为了验证ANSYS程序中所实现的有效应力分析法的可靠性，以地基的水平剪切振动为例进行了验证计算。设有一厚度为10 m的均质、饱和砂土水平场地，计算单元的划分如图6-5，砂土密度ρ=1900 kg/m3。假定基岩作10 s的水平简谐振动，频率为2 Hz，加速度为0.1 g，加速度时程曲线如图6-6所示。
图6-5 计算模型
土的静力本构关系采用Drucker-Prager模型，粘聚力c=0，摩擦角φ=30°，泊松比v=0.30。土的动力本构模型采用Davidenkov模型，其中最大动剪切模量取为：
式中，k 2max=40。
算例中的边界条件取为：底部固定，顶面自由，左、右面固定竖向位移。计算时每一时段取为1秒。
图6-7是节点B(1.2 m深度处)和节点C(7.0 m深度处)的振动孔隙水压力变化过程线，图6-8是节点A(土表)、节点B和节点C的加速度时程曲线，图6-9是单元①的动剪应力时程曲线。计算结果表明，振动4秒以后土体上部的单元发生液化，地震动传不到地面，节点A、节点B的加速度和单元①的动剪应力突然减小，而未液化土层节点C的加速度变化很小。表层砂土由于初始有效应力低，因此首先液化，失去传播土中加速度的能力，随着振动继续进行，液化面将由地表向下方土层深部移动。这些计算结果与已有的宏观震害经验是相符合的[156-159]，与其他研究者的计算结果也是一致的[150，160-162]。
图6-6 基岩输入加速度
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图6-7 孔压比与时间的关系
图6-8 有效应力法计算的加速度反应时程
图6-9 有效应力法计算的剪应力时程
为了与总应力法比较，本书还用总应力法计算了此例，图6-10是总应力法计算的节点A、节点B和节点C的加速度时程曲线，图6-11是总应力法计算的单元①的动剪应力时程曲线。从图中可以看出，当采用总应力法时，任何节点和单元的反应都很快达到稳定的状态，成为频率为2 Hz的稳态简谐反应。对比有效应力法和总应力法的计算结果，可以看出振动初期，用总应力法和有效应力法算得的加速度动剪应力的波形相差不大，随着振动的继续，用有效应力法确定的加速度和动剪应力随振动孔隙水压力的增加而减小，而总应力法的结果仍相当大，无法反应液化的影响。总应力法没有考虑振动孔隙水压力对土动力特性的影响，无法描述液化、软化等土动力特性；而有效应力法抓住了孔隙水压力这一影响土动力特性的关键因素，相比要更为合理。
图6-10 总应力法计算的加速度反应时程
图6-11 总应力法计算的剪应力时程
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