土動(dòng)力學(xué)考核思考題

1、1.推導(dǎo)均勻一致各向同性無(wú)限彈性介質(zhì)的波動(dòng)方程。（20分）解：已知以下各式：，式中；由此，將（1.1）中的第一、四、五個(gè)等式代入（1.2）中的第一個(gè)等式得： 由, ,則原式簡(jiǎn)化得：，其中，為直角坐標(biāo)系的拉普拉斯算子。同理可得：和由此得到下（1.3）式：，式中。此即為均勻一致各向同性無(wú)限彈性介質(zhì)的波動(dòng)方程。2簡(jiǎn)要介紹土動(dòng)力測(cè)試的成樣系統(tǒng)、激振系統(tǒng)及量測(cè)系統(tǒng)的任務(wù)和形式？（10分）答：答：成樣系統(tǒng)其作用在于形成一個(gè)滿(mǎn)足試驗(yàn)要求條件（濕度、密度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等初始狀態(tài)）并具有代表性的試驗(yàn)。成樣系統(tǒng)應(yīng)該滿(mǎn)足便于裝樣，便于飽和及控制密度與荷載，便于應(yīng)變和孔壓的量測(cè)，并盡量消除各種邊界有害影響等要求。成樣系

2、統(tǒng)包括成樣容器以及向試樣供水、排水和荷載施加傳遞等有關(guān)的系統(tǒng)。主要有Roscoe動(dòng)單剪儀、Sherif、Isao、Ishibashide動(dòng)扭剪儀以及De Allba的大型振動(dòng)。 激振系統(tǒng)是一種對(duì)試樣產(chǎn)生動(dòng)荷載的系統(tǒng)。根據(jù)它的工作特點(diǎn)，可分為振動(dòng)臺(tái)和激振器兩類(lèi)。前一類(lèi)是將試件置于振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，由振動(dòng)臺(tái)提供一定頻率和振幅或加速度的振動(dòng)；后一類(lèi)是將激振器裝在試件上，由激振器產(chǎn)生一定頻率和大小的振動(dòng)力，使試件產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。激振機(jī)械式、電磁式、電動(dòng)-液壓式和氣動(dòng)式。 量測(cè)系統(tǒng)的任務(wù)是測(cè)定振動(dòng)力作用時(shí)土樣試件實(shí)際的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程和土中所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程以及動(dòng)孔壓時(shí)程。對(duì)這些非電量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，先把它們轉(zhuǎn)換成電

3、量，然后放大使其有一定功率，再通過(guò)設(shè)備記錄下來(lái)，作為分析和研究的基礎(chǔ)。3簡(jiǎn)述土動(dòng)力特性變化的三個(gè)階段？（10分）答：土動(dòng)力特性變化的三個(gè)階段為振動(dòng)壓密階段、振動(dòng)剪切階段和振動(dòng)破壞階段（通?？梢园堰@三個(gè)階段間的兩個(gè)界限動(dòng)力強(qiáng)度分別稱(chēng)為臨界動(dòng)力強(qiáng)度和極限動(dòng)力強(qiáng)度）。振動(dòng)壓密階段發(fā)生在振動(dòng)作用的強(qiáng)度較?。Ψ』虺掷m(xù)時(shí)間短）的情況，此時(shí)土的結(jié)構(gòu)沒(méi)有或只有輕微的破壞，孔壓的上升、變形的增大和強(qiáng)度的降低都相對(duì)較小，土的變形主要表現(xiàn)為由土顆粒垂直位移所引起的振動(dòng)壓密變形；振動(dòng)剪切階段發(fā)生在動(dòng)荷載的強(qiáng)度超過(guò)臨界動(dòng)力強(qiáng)度后，此時(shí)出現(xiàn)4簡(jiǎn)要敘述土體動(dòng)強(qiáng)度與變形特性。（20分）答：土的動(dòng)強(qiáng)度是指土在一定動(dòng)荷作用次

4、數(shù)下，產(chǎn)生某個(gè)指定的破壞應(yīng)變所需要的動(dòng)應(yīng)力，破壞應(yīng)變和振次的數(shù)值不同，相應(yīng)的動(dòng)強(qiáng)度也就不同。土的動(dòng)強(qiáng)度特征主要反映在速率效應(yīng)和循環(huán)效應(yīng)兩個(gè)方面，不同的動(dòng)荷作用速率和不同的循環(huán)作用次數(shù)，動(dòng)強(qiáng)度也不同，在周期性荷載作用下，土的應(yīng)變隨動(dòng)應(yīng)力的增大而增大，或隨動(dòng)荷循環(huán)作用次數(shù)的增大而增大，這樣，要使土樣在動(dòng)荷作用下產(chǎn)生某一給定的應(yīng)變值，可以采用低循環(huán)次數(shù)下的高動(dòng)應(yīng)力，也可采用高循環(huán)次數(shù)下的地動(dòng)應(yīng)力，這就意味著對(duì)于同一個(gè)給定的應(yīng)變值，采用一次動(dòng)荷作用的動(dòng)應(yīng)力要比10次動(dòng)荷作用下的動(dòng)應(yīng)力得多。 土的動(dòng)變形是指動(dòng)荷作用下土體產(chǎn)生附加變形，一般有以下兩種情況：一是在動(dòng)荷作用下土體產(chǎn)生振動(dòng)壓密;二是在動(dòng)荷作用下

5、土體發(fā)生強(qiáng)度破壞，產(chǎn)生殘余變形，稱(chēng)“震陷”。振動(dòng)壓密多發(fā)生在較松散的無(wú)粘性土中。震陷一般發(fā)生在軟粘性土中。 土的動(dòng)變形與土的初始密度、天然濕度、初始靜應(yīng)力狀態(tài)、動(dòng)荷作用次數(shù)以及振動(dòng)持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)。5飽和砂土液化可能性評(píng)判方法有那些？簡(jiǎn)要說(shuō)明。（20分）答:主要有下列方法： 臨界孔隙比法是通過(guò)對(duì)土的實(shí)際孔隙比與所謂的臨界孔隙比進(jìn)行比較，來(lái)評(píng)判液化的可能性；振動(dòng)穩(wěn)定密度法通過(guò)對(duì)比砂土的實(shí)際密度與振動(dòng)穩(wěn)定密度，來(lái)評(píng)判液化的可能性；臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)法通過(guò)對(duì)比砂土的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)，來(lái)評(píng)判液化的可能性；標(biāo)準(zhǔn)爆破沉降量法通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)爆破沉降量與液化可能沉降量，來(lái)評(píng)判液化的可能性；抗液化剪

6、應(yīng)力法通過(guò)對(duì)比實(shí)際地震的剪應(yīng)力與砂土的抗液化剪應(yīng)力，來(lái)評(píng)判液化的可能性；巖崎敏男的液化安全系數(shù)法通過(guò)將液化安全系數(shù)定義為土的動(dòng)強(qiáng)度與地震外力之比，來(lái)評(píng)判液化的可能性；剪切波波速法通過(guò)對(duì)比實(shí)際條件下土的剪切波波速與土可能液化是的剪切波波速來(lái)評(píng)判液化的可能性；綜合法通過(guò)對(duì)比實(shí)際條件下砂土的幾個(gè)關(guān)于土性與應(yīng)力條件的指標(biāo)和一定地地震烈度下容易發(fā)生振動(dòng)液化是相應(yīng)指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)值，來(lái)評(píng)判液化的可能性；統(tǒng)計(jì)法通過(guò)對(duì)比實(shí)際條件下的某種液化靈敏性指標(biāo)和一定保證率下的液化靈敏性指標(biāo)，來(lái)評(píng)判液化的可能性；靜力觸探法通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)的比貫入阻力和臨界比貫入阻力來(lái)評(píng)判液化的可能性。6影響土振動(dòng)液化的主要因素有那些？（20分）答：研究表明，影響飽和砂土振動(dòng)液化的可能性的主要因素有土性條件、起始應(yīng)力條件、動(dòng)荷載條件以及排水條件。在分析現(xiàn)場(chǎng)土體的液化問(wèn)題時(shí)，還需要注意歷史因素和地質(zhì)、地形因素的影響。土性條件主要指土的粒度特征、密度特征以及