第1章 地震学基础 1
1-1 地震发生的地质构造环境 1
1-1-1 地震学的主要研究内容 1
1-1-2 地球内部构造 1
1-1-3 板块运动 3
1-2 地震成因与地震类型 5
1-2-1 地震成因 5
1-2-2 地震类型 6
1-3 震源机制与地震活动性 7
1-3-1 震源机制 7
1-3-2 地震活动性 8
1-4 无限弹性体中地震波的传播 11
1-4-1 波动方程 11
1-4-2 弹性波的传播 13
1-5 地震波的反射和折射 17
1-5-1 地震波在自由地面的反射 17
1-5-2 地震波在介质分界面的反射和折射 22
参考文献 25
第2章 地震灾害与地震烈度 26
2-1 地震灾害 26
2-1-1 地震灾害概况 26
2-1-2 地表变形 27
2-1-3 工程结构的破坏 28
2-1-4 次生灾害 30
2-2 地震震级 31
2-3 地震烈度与地震烈度表 33
2-3-1 地震烈度及其用途 33
2-3-2 地震烈度表 34
2-3-3 关于地震烈度的不同观点 41
2-4 地震烈度的衰减规律 42
2-4-1 震中烈度与震级关系 42
2-4-2 地震烈度的衰减关系 43
2-5 地震烈度的影响因素 46
2-5-1 震源影响 46
2-5-2 场地条件的影响 48
2-5-3 影响地震烈度的其他因素 53
2-6 地基基础的震害机理 54
2-6-1 天然地基浅基础震害机理 54
2-6-2 桩基震害机理 58
参考文献 64
第3章 地震动特性 66
3-1 强地震动观测 66
3-1-1 强震观测仪器 66
3-1-2 强震观测系统 67
3-2 地震动的随机过程描述 70
3-2-1 随机过程的概率结构 71
3-2-2 随机过程的平稳性和平稳化随机过程 71
3-2-3 随机过程的自相关函数与功率谱密度函数 73
3-2-4 平稳随机过程的互相关函数与互功率谱密度函数 76
3-2-5 演变随机过程 77
3-2-6 平稳随机过程的谱参数 79
3-2-7 平稳随机过程的交差问题 80
3-2-8 平稳随机过程峰值的分布或极大值的概率密度函数 82
3-2-9 地震动的随机过程模型 83
3-3 地震动的工程特性及其影响因素 85
3-3-1 地震动的幅值 85
3-3-2 地震动频谱特性 87
3-3-3 地震动持时 94
3-4 地震烈度与地震动参数的关系 95
3-4-1 地震烈度与地震动参数峰值的关系 95
3-4-2 地震动参数衰减关系 97
3-5 反应谱的数字计算及应用 103
3-5-1 精确法 103
3-5-2 连锁公式法 104
3-5-3 基于抛物线内插的连锁公式法 105
3-5-4 标准反应谱 110
3-5-5 设计反应谱 111
3-6 地震动的人工合成 115
3-6-1 地震动人工合成方法研究现状 115
3-6-2 地震动人工合成的三角级数法 117
3-6-3 地震动人工合成的工程地震学方法 119
3-6-4 地震动转动分量的人工合成 122
参考文献 127
第4章 土的动力本构关系 130
4-1 土的动应力应变关系的基本特性 130
4-2 土的动应力应变关系的力学模型 132
4-3 土的动黏弹塑性模型 137
4-3-1 双曲线模型 137
4-3-2 修正的Martin-Seed-Davidenkov模型 140
4-4 土的等效线性动黏弹性模型 140
4-5 土的动弹塑性模型 144
4-5-1 黏塑性记忆型嵌套面本构模型的建立 144
4-5-2 黏塑性记忆型嵌套面本构模型的试验验证 148
4-6 土的动剪切模量和阻尼比的经验估计 150
4-6-1 影响因素及影响程度 150
4-6-2 Gmax的经验估计 151
4-6-3 G/Gmax-γα和λ-γα关系的经验曲线 152
4-6-4 新近沉积土的Gmax、G/Gmax-γα和λ-γα曲线的经验关系 159
参考文献 167
第5章 土动力特性的室内外试验 170
5-1 共（自）振柱试验原理 170
5-1-1 波在土柱中的传播 171
5-1-2 共振柱试验原理 173
5-1-3 自振柱试验原理 177
5-2 动三轴试验原理 178
5-2-1 动三轴试验的基本类型 178
5-2-2 动三轴试验条件的选择 181
5-3 GZZ-1型共（自）振柱仪的研制与性能试验 182
5-3-1 共（自）振柱仪的工作原理 183
5-3-2 共（自）振柱仪成套设备 184
5-3-3 共（自）振柱仪设计要点 185
5-3-4 共（自）振柱仪的性能试验 187
5-4 DSZ-1型动三轴仪的研制与性能试验 188
5-4-1 DSZ-1型动三轴仪的工作原理 189
5-4-2 DSZ-1型动三轴仪的标定 192
5-4-3 DSZ-1型动三轴仪的性能试验 194
5-5 WFI动三轴仪的工作原理与性能试验 196
5-5-1 WFI动三轴仪的工作原理 196
5-5-2 WFI动三轴仪的性能试验 199
5-6 场地土层的波速试验 200
5-6-1 反射波法 201
5-6-2 折射波法 202
5-6-3 下孔法 203
5-6-4 悬挂式测井法 205
5-6-5 表面波法 206
5-7 场地地脉动试验 208
5-7-1 地脉动及其工程意义 208
5-7-2 地脉动的测试原理 209
5-7-3 地脉动的数据分析及频谱特征 209
5-7-4 地脉动的工程应用 211
参考文献 212
第6章 水平成层场地地震反应 213
6-1 水平均质场地地震反应的时域分析法 213
6-2 水平成层场地地震反应的时域分析法 216
6-3 水平成层场地地震反应的频域分析法 217
6-3-1 线性黏弹性土层的稳态地震反应 217
6-3-2 波谱综合与土层瞬态地震反应 220
6-3-3 土体动力非线性特性的处理 223
6-4 水平成层场地地震反应时域和频域分析结果的比较 224
6-5 深软场地地震效应及其影响因素 229
6-5-1 场地条件与输入地震动特性 230
6-5-2 软弱表层土对深软场地地震效应的影响 232
6-5-3 软弱夹层土对深软场地地震效应的影响 235
6-5-4 互层土对深软场地地震效应的影响 237
6-5-5 场地条件对深软场地地震效应的影响 238
6-5-6 输入地震动特性对深软场地地震效应的影响 239
6-5-7 地震动输入界面的选取对深软场地地震效应的影响 241
6-6 土动力参数的变异性对深软场地地表地震动参数的影响 244
6-6-1 场地条件与基岩输入地震动 244
6-6-2 土的动剪切模量比和阻尼比的变异性对地表地震动参数的影响 246
6-6-3 场地土剪切波速的变异性对地表地震动参数的影响 249
参考文献 251
第7章 横向非均匀场地地震反应 253
7-1 场地地震反应的时域分析法 253
7-1-1 场地的自振特性及阻尼矩阵 253
7-1-2 场地地震反应数值计算的典型方法 255
7-1-3 土体动力非线性或弹塑性特性的处理 263
7-2 场地地震反应的频域分析法 264
7-2-1 频域复反应分析方法 264
7-2-2 土体非线性特性的处理 265
7-2-3 土层自由场运动的反演分析 266
7-3 场地地震反应的随机分析法 267
7-4 人工边界条件 270
7-4-1 透射边界 270
7-4-2 黏性边界 273
7-4-3 一致边界 274
7-5 深软场地的弹塑性地震反应分析 277
7-6 场地地震反应分析的分时段等效线性有效应力法 281
7-6-1 振动孔隙水压力模型 281
7-6-2 分时段等效线性有效应力法 283
7-6-3 分时段等效线性有效应力法与常规等效线性总应力法的比较 284
参考文献 293
第8章 土动力特性与震动液化 296
8-1 饱和砂性土震动液化机理 296
8-2 饱和砂性土的抗液化强度影响因素 298
8-2-1 饱和砂性土震动液化的影响因素 298
8-2-2 饱和砂性土的抗液化强度 308
8-3 黏性土的动强度及影响因素 311
8-3-1 饱和黏性土动强度的定义 311
8-3-2 饱和黏性土动强度的影响因素 313
8-4 饱和土体振动孔隙水压力的增长规律 316
8-4-1 饱和砂土振动孔隙水压力的增长规律 316
8-4-2 饱和黏性土振动孔隙水压力的增长规律 323
8-5 南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂的抗液化性能 324
8-5-1 南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂振动孔压的发展模式 324
8-5-2 南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂的抗液化强度 326
8-5-3 黏粒含量对南京粉细砂抗液化性能的影响 327
8-6 饱和砂性土液化势的确定性经验判别方法 330
8-6-1 饱和砂性土液化的初步判别问题 331
8-6-2 砂性土液化的确定性经验判别方法 334
8-6-3 深层砂土的液化判别方法 345
8-7 饱和砂性土液化势的概率分析方法 346
8-7-1 基于场地地震安全性评价结果的场地液化危险性分析方法 347
8-7-2 场地液化危险性的模糊随机概率分析 349
8-7-3 基于地震地质环境条件的场地液化危险性简化分析方法 351
8-7-4 砂性土液化势概率分析的EERC法 353
8-8 基于神经网络模型的饱和砂性土液化势判别方法 355
8-8-1 基于RBF神经网络模型的砂土液化概率判别方法 355
8-8-2 基于BP神经网络模型的饱和砂土液化判别方法 359
8-9 场地液化势的综合判别 365
8-9-1 现场液化调查资料 365
8-9-2 液化判别方法可靠性的度量 365
8-9-3 场地液化势的综合判别 367
参考文献 368
第9章 土体地震永久变形 374
9-1 土体地震永久变形计算的有限滑动体位移法 376
9-1-1 屈服加速度的概念 377
9-1-2 等价地震系数的概念 378
9-1-3 有限滑动位移的计算 379
9-2 土体地震永久变形计算的整体变形分析法 380
9-2-1 土体地震永久变形计算的模量软化模型 380
9-2-2 土体地震永久变形计算的等价结点力模型 389
9-2-3 地基土地震永久变形的数值分析 391
9-3 土体地震永久变形计算的随机反应分析法 396
9-3-1 土单元永久应变势的随机反应分析 396
9-3-2 土体地震永久变形的随机反应分析 399
9-4 地基震陷计算的简化方法 400
9-4-1 基于模量软化的地基分层总和法 401
9-4-2 基于径向基函数的神经网络模型法 406
参考文献 409
第10章 桩-土-结构动力相互作用 411
10-1 桩-土-结构动力相互作用分析模型和方法分类 412
10-2 桩-土-结构动力相互作用分析的集中质量模型和弹簧系数法 413
10-2-1 土与单桩的动力分析 414
10-2-2 土与群桩的动力分析 418
10-2-3 等价土体系的动力参数 419
10-2-4 桩-土体系的阻尼 421
10-3 桩-土-结构动力相互作用分析的Winkler模型和p-y曲线法 422
10-3-1 桩-土-结构动力相互作用分析的Winklcr模型 422
10-3-2 动力p-y曲线的确定 423
10-3-3 根据p-y曲线确定桩周土动力阻抗 425
10-4 桩-土-结构动力相互作用的整体分析混合有限元法 426
10-4-1 整体分析混合有限元法的概念和特点 426
10-4-2 桩-土-结构动力相互作用体系的简化 427
10-4-3 桩-土-结构动力相互作用整体分析混合有限元法的几个重要问题 427
10-5 桩-土-结构动力相互作用分析的子结构法 430
10-5-1 子结构柔性体积法 431
10-5-2 子结构缩减法 433
10-5-3 地基阻抗矩阵分析 435
10-5-4 桩-土组合单元 438
10-6 桩-土接触面 438
10-6-1 Goodman无厚度单元 440
10-6-2 主从接触面模型 443
10-7 桩-土-结构动力相互作用对结构基底输入地震动的影响 446
10-7-1 桩基设置对场地地震效应的影响 446
10-7-2 桩-土-结构动力相互作用对高层建筑结构输入地震动的影响 449
10-8 深软场地上桩箱基础高层建筑的地震反应分析 454
10-8-1 深软场地上桩基-单层地下室-高层建筑地震反应分析 455
10-8-2 深软场地上桩基-多层地下室-单塔和双塔高层建筑地震反应分析 460
10-9 深软场地上特大型桥梁群桩基础地震反应分析 467
10-9-1 输入地震动与场地条件 469
10-9-2 深软场地上特大型群桩基础的二维地震反应分析 471
10-9-3 深软场地上特大型群桩基础的三维地震反应分析 474
10-9-4 深软场地上特大型群桩基础的桩-土-结构动力相互作用效应对比分析 480
参考文献 483
第11章 土-结构动力相互作用对TMD减震控制的影响 488
11-1 TMD减震控制的机理 489
11-1-1 刚性地基条件下TMD减震控制的机理 489
11-1-2 柔性地基条件下TMD减震控制的机理 490
11-2 考虑土-结构动力相互作用的TMD减震特性 491
11-2-1 考虑SSI效应的TMD减震控制特性时域分析 491
11-2-2 考虑SSI效应的TMD减震控制特性随机分析 497
11-3 土-结构动力相互作用振动台试验的模型设计 502
11-3-1 土-结构动力相互作用振动台试验的模型相似关系 502
11-3-2 土-结构动力相互作用振动台试验的土箱设计和制作 508
11-4 SSI效应对TMD减震控制性能影响的大型振动台模型试验 510
11-4-1 大型振动台模型试验设计 510
11-4-2 模型箱边界效应的试验验证 516
11-4-3 土-结构动力相互作用对结构基底地震动的影响 518
11-4-4 SSI效应对上部结构地震反应的影响 520
11-4-5 SSI效应对TMD控制性能的影响 525
11-4-6 SSI效应与TMD减震效应对主体结构地震反应影响的比较 529
11-5 大型振动台模型试验的数值模拟及对比研究 534
11-5-1 SSI效应对上部结构地震反应影响的对比研究 537
11-5-2 SSI效应对TMD控制性能影响的对比研究 542
参考文献 547
第12章 地铁地下结构地震反应 550
12-1 地铁地下结构地震反应的计算方法 551
12-1-1 地铁地下结构地震反应数值分析现状 551
12-1-2 土-地铁地下结构动力相互作用的非线性分析方法 553
12-2 地铁车站震害成灾机理 554
12-2-1 大开地铁车站震害概况 554
12-2-2 大开地铁车站震害机理数值分析 556
12-3 地铁区间隧道的地震反应分析 563
12-3-1 地铁区间隧道的地震反应分析模型 563
12-3-2 地铁区间隧道相对水平位移和加速度反应 566
12-3-3 地铁区间隧道的地震内力反应 568
12-4 地铁车站结构的地震反应分析 570
12-4-1 地铁车站结构的地震反应分析模型 571
12-4-2 地铁车站结构的相对水平位移和加速度反应 572
12-4-3 地铁车站结构的地震内力反应 575
12-5 地铁地下结构对周围场地设计地震动的影响 578
12-5-1 地铁区间隧道对周围场地加速度反应的影响 578
12-5-2 地铁车站结构对周围场地加速度反应的影响 580
12-6 地铁地下结构大型振动台模型试验设计 580
12-6-1 模型相似关系设计 581
12-6-2 模型箱、模型土和模型结构的设计及其制备 582
12-6-3 输入地震动和试验加载方法 586
12-6-4 试验装置及其传感器的布置 587
12-7 地铁地下结构大型振动台模型试验 591
12-7-1 地铁区间隧道大型振动台模型试验 591
12-7-2 地铁车站结构大型振动台模型试验 599
参考文献 603
第13章 土坝抗震分析 606
13-1 均质土坝地震反应分析的剪切梁法 607
13-1-1 均质土坝的动力微分方程及其求解 607
13-1-2 土坝地震反应最大值的简化计算 609
13-2 非均质土坝地震反应分析的剪切梁法 613
13-2-1 非均质土坝的动力微分方程及其求解 613
13-2-2 非均质土坝的地震反应分析 616
13-2-3 非均质土坝随机地震反应分析的确定性方法 619
13-3 土坝地震稳定性评价的简化分析法 621
13-3-1 土坝地震稳定性评价的拟静力法 621
13-3-2 土坝地震稳定性评价的Makdisi-Seed法 624
13-4 土坝地震稳定性评价的动力分析法 625
13-4-1 土坝地震稳定性评价的一维简化动力分析法 626
13-4-2 土坝地震稳定性评价的二维动力分析法 630
参考文献 633