岩土工程抗震理论和应用

岩土工程抗震理论及应用岩土工程（GeotechnicalEngineering）上世纪70-80年代：以工程地质学、土力学、岩石力学及地基基础工程学为理论基础，以解决和处理在建设过程中出现的所有与岩体和土体有关的工程技术问的专业学科。2000：“GeotechnicalEngineeringistheapplicationofthesciencesofsoilmechanicsandrockmechanics,Engineeringgeologyandotherrelateddisciplinetocivilengineeringconstruction,theextractiveindustriesandpreservationandenhancementoftheenvironment”两个新名词：EnvironmentGeotechnicalEngineeringGeotechnicalEarthquakeEngineering目录引言第一章绪论第二章土的动力计算模型第三章波在土体中的传播第四章土体对地震动的反应分析第五章土对地震应力作用的反应第六章饱和砂土液化判别和危害性分析第七章地震引起的土体永久变形第八章土体与结构动力相互作用第九章土动力学和岩土地震工程研究展望引言各种动荷载下土的力学性能、地基和土工结构物性状分析方法及在工程设计中的应用的一门工程力学。二、内容土木工程中的岩土工程动力问题材料，边坡等。工力所研究室中的骨干室之一。1．“土”的解释(对象)土的传播媒质，地基，土工构筑物(1) 土层、场地(2) 地基基础、基础工程(3)土工结构物材料：挡土(水)墙，码头，岸堤，土坝(4)天然边坡2．“动力”的解释(荷载)荷载类型：车辆、机械振动、爆炸3．“学”的解释(内容)(1)强度、稳定性(2)变形(3)分析方法和应用风浪、地震土动力学与地震工程的关系所里的主导科研方向：地震工程土木工程的安全(结构、堤、坝、岸坡等)首先取决于地基基础的安全土体反应对土木工程的安全影响很大地基破坏和失效的震害实例四、学科特点1．土介质的特点(1)非线性(2)多变性、局部性(3)多相性，水、土粒、空气(4)粘结差、稳定性差、抗剪强度低(5)剪胀性2．反应与荷载类型的密切相关性3．半经验、半理论学科理论分析+工程经验(实验十调查)工程判断五、国际土动力学与岩土地震工程研究的开展土动力学：60年代开始成为土力学独立分支国际著名刊物：《土动力学与地震工程》(SDEE)，1982年创刊EESD：Earthq．Engng．Struct．DynamicsASCE：J．GeotechnicalEngineeringDivision(GT)J．SoilMechanicsandFoundationDivision(ASME)SSMFE：SoilandFoundation岩土地震工程：GeotechnicalEarthquakeEngineering1995年，东京，第一届国际岩土地震工程学术会议1999年，里斯本，第二届国际岩土地震工程学术会议2004年，Berkeley，第三届国际岩土地震工程学术会议38个国家的463篇论文，经严格评审后共收录了245篇论文，包含在13个专题内岩土地震工程与土动力学：GeotechnicalEarthquakeEngineeringandSoilDynamics1981年，美国，第一届岩土地震工程和土动力学新进展国际会议1991年，美国，第二届岩土地震工程和土动力学新进展国际会议1995年，美国，第三届岩土地震工程和土动力学新进展国际会议土工抗震为历次世界地震工程大会的主要专题之一2000年，新西兰，第十二届世界地震会议(12WCEE)第五专题，岩土工程(GeotechnicalEngineering)191篇论文，约占整个大会论文的七分之一六、我国土动力学和岩土地震工程研究的开展中国振动工程学会土动力学专业委员会(全国土动力学学会)667名会员，2000年专业学组设置：(1)土的动力特性(2)土构筑物与地基抗震(3)动力基础(4)原位测试技术1980年，第一届全国土动力学会议，76篇论文1998年，第五届全国土动力学会议，108篇论文2002年，第六届全国土动力学会议，?篇论文中国土木工程学会土力学与岩土工程专业委员会七、地震工程的简单知识(补充)第一章绪论§1.1动荷载及其性能特点动荷载的三大要素：(1)峰值；(2)频率特性；(3)持时按幅值变化和往返次数分类，以区别不同的反应1. 一次冲击型荷载2. 2．往返作用次数大的疲劳荷载3．有限往返作用次数的随机荷载→地震荷载冲击型地震荷载往返型地震荷载4．荷载分类的意义速率效应疲劳效应两种效应的综合§1.2在动荷载下土的力学状态土骨架间联接力差①较低应力立平就可能产生非线性：②易出现剪切破坏。土的受力水平的定量表示①应力：缺点为相同应力可能对应不同变形大小：②应变：考虑了土的类别剪应变γ土的状态：很低：小变形，γ<10-5，弹性(一般在2.5X10-5)中等：中等变形，10-5<γ<10-3，弹塑性很高：大变形，γ>10-3，破坏，流动地震下：小变+中等变形+大变形，以弹塑性为主§1.3地震下土体的双重作用1．土体的传播媒介作用场地土作为波的传播媒介，影响地震动的特征(1)放大作用(2)滤波作用(3)共振效应(4)隔震效应(5)烈度异常2．土体对结构的持力作用地基土作为结构的持力层和土工构筑物的材料引起的地基失效问题地基破坏现象：地表沉降、裂缝、下沉、喷砂冒水、滑移、上浮结构的某些裂缝、倾斜地基失效原因：(1)砂土液化(2)粘土震动沉陷(3)地基不均匀沉降3．两类震害的区分传播媒介—振动破坏—惯性力等超过结构材料强度—结构问题地基持力—地基失效—地基大变形或稳定性丧失—地基问题§1.4地震下土体的反应及两类土的划分一、土对地震荷载的反应1．变形2．孔隙水压力二、两类土的划分划分的依据：孔压和变形的发展1．反应明显的土，孔压上升快，应变明显，松、中密砂，含粘粒量小于14％的粉土，淤泥2．反应不明显的土，变形发展慢，饱水密砂，碎石土，老粘土，干砂3．划分意义抗震性能的差别，第一类土易丧失稳定性和产生大的变形，第二类上则保持稳定性和小变形§1.5地震工程中的土动力学课题课题主要来自两方面：场地反应地基基础和土工结构物的反应第二章 土的动力计算模型描述本构关系，动力参数根据：平衡条件，变形协调，物理条件，边界条件工程上实用的三个模型：线性粘弹性模型，弹塑性模型粘弹模型§2.1线性粘弹性模型滞回曲线（hysteresis）主干线弹性：弹性力与应变成正比,σe=Eεe粘性：粘性力与应变速率成正比,σc=cεc外力σ0sinωt基本方程弹性元件粘性元件弹性、粘性统一考虑稳定解能量耗损系数：一周内能量的耗损与最大弹性能之比η=2πcω/E粘弹性模型的复模量表示在复平面内，定义实轴为弹性元件承力，虚轴为粘性元件承力定义复模量表明应力与应变成比例，大小与弹性恢复力成正比，相位与变形速度相位相同§2.2线性粘弹性单质点体系的振动自由振动方程对数衰减率λ=1/2π·lnun/un+1=η/4π强迫振动半对数宽度比=(ω1-ω2)/ω0阻尼比=·半对数宽度比=(ω1-ω2)/ω0§2.3弹塑性模型塑性变形的机制，符合地震荷载下土的表现关键如何规定：主干线，骨架曲线，后继曲线一、双线性模型’分段描述，三参数模型二、双曲线模型(应用较广)1．主干线拟合2．卸荷、反向加荷曲线拟合主干线平移放大原则① 原点平移到1点；②退荷切线模量与初始加荷的最大切线模量相同③与主干线在3点相交，点1与点3是对称点3．参数Gmax、γr的确定可由试验确定三、弹塑性模型的一般说明1．主干线的确定代数方程式及参数的物理意义2．后继曲线的形成Massing准则：①后继曲线与主干线具有相同的方程，但参数不同②退荷点的斜率与原点初始加荷点斜率相同；③在往返荷载对称情况下，卸荷点坐标为τ1、γ1，则卸荷反向加荷曲线与主干线相交于-τ1、-γ1。Massing准则的附加条件(针对不等幅荷载情况)①后继曲线一旦与主干线相交，则偏离原曲线而沿主干线移动：②后继曲线与以前的同方向后继曲线相交后，偏离原曲线，而沿与它相交的前面的后继曲线移动。为了去掉Massing准则附加条件数学处理的不方便，提出了Pyke模型3．Pyke模型，修正参考应变,卸荷点的G仍为Gmax,由的应力限制条件求nγrγr达到了Massing准则同样的目的§2.4等价线性化模型目前，弹塑性模型较多用于一维分析，二维、三维不太实际实用计算模型：近似考虑土的非线性，减少计算量一、理论依据认为土具有粘性性质，模量和阻尼的模拟可以满足3点土的非线性特性①滞回曲线的面积与实际相似，即耗能大致相同。②滞回曲线的大小随着应变幅值的变化与实际相似，即随着应变幅值的增大滞回圈面积增大。③滞回曲线的斜度随着应变幅值的变化与实际相似即随着应变幅值的增大滞回圈斜度变缓。①原点平移到1点；②退荷切线模量与初始加荷的最大切线模量相同③与主干线在3点相交，点1与点3是对称点“等价”的含义若不对滞回曲线的形状拟合做严格要求，即对一个指定的动力过程，不对整个反应过程模拟，只要求最终结果基本一致，总可以找到一个G,λ使得最终计算结果一致。二、优点① 计算量少；② 计算量少的原因：G，λ随受力水平而变，在每个计算过程中，G，λ不变；③ 可以模拟土的非线性特性，最终力、加速度等结果大体一致；三、缺点④ 粘性只代表耗能，塑性性质没有考虑；⑤ 过程描述不出来，不适于时程分析；⑥ 大变形不能描述四、步骤迭代法§2.5等价非线性粘弹性模型中参数的确定主要由经验和实验方法确定前一种由实验结果而来，后一种适用于重大工程Gmax，G/Gmax，λ一、实验仪器和应变范围(1)共振柱试验仪10-5～10-3(2)扭剪试验仪5×10—5～5×10-2(3)简切试验仪10—4～5×10-2(4)三轴剪切试验仪5×10-4～5×10-2二、经验方法试验表明：应力幅值与应变幅值成双曲线关系(Hardin)三、试验方法步骤：(1)制备和安装土样；(2)施加静荷载并完成固结；(3)固结完成后，不排水条件下逐级施加往返荷载，记录应力、应变孔压时程。四、典型土的结果1. 砂土2. 粘性土Gmax确定(1)seed公式（1970）(2)Hardin公式（1969）与土类、有效平均主应力有关土层特性对地表反应谱的影响的比较Gmax和G/Gmax非线现象：场地中非线性性质3%的差别和土软硬程度42%的差别引起的地表反应谱的差别是基本一样的。性第三章波在土体中的传播和土层反应分析第三章波在土体中的传播§3.1波在土柱中的传播和共振柱原理波动方程共振柱原理§3.2土体中的波无限土体，半无限土体，无旋波，等容波，面波，波的反射与折射§3.3土动力学参数的现场测定原理方法1．地震波法2．面波法3．孔中逐层检测法第四章 土体对地震动的反应分析§4.1概述基岩上的地震动求解土体中速度、加速度、应力、应变、位移—土体的地震动反应土层对基岩地震动的自行补偿作用(Self-Compensation)，基岩上50％的变化，到地表上的影响不大，差别5～25％，不需过分追求基岩上地震动的准确性，但土的动力参数影响大，需准确确定。§4.2土体地震反应分析考虑非线性时域内的逐步积分法，线性加速度法，Witson-θ法等频域内等效线性化法剪切层(楔)法，传递函数法集中质量法，Duharmel积分有限元法土体地震反应的简化方法(反应谱法)§4.3土的弹塑性或非线性性能的考虑增量法迭代法§4.4其它问题1． 总应力法，有效应力法σ0随孔压增长修正，总应力法；σ0不变Gmax2．有效应力法与总应力法比较3．行波的影响场地效应由地表附近非均匀区域造成的与水平地表运动的差异散射理论凸凹地形，盆地，地下夹杂第三章 土对地震应力作用的反应§5.1概述土对地震应力作用的反应，土在地震应力作用下：变形，强度，孔压其中孔压的发展对变形、强度有很大影响一、工作步骤1.土体地震反应分析：计算2．土对地震作用的反应：实验二、影响因素1．静应力状态及数值2．动应力状态及数值3．排水条件4．土的密度5．土的饱和度6．土的结构模拟：物理性质+静、动状态+环境因素三、试验仪器及能实现的应力状态主机构造：静力系统、动力系统、测量系统1．动三轴仪2．动简切仪3．动扭剪仪四、试验方法、步骤1．制备土；2．指定固结比和侧向固结压力下使土样固结；3．固结完成后，不排水条件下施加动荷载，测应力、应变(变形)、孔压曲线4．制备相同土样，保持固结比和侧向固结压力不变，改变动荷载幅值，重复实验，5～7个动幅值；5．制备相同土样，保持固结比不变，改变侧向固结压力，重复实验，2～3个压力；6．制备相同土样，改变固结比，重复实验，2—3个固结比。§5.2在往返应力作用下干砂的体积变形1．震害实例2．试验证明：干砂的永久变形是由往返剪应力引起的，而往返正应力引起永久体积变形很少剪胀效应3．计算公式4．等幅与变幅的关系5.由往返剪应力确定往返剪应变6．小结§5.3在往返剪应力作用下饱和砂土的孔隙水压力一、震害现象的解释、喷砂冒水—孔压增高—现场记录永久体积变形—水的排出—渗透速率小于体变速率—孔隙水受阻，承压增大—有效正应力降低库伦公式τ=σ0tanΦ解释的不完全性应用变形描述τ=σ0tanΦ二、孔压升高的计算1．Martin模型(机制)原理：动剪切作用下体积变化的相容条件(协调条件)如果给定某一次往返剪应力幅值，确定其引起的孔压增量。推导(1)—(3)，Er的求法步骤(1)—(5)，结论2．石原方法(1shihara，1975)静剪切试验+塑性屈服条件孔压升高原理排水剪切实验体积不变的不排水剪切实验(1)等体积有效应力轨迹线(2)等剪切应变轨迹线(3)几种应力状态的变化(4)屈服条件(5)独立倾向性(6)例子(7)小结3．Seed等人的方法(1976)经验方法往返荷载剪切试验，均等固结Finn(1978)推广到非均等固结4．石桥等建议的方法均等固结扭剪试验适用条件：静应力为零Sherif等[8]和丰万玲等[9]曾提出了孔压的增量模型，以适应不规则荷载下孔压的计算，为解决这一问题奠定了很好的基础，但是他们的模型都仅适用于均等固结问题，通过振动三轴仪试验，丰万玲等给出了饱和砂土均等固结下孔压增量模型[9]（1）式中：为第N个应力循环中孔压增量和初始平均有效应力之比；为第N-1个应力循环中的孔压与初始平均有效应力之比；为第N-1个应力循环中的平均有效应力；为应力比；τN为第N个应力循环的幅值；N为等效循环次数；C1,0、C2,0、A4,0为与土类有关的试验参数。令，则公式（1）可改写为（2）将公式(3)和(4)代入(5)，最后有（6）修正系数C1,a和C1,b可由试验结果回归得到，同其它参数一同列于表2。表中参数为松(相对密度0.3)、中密(0.5)和密实(0.75)的实验结果，对于其它密度砂，其参数可由表中结果插值得到。3.2等幅正弦荷载下计算与试验结果对比图5给出了由公式(4)计算与试验进行对比的结果，表示的是在σd=60kPa作用下哈尔滨松砂的情况。从图中可以看出，计算与实验结果较一致，更多的结果也可以反映这一点。从中亦可看出，在相同的动应力作用下，随着固结比kc的增加，在相同振动次数作用下，孔压比不断降低，这些结果符合目前认识。图5正弦荷载下计算与试验孔压对比(σd=60kPa)Fig.5Thecalculatedandexperimentalpore-pressurerisesundertheuniformcyclicloading(σd=60kPa)3.3真实地震荷载下计算与试验结果对比为了检验新公式对真实地震荷载的适用性，本文还进行了一系列地震波输入动三轴试验，输入波为天津§5．4在往返应力作用下饱和砂土液化1．震害现象和实验结果2．液化标准问题(1)孔压变化(2)变形变化3．液化定义在动荷载或其它动荷作用下，饱和砂土孔隙水压力会升高，其抗剪强度或对剪切变形的抵抗能力会发生降低或完全丧失，叫做砂土液化。4．液化实验的基本结果§5.5影响液化的因素动荷载作用下的复杂问题物理力学性质，静力状态、动力状态、环境因素一、应力状态的影响1．水平现场状态及实验模拟动三轴仪-模拟面上的破坏模拟动简切仪：4个缺点振动台式动简切实验2．一般应力状态二、动应力的影响几个问题：变幅转化为等幅，变幅的影响，双向加荷的影响(1) 动应力幅值，影响大，非线性强烈递增A4,0=2.5(2)动应力循环次数，影响大，非线性递增(3)变换和作用方式，有影响冲击型与振动型：差别大，冲击型更不易液化变幅与等幅：争论大，待研究取几个应力幅值的等幅波，用这些等幅波试验--实点；对一个变幅波，按公式计算出几个等价作用次数—虚点。二者比较。注意：破坏线不是变幅试验结果，真正的对比应该是一个变幅波的试验结果与按公式计算出等价作用次数等幅波试验的比较。≠冲击型与振动型，变幅与等幅，双向加荷1. 变幅转化等幅的等价作用次数理论结果等价作用线：等幅应力达到某一固定应变所需的次数与应力的关系2．变幅的影响冲击型与振动型，差别大，冲击型更不易液化CM与TM，扭剪3．双向加荷的影响三、静应力的影响现场：埋深越大时越不易液化试验：固结应力越大越不易液化结论：引起液化在破坏面上所需的往返剪应力幅值与面上的静正应力成正比，随其上静剪应力的增加而增加。现场：埋深越大时越不易液化试验：固结应力越大越不易液化结论：引起液化在破坏面上所需的往返剪应力幅值与面上的静正应力成正比，随其上静剪应力的增加而增加。(1)固结应力σ3，影响大，成正比(2)固结比kc，影响大，与kc呈递增四、饱和砂土物理性质的影响(1)粒径和级配的影响(2)密度的影响(3)饱和度的影响、(3) 结构的影响(1)密度，影响非常大，Dr<50%成正比，Dr>50%成正比偏于保守(2)饱和度，很大，稍有降低，应力比增大很大(3)结构，有影响（25%砂，75%砂砾石），实验室结果偏于保守(4)粒径和级配，不均匀系数η影响小，平均粒径d50在某一范围内更易液化五、预剪的影响预剪的定义：往返荷载剪切试验前受到一定大小的往返剪切作用(不排水)§5．6砂砾石的液化性能砂砾石：承载能力好，实验条件所限，研究很少影响砂砾石液化的因素(1)砾料含量D>5mm(2)渗透系数橡皮膜嵌入效应§5.7粘性土的强度1．动、静强度比较2．震后强度(屈服强度)§5.8在动荷载作用下土的永久变形某些砂土一—稳定性其它土—永久变形永久应变势第六章饱和砂土体液化判别和危害性分析问题的提出：回答是否液化—危险性液化对结构的影响程度—危害性判别途径：经验方法—震害资料—直观，多用于水平场地试验—试验分析—方法—复杂一些，不仅仅用于水平场地影响因素：外因—动应力；持时；内因—静应力水平，物理性质环境—排水，预剪；§6.1Seed—Idriss方法试验—分析方法(1970年)试验的抗液化能力与现场分析得到的地震应力比较1．判别式2．的确定(1)复杂法(土层分析法)(2)简单法(刚体假定及修正法)3.的确定动三轴试验及经验结果得到4．判别amax§6.2液化的地震现场调查和GDJll—89中判别液化的方法现场调查：液化和不液化的场地一、资料的内容(1)场地受到的地震作用水平(2)土层埋藏条件(3)土层抗液化能力液化场地的鉴别地表现象：喷水冒砂，地裂(佐证)——深埋砂层易断为不液化建筑物的滑动，倾斜，下沉规范的来历经验法，自由水平场地二、89规范中判别液化的内容1．思想：以往没发现液化的场地去掉发现液化但对结构没有危害的场地去掉(1)地质年代为第四纪更新世及其以前的，可判为不液化(2)粉土粘粒含量的百分率，7，8，9度分别不小于10，13和16时，判别为不液化(3)天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一者，可不考虑液化的影响。(1)dw=0,du<7m;(2)du=0,dw<6m三、复判初判不能排除液化可能性时，应采用标准贯入试验方法，地下15米深度以内的液化土应符合下式要求。四、78规范与89规范的比较1. 对比2. 规范的适用性3. §6.3一般平面应变状态下液化的判别地震现场资料的经验判别法—k0固结，水平面上的初始剪力为零，只有动剪的条件，一般平面应变条件下很难应用，也缺乏足够的调查资料，只好用试验—分析法。试验—分析法—Seed—Lee—Idriss法—大型建筑地基和土工结构物。一般步骤1．场地的地震动水平和分析断面的选择2．确定静力分析的参数3．土体的静力分析4．确定土的动力参数5．地震反应分析6．进行液化试验7．液化判别§6．4液化危害性分析危害性：液化对地面破坏，建筑沉降的损害程度问题的提出：、(1)临界值的问题：(2)湿震不重干震重；(3)液化一定条件下的隔震分析方法l.规范方法(GBJ—11—89)2．对重要结构的永久变形分析第七章 地震引起的土体永久变形§7.1概述安全校核：强度、变形机制：1．土体在地震作用下压密引起的一般不存在破坏作用，发生在不饱和砂和干砂中2．沿固定滑动面一侧土体相对另一侧土体发生剪切变形(有限的变形)剪切变形性质，裂缝两侧有高差发生在干砂、压密的粘土、对地震作用不敏感的土类3．在地震作用下土单元体积不变发生剪切性质的应变而引起的永久应变与破坏有关，发生在饱和软粘土，特别是淤泥质粘土和淤泥中，以及液化的饱和砂土，对地震作用敏感的土类。§7.2干砂土体引起的地面沉降计算用竖向应变表示1． 求砂层中的剪应变分布2．求每层中的竖向应变3.总的沉降4. 方法的检验§7.3有限滑动位移的计算Newmark屈服加速度(60年代)当ma(t)>wf时，滑块和桌面有相对运动临界加速度ay=w/m·f=gf--屈服加速度1． 概念2．土坡的有限滑动计算(1)确定屈服加速度(2)地震反应分析(3)求下滑距离§7.4土单元剪切性质应变引起的永久变形两种认识(1)偏应变是在静力作用下静剪切模量降低造成的，而地震荷载的作用使静剪切模量降低一软化(2)地震作用可用等价的静荷载表示，静荷作用于土单元结点上，土单元的偏应变与地震应力产生的偏应变相等一等价结点力软化模型(Lee，1974)1．震前土单元模量2．震后降低模量3．永久变形＝震前结点位移-震后结点位移4．应变势的确定(1)地震前单元静应力情况(2)地震反应分析，确定地震应力(3)作永久变形试验5.注意事项(1)软化模型认为地震的主要作用在于使土变软；(2)应变势是可能的应变，在室内测定，不满足单元之间的协调条件二、等价结点力模型(Serff，Seed，1976)两个关键点：确定等价结点力和计算模量1．等价结点力2．计算模型3.计算位移第八章土结相互作用§8.1概述一、什么叫相互作用(1) 通常的结构设计，根据地基土性质划分土类，选择反应谱，然后再把地基作为刚体，没有考虑相互作用。(2) 按接力式传递也不是相互作用，建筑物对土的作用没有反馈。相互作用:(1)土体是变形体(3) 土体与上部结构综合考虑，藕(交)联起来。二、相互作用的影响1．相互作用因子，主振周期比：考虑相互作用与不考虑相互作用的相对差值2．什么时候影响大：结构刚，地基柔什么时候影响小：结构柔，地基刚2. 影响因素对结构体系：系统自振周期长，阻尼比较大，辐射阻尼，峰值一般减小对土体本身：波场改变(与自由场比)，导致高频分量减小，液化、震陷情况有较大变化。4.方法子结构法：阻抗函数法半空间无限体法(等价弹簧系数)弹床系数法(1)文克尔假定；(2)弹床系数；(3)几种弹床系数整体法：有限元法，边界元法5．目前的状况主要是相互作用对上部结构的影响，土体做的比较简单缺乏相互作用对土体反应的影响，特别是对液化、震陷问题没有考虑。第九章土动力学和岩土地震工程研究展望近来的大地震震害以及国际研究动态表明，土—地基—结构系统的地震性态远没有认识充分，有许多工程上亟待解决的问题。一方面，土体做为建筑结构的地基，以及土坝、码头、岸堤、挡土墙等土工构筑物和天然边坡的材料，其大变形对结构的地震破坏影响非常大，在很多情况下甚至起决定作用：另一方面，场地和土体做为地震波的传播媒介，其柔性对强地震动也有很大影响。因此，提出了许多场地和地基设计中的土动力学问题。1．大变形下土的动力特性研究最重要的基本问题从国内外研究现状看：(1)对某些土的动力学性质已能较好把握，但对某些土类，如软弱土、垃圾土、改良土、海洋土、冻土、加筋土、非饱和土等，其动力特性认识仍很不全面，特别是在大变形分析方面。(2)目前土的孔压增长和变形理论均是以等幅正弦波作用为基础得到的结果，以等幅波代替象地震这样的随机动荷载得到的理论模型，对土这种具有强烈非线性特性的材料是不合适的。(3)应重点研究地震荷载下饱和砂土液化产生的大变形，软粘土动力残余变形，非常规土类动力参数等。2．软弱地基液化和震陷及对工程结构危害性分析(1)国内外近几年大地震有关地基震害调查结果再一次表明，软弱土，包括饱和砂土和软粘土，其大变形和液化失稳是造成地基和工程结构破坏的首要原因。(2)饱和砂土的液化判别问题已基本得到解决。(3)目前规范中软粘土震陷估计方法仍十分粗糙，同时软弱地基地震失效对工程结构危害性问题仍没有得到很好解答。3．柔性土体地震反应和结构动力相互作用研究(1)液化区上建筑震害与周围非液化区上的建筑震害相比，有加有减也有不加不减。(2)在近来日本阪神地震中，人们发现地震烈度与加速度的实际分布不符。(3)目前所拥有的计算方法，主要用于判别液化可能性，分析地震动尚需进一步研究。(4)应重点研究考虑液化区和软弱夹层下的场地分类，土体柔性对地面运动的影响，非线性土层反应分析方法等问题。(5)土结相互作用分析方法和应用。4.土工抗震实验研究(1)土工抗震很多重要的理论来源于实验。(2)室内模拟地震的试验能力急待提高。真实地震荷载，现场条件模拟，联机实验，离心机等(3)土工现场实验。5.土工方面的地震监测(1)震害调查资料少，室内试验和分析方法有较大局限。(2)场地和土层中的土体反应监测。(3)地基土、基础各部分、土和基础界面等安装仪器进行实地监测。地基基础和土工构筑物在地震环境下性态研究与几个方面的工作有关：地震荷载的确定、土的动力性质、现场和室内实验、土工方面的地震监测、地基和土工构筑物的地震稳定性，等等。欲将士动力学和岩土地震工程研究推到一个新阶段，达到所设计的地基基础既要花费少又有足够可靠性的目的，必须十分重视土的大变形动力特性分析，大力发展地基液化和震陷对工程结构危害性的分析方法和实验技术的研究，以确定土体对地震动的作用以及土体变形和失稳对工程结构的影响，同时加强土体地震反应分析方法研究。这是二十一世纪土动力学和岩土地震工程重点发展方向和攻关目标。