能量损失系数、对数损耗率、非弹性阻抗R、应力变形相角和复合系数G*等各种阻尼参数，使问

5、题更容易讨论。2020/7/16，水利建筑工程学院，12，振动波在弹性介质中传播的特征和规律，以1速度传播的另一波可以引起旋转，不引起膨胀，波的传播方向垂直于质点振动方向，因此被称为剪切波、S波或横波。2020/7/16，水利建筑工程大学，13，图2-13，2020/7/16，水利建筑工程大学，14，2他们徐璐以不同的速度和方式在介质内传播，在介质内的质点发生不同形式的振动。这样，任意点的实际振动由该点发生的各种振动合成。或者，在任何点，振动都可以分解为P波、S波或R波，具体情况视情况而定，有时还会有变流。2020/7/16，水利建筑工程学院，15，图2-14，图2-15，2020/7/16，

6、水利建筑工程大学，16，R波的基本特征：R波沿P波和R波的介质表面传播，随着深度的增加在r波传播过程中，弹性介质的质点运动轨迹为椭圆，长轴垂直于地面，旋转方向与波的传播方向相反，传播速度略小于同一介质中S波的波速。表面上的垂直位移分量大于水平位移分量(0.5约为1.82倍，0.25约为1.47倍)，在分层介质中传播时，传播速度随表土厚度的减小和剪切系数的增加而增加。但是，如果表面介质的S波速度(或剪切系数)小于底部介质的S波速度，则垂直于波传播方向的水面上会出现另一波。这称为变形虫。还可以证明没有垂直分量，传播速度与振动频率相关。也就是说，有波动现象。振动频率无穷时，爱情步频接近表层介质的横波

7、速度。振动频率为零时，拉夫波速度接近下层介质的横波速度。2020/7/16，水利建筑工程大学，17，震波在土介质中传播的规律和应用，在平流层介质中的震波传播。当弹性体波(P波和S波)徐璐遇到其他特性岩土的边界面或边界界面时，会发生反射和折射。横波在界面上分为两个组件：SV波和SH波。前者在包含传播方向的垂直平面内移动，后者在与接口平行的水平平面内移动，纵波在接口中具有三个波(P，SV，SH)。同时，如果入射波是P波或SV波，则通常可以同时生成反射P波和SV波、折射P波和SV波。2020/7/16，水利建筑工程大学，18，振动波在不完全弹性介质中的传播。在不完全弹性介质中，由于塑性变形，振动波能

8、量的耗散不同于完全弹性介质中波前增量引起的能量扩散。这不仅与传播距离的大小有关，而且主要与介质的特性和振动的频率有关。实验表明，振幅随着深度的衰减与波长相关，在同一土壤中，振动频率越低，波长越大，振动衰减就越慢。水平振幅的衰减比垂直振幅的衰减快得多。如果测量点深度大于半波长，则水平振幅和垂直振幅都可以最小化。，2020/7/16，水利和建筑工程大学，19，防尘和土体的防尘措施，土体的振动因此阻止隔板的方法是将干扰力作用传递给土体的振动最小化，二是将振动波对研究土体的作用强度最小化。已应用的一些措施包括：1.对于动力机械基础引起的振动，当机器直接固定在基础上时，可以传递的力和基础力等于作用力。弹簧加阻尼是广泛使用的防尘措施。2020/7/16，水利建筑工程学院，20，2。地震引起的震动一般很难减少地震震动。但是，对于从基岩向上传播水平横波分量的地震振动，在传播过程中遇到弱中间层时，可以大大减少振动量。因此，可以在建筑物和地基之间设计滑动阻尼，防止剪切波传播到建筑物，限制输入建筑物的能量，通过反馈或吸收已输入的能量来提高建筑物的抗震稳定性。3.对于爆破引起的振动，为了减少爆破震动，可以使用未爆和预爆爆破方法。微差爆破可以有效地降低地面振动强度，但地震