土石坝地震工程PDF电子书下载

第一章地震 1

1.1地球的结构 1

1.2地震的类型和成因 1

目录 1

1.3震源、震中 3

1.4地震带的分布和较大地震目录 4

1.5地震波动 6

1.5.1.1纵波 7

3.6.3有阻尼的多自由度体系的动力反应计算 （8 7

1.5.1 体波 7

1.5.1.2横波 10

1.5.2.1 瑞利波 11

1.5.2 面波 11

1.5.2.2勒夫波 13

1.5.3地震波 14

1.6地震观测 14

1.7地震的破坏现象 19

1.7.1地表和地基的破坏现象 19

1.7.1.1地裂、塌陷 19

1.7.1.2山崩、滑坡 20

1.7.2建筑物的破坏现象 21

1.7.2.1工业民用建筑物的破坏 21

1.7.2.2水工建筑物的破坏 21

1.7.1.3液化、喷砂、冒水 21

1.7.3海啸 22

第二章地震的震级、烈度、地震加速度时程曲线 23

2.1地震的震级 23

2.1.1 根椐地震仪记录确定震级 23

2.1.2根椐断层参数确定震级 24

2.1.3地震震级与释放能量的关系 24

2.2地震动的最大振幅、周期、振速 25

2.3地震的烈度 26

2.3.1地震烈度表 26

2.3.2 基本烈度及其区划 29

2.3.3设计烈度 31

2.4地震加速度时程曲线 32

2.4.1推算设计加速度时程曲线的步骤 32

2.3.4抗震设计标准 32

2.4.2坝址（厂址）的基岩运动最大加速度、卓越周期和地震历时 33

2.4.3坝址（厂址）设计地震加速度时程曲线 36

2.5地震时程曲线的人工模拟 38

2.5.1时域平稳模型 38

2.5.3 用高斯波叠加法形成的非平稳模型 39

2.5.2振幅强度非平稳模型 39

第三章建筑物地震反应计算原理 42

3.1.1 无阻尼的自振频率 42

3.1单自由度体系的自振反应 42

3.1.2有阻尼和无阻尼的自振反应 43

3.1.3 阻尼力、阻尼力系数、阻尼比 46

3.2单自由度体系对地震荷载的反应 48

3.2.1基本公式 48

3.2.2无阻尼体系的反应 49

3.2.3有阻尼体系的反应 51

3.2.4反应谱 54

3.3单自由度体系的逐步数值积分法 59

3.3.1等加速度法 59

3.3.2线性加速度法 62

3.3.3 Wilson-θ值法 63

3.3.4 Newmark-常值加速度法 64

3.3.5有限差分法 65

3.4非线性的单自由度体系的逐步数值积分法 67

3.4.1 用递推法求非线性单自由度体系的反应 69

3.42 用增量方程式和线性加速度法推导非线性单自由度体系的反应公式 70

3.4.3用增量方程式和Wilson-θ法推导非线性单自由度体系的反应公式 71

3.4.4计算步骤 72

3.5多自由度体系的自振反应 75

3.5.1 多自由度体系的运动方程 75

3.5.2 多自由度体系的自振反应 76

3.5.2.1无阻尼自振频率 76

3.5.2.2振型分析 79

3.5.2.3振型的正交性 81

3.5.2.4阻尼矩阵的建立 83

3.6多自由度体系的地震反应计算 85

3.6.1 正则坐标 85

3.6.2 无阻尼的多自由度体系的动力反应计算 86

3.6.4 多自由度体系的地震反应计算 89

3.6.5振型叠加（组合）方式 91

第四章土的动力性质 96

4.1动应力-动应变模型 96

4.1.1等效线性模型 96

4.1.2 线性粘弹性模型（凯尔文Kelvin模型） 97

4.1.3双线性模型 99

4.1.4 让勃格-奥斯高德（Ramberg-Osgood）模型及达维登可夫（Davidenkov）模型 99

4.1.5哈定-德？维契（Hardin-Drnevich）模型 102

4.1.6 确定Gmax、？max、λmax的经验公式 105

4.1.7 剪切模量G和阻尼比λ的简化公式 105

4.1.7.1砂土和砂卵石 105

4.1.7.2 饱和粘土 107

4.2动剪切弹性模量和阻尼比的测试方法 108

4.2.1 原位测试 108

4.2.2室内测试 110

4.2.3用振动三轴试验求动剪切模量与动剪应变的方法 112

4.3饱和砂土和软土的液化 115

4.3.1影响饱和砂土或饱和软土液化的因素 115

4.3.2振动液化试验 118

4.3.2.1等效振动次数neg 118

4.3.2.2循坏剪切（振动液化）试验的破坏标准 120

4.3.2.3振动液化试验方法和成果 121

4.4随机荷载振动的动力反应 129

第五章土石坝的地震反应计算 132

5.1地震反应计算的几种方法 132

5.1.1 剪切梁法 132

5.1.2挠曲梁法 133

5.1.3剪切-挠曲梁法 133

5.1.4集中质点法 134

5.1.5有限元法 134

5.2剪切楔法 134

5.2.1 坝的横向地震反应计算 135

5.2.1.1 坝体G为常数时，自振频率和振型计算 135

5.2.1.2 坝体G=G0（Z/H）21-时，自振频率和振型计算 139

5.2.1.3坝体G为常数时，地震反应计算 142

5.2.1.4 坝体G=G0（Z/H）21-时，地震反应计算 145

5.2.1.5 利用反应谱计算地震最大反应 147

5.2.1.6 考虑动应力～动应变的非线性关系进行地震反应计算 150

5.2.1.7 非岩石坝基上的土石坝和坝基的地震反应计算 151

5.2.2坝的纵向地震反应计算 152

5.3集中质点法 159

5.4有限元法 162

5.4.1 二维问题的动力平衡方程式 162

5.4.2二维问题的质量矩阵、阻尼矩阵、劲度矩阵 162

5.4.2.1 质量矩阵 162

5.4.2.2阻尼矩阵 163

5.4.2.3劲度矩阵 164

5.4.3.1堆石的静力非线性数学模型 166

5.4.3三维问题有限元动力分析 166

5.4.3.2 接触面的静力非线性数学模型 168

5.4.3.3伸缩缝连接单元的数学模型 169

5.4.3.4堆石体单元的数学力学分析 170

5.4.3.5接触面单元的位移模式和劲度矩阵 174

5.4.3.6 缝间连接单元的位移模式和劲度矩阵 176

5.4.3.7局部坐标与整体坐标的转换 177

5.4.3.8材料的动力性质 178

5.4.3.9 坝-水的相互作用 179

5.4.3.10考虑坝-水相互作用的地震动力平衡方程式 183

5.5多自由度体系的逐步数值积分法 184

5.5.1线性加速度法 184

5.5.2 Wilson-θ法 185

5.5.3 Newmark常值加速度法 186

5.6三维有限元动力分析的步骤 187

第六章土石坝的抗震安全验算 190

6.1已成坝的抗震性能分析 190

6.2拟静力法 190

6.2.1 堆石坝和密实粘性土均质坝等的拟静力法 191

6.2.2地震惯性力 192

6.2.3 饱和砂土、饱和砂卵石坝壳土石坝的拟静力法 194

6.3动力法 195

6.3.1 饱和砂土、饱和砂卵石坝壳土石坝的动力法 195

6.3.1.1液化验算 195

6.3.1.2坝坡抗震稳定验算 197

6.3.2碾压密实的粘性土坝、砂卵石坝、堆石坝的地震变形 198

6.3.3粘性土均质坝、粘性土心墙斜墙坝的振动裂缝验算 201

6.4.1 总应力法 203

6.4水平地基的地震液化验算 203

6.4.2 简化总应力法 204

6.4.3 有效应力法 205

6.5粗判水平地基土类液化的方法 206

第七章土石坝抗震工程措施 208

7.1土石坝及附属建筑物的震害 208

7.1.1 通海地震 208

7.1.1.1坝体震害类型 208

7.1.1.2 几座土坝震害实况 210

7.1.1.3坝的附属建筑物震害 212

7.1.2 海城地震 213

7.1.2.1坝体震害类型 213

7.1.2.2 几座土坝震害实况 214

7.1.2.3坝的附属建筑物震害 218

7.1.3.1土石坝震害程度统计 220

7.1.3 唐山地震 220

7.1.3.2坝体震害类型 221

7.1.3.3 两座土坝震害实况 222

7.1.3.4坝的附属建筑物震害 224

7.1.4渤海地震 225

7.1.5 日本土石坝震害 227

7.1.6美国土石坝震害 229

7.1.7 土石坝震害事例带来的启示 232

7.2坝顶超高—震陷和涌浪 234

7.2.1震陷 234

7.2.2地震涌浪 237

7.3提高填土压实标准 237

7.3.1提高填土压实标准的意义和要求 237

7.3.1.2砾质粘性土的压实标准 238

7.3.1.1粘性土的压实标准 238

7.3.1.3砂土的压实标准 240

7.3.1.4砂卵石的压实标准 240

7.3.1.5碾压式堆石的压实标准 241

7.3.2压实机具 241

7.3.3压实参数 244

7.3.4坝体分区和压实参数实例 248

7.4联接建筑物、岸边接头和裂缝的渗漏控制 250

7.4.1联接建筑物 250

7.4.1.1插入式联接 250

7.4.1.2翼墙式联接 253

7.4.2岸坡接触面整形和接触粘土 254

7.4.3可能震裂的防渗体，渗透破坏控制 255

7.4.3.1设置可靠的反滤层 256

7.4.3.2铺设土工织物 258

7.4.3.3铺设土工薄膜 259

7.5坝坡和坝坡加筋 263

7.5.1地震区己建成的土石坝坝坡 263

7.5.2不同坝坡的地震反应分析成果比较 263

7.5.3坝坡加筋 265

7.5.4压重平台 268

7.6深层砂性土和软土的加密 269

7.6.1 振冲法 270

7.6.1.1振冲法的适用范困和有效半径 270

7.6.1.2振冲器 271

7.6.1.3工程实例 271

7.6.2 振冲-置换桩法 273

7.6.2.2振冲-置换桩法加密砂层和加固粘土层的原理 274

7.6.2.1施工步骤 274

7.6.2.3工程实例 275

7.6.3 强夯法 276

7.6.3.1强夯法原理 276

7.6.3.2强夯周围建筑物的安全距离 277

7.6.3.3强夯设备和夯点间距 279

7.6.3.4 工程实例 280

参考文献 280

附录贝富尔函数表 283

Ⅰ．贝塞尔函数？0（x） 283

Ⅱ．贝塞尔函数？1（x） 285

Ⅲ．贝塞尔函数？1（x） 287

Ⅳ．贝塞尔函数？n（x） 289

Ⅴ．贝塞尔函数？±（？）（x） 290