土动力学和机器地基的先驱---Richard D. Woods(1935-2021)

1 引言

前天重新整理Terzaghi Lecture时【Terzaghi讲座---生物介导的岩土技术(Bio-mediated Geotechnics)】才发现第33届太沙基讲座的Woods教授【Richard D. Woods, NAE (TL33) (1935-2021)】已经于一年前去世。这个笔记简要回顾一下这位土动力学和机器地基的先驱人物。

最初知道Woods其人，不是因为太沙基讲座，而是因为下面这本颜色已经变得发黄的经典土动力学著作《Vibrations of Soils and Foundations(土和地基的震动) Jr. F. E. Richart, Jr. J. R. Hall, R. D. Woods》, 这本书由Prentice Hall于1970年出版(414p.)，Woods是其中的一位作者。

当时我在作天然气输送管道机器地基(Machine Foundation)的设计工作【PLAXIS 机器地基动力分析---Part I；PLAXIS 机器地基动力分析---Part II】，由于我是采矿工程出身，没有土动力学的背景知识，因此这本书便成了我土动力学的入门书。坦率地讲，这本书理论性太强，与实践结合得不太紧密，这导致我整整看了一年也没有完全弄明白书中的所有内容。

2 职业成就

1957---圣母大学土木工程学士学位(B.S. in Civil Engineering at University of Notre Dame)

1962---圣母大学土木工程土木工程硕士学位(M.Sc. in Civil Engineering at University of Notre Dame)

1967---密歇根大学土木工程博士学位(Ph.D. in Civil Engineering at University of Michigan)

Dr. Woods于2003年当选为美国国家工程院(NAE)院士，以表彰他在土动力学领域作出的杰出贡献---土动力学和岩土地震工程在振动敏感和防震设施地基设计中的应用(引自NAE: For applications of soil dynamics and geotechnical earthquake engineering to the design of foundations for vibration-sensitive and vibration-robust facilities)。

Woods的大部分时间是在密歇根大学度过，他的导师Richart[F. E. Richart, Jr., NAE (TL10) (1919-1994)]发展了土的振动理论，而Woods主要设计了现场测试设备并进行了最早的实验室试验。20世纪80年代，Woods已经是世界上领先的土动力学现场测试专家。在2016年进行的一次专访中，详细回顾了他的职业生涯。

在我收集到资料中，他最后的研究工作是2015年为MDOT(密歇根交通部)撰写的研究报告《Effects Of Pile-Driving Induced Vibrations On Nearby Structures And Other Assets(打桩机诱发的振动对附近结构和其他资产的影响)》。

3 机器地基

如前所言，机器地基设计的理论性非常强，是土木工程非常小众的研究领域，因此不是每一个土木工程专业都开设这门课程，有些学校直接把它列为研究生课程。这门课程的核心内容是研究地基土动力学和土与结构的相互作用。包括动载荷的来源和特点，单自由度和多自由度系统的振动，连续系统振动，一维、二维和三维分析以及波的传播等。部分内容实际上与岩土地震工程课程有交叉。下面列出了机器地基的部分参考书籍。

(1) Richart F.E, R.D. Woods & J.R. Hall, Vibrations of Soils and Foundations, 1970.

(2) Srinivasulu P & Vaidanathan C, Handbook on machine Foundations, 1976. 

(3) Prakash S., Puri V.K, Soil Dynamics & Design Foundation, 1998. 

(4) Swamisaran, Soil Dynamics and Machine Foundations, 2010. 

在早期，比较广泛应用的机器地基设计分析软件是DYNA6，该软件由西安大略大学(现在改名为Western University)开发，能够进行机器-地基土-钢管桩耦合的动力分析。这种分析工作非常麻烦，极耗体力和脑力，从AutoCAD结构简化到岩土数据选择再到土动力学分析，整个流程下来经常让我有种想吐的感觉。后来Ensoft公司开发了一个类似的软件DynaN，由于不再作机器地基方面的工作，因此没有探索和试验过DynaN的功能。