土力學第九章土的動力學特性講義PPT(26頁)

1、第五節(jié) 土的振動液化第六節(jié) 土的壓實性 第九章 土的動力學特性 一、概述1、砂土的液化： 砂土（特別是飽和砂土）在動荷載作用下表現(xiàn)出類似液體性狀而完全失去承載能力的現(xiàn)象。（f =0）第五節(jié) 土的振動液化 2、產生原因地震、波浪、車輛行駛、機器振動、打樁及爆破；其中地震引起的液化面積廣、層深、危害最大。注：地震力作用下砂土的液化是工程抗震設計的重要內容之一。3危害的外觀表現(xiàn)（1）噴砂冒水（砂沸）噴出的砂能破壞農田、淤塞渠道，其范圍很大，持續(xù)時間達幾小時甚至十幾天，有的水頭高達2-3m。（2）震陷噴砂冒水帶走大量砂土，導致建筑物地基產生不均勻沉陷，使其傾斜、開裂甚至倒塌。（3）滑坡土坡中有飽和砂層

2、，液化使土坡失穩(wěn)，沿液化層滑動，形成大面積滑坡。 二、砂土液化的機理室內振動砂土模擬試驗當上升的孔隙水壓力等于全部上覆壓力時，砂土f =0，處于懸浮狀態(tài)，形成液化。結論：1、f =0是砂土液化必要條件，稱為“初始液化”。2、土的性質、孔隙水及振動是產生液化的必要條件，但不是充分條件，影響砂土液化的因素很多且很復雜。三、影響砂土液化的主要因素1、土的種類、級配和密度 種類中砂、細砂、粉砂易液化； 級配級配均勻的砂易液化； 密度松砂易液化 2、土的初始應力狀態(tài) 比較孔隙水壓力與固結壓力的大小淺層土較深層土易液化埋深大于15米或初始應力大于200kPa的 土層不易液化地下水位低于-10m的地區(qū)不具備

3、液化條件3、振動的特性 地震的強度和地震的持續(xù)時間 相同條件下動應力較高則振動次數(shù)不多就會發(fā)生液化；動應力較低時，需要較多振次才發(fā)生液化 三、砂土地基液化可能性的判別 1、經(jīng)驗方法 以地震現(xiàn)場的液化調查資料為基礎，對其進行歸納、統(tǒng)計，得出判別液化可能性的經(jīng)驗公式或分界曲線。 例如：（1）西特的臨界曲線法；（2）我國建筑抗震設計規(guī)范推薦的臨界標準貫入擊數(shù)法等。 2、試驗方法 在室內模擬地震力作用于土單元體上，通過研究單元體的應力應變狀況和邊界條件來揭示土體液化的機理、發(fā)生、發(fā)展的條件和規(guī)律，然后用于分析現(xiàn)場情況。 常用試驗：動三軸試驗； 動單剪試驗； 共振柱試驗等。我國抗震設計規(guī)范建議的經(jīng)驗公式

4、（標貫法）我國建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）以臨界標準貫入擊數(shù)Ncr 來作為判別標準： 臨界標準貫入擊數(shù) 砂土在不同地震烈度下發(fā)生液化的界限標準貫入擊數(shù)。當實際標貫擊數(shù)NNcr，說明砂土是可液化的，當NNcr時是不可液化的。 在地面下15m深度范圍內，判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計算： 在地面以下1520m范圍內，液化判別標準貫入試驗錘擊數(shù)臨界值可按下式計算： （ds15） （15ds20） c粘粒含量百分率 ds飽和土的標準貫入點深度 dw地下水位深度四、防止土體液化的工程措施簡介 避開 挖除：可液化土層距地表35m時可全部挖除 加固：常用人工加密、圍封、樁基及蓋重等 加密

5、：增加砂土層的密度； 圍封：用板樁把有可能液化的范圍包圍起來；樁基：將建筑物支承在樁基礎上，而樁必須穿過可液化的土層，支承在下部不液化的密實土層上。 蓋重，在可液化范圍的地面上加載（如堆土），以加大可液化土層的上覆壓力。 第六節(jié) 土的壓實性 一、概述 壓實采用外部的夯壓能，使土顆粒重新排列壓實變密，從而增強土粒之間的摩擦和咬合力以及增加土粒間的分子引力，使土在短時間內得到新的結構強度，以改善土的性質。2工程中的填土壓實問題（1）路堤、土坡及橋臺、擋土墻的墻后填土；（2）基礎墊層及回填土；（3）人工填筑地基；（填土的原狀結構已破壞，強度低，壓縮性大且不均勻）3研究目的：要獲得最好的壓實效果，必須

6、了解土的壓實性與變化規(guī)律。二、土的壓實原理1、實踐表明：過濕的粘性土軟彈現(xiàn)象，難以壓實；過干的粘性土不能充分壓實。 2、試驗表明： 含水量較小時土粒表面結合水膜薄，顆粒間分子力大，阻礙土的壓實； 含水量太大時壓實時土孔隙中大量的自由水不易排出，孔隙水壓力大，阻止土?？繑n； 含水量適當時水起到潤滑作用，且不占用太多的孔隙，土粒易靠攏形成密實排列。3壓實效果衡量指標干重度d 干重度d定義： 單位體積中固體顆粒的重量。 壓實土為 15.5 - 18.0 kN/m3。4、最優(yōu)含水量op 在一定壓實功能條件下，土最易于被壓實，并能達到最大密實度時的含水量。三、擊實試驗-最優(yōu)含水量op的測定三、擊實試驗-

7、最優(yōu)含水量op的測定試驗方法：將同一種土配制成 5 6 份含水量不同的試樣；以同樣的擊實功對每份進行擊實；測定各試樣擊實后的含水量，計算相應的d，繪制含水量與干重度的關系曲線，稱為壓實曲線；相應于dmax的含水量為最優(yōu)含水量op。擊實曲線四、影響壓實效果的主要因素2、壓實功能 壓實工具的重量、碾壓次數(shù)或落錘高度、作用時間等結論： 比較小時，選用夯實功能大的機具； 比較大時，選用夯實功能小的機具。1、含水量3、不同土類和級配顆粒越粗，就越能在低含水量時獲得最大的干重度；顆粒越均勻，壓實曲線的峰值范圍就越寬廣而平緩； 干砂在壓力與振動作用下，容易密實；稍濕的砂土，因為有毛細壓力作用使砂土互相靠緊，阻止顆粒移動，擊實效果不好；飽和砂土，毛細壓力消失，擊實效果良好。五、壓實特性在現(xiàn)場填土中的應用填土壓實質量的控制控制指標采用壓實系數(shù) 壓實系數(shù)：對主要受力層或重要工程中，壓實系數(shù)要求接近于 1 ；次要工程可取得小些，具體規(guī)定應查相關規(guī)范。一般為0.93-0.97(地基處理規(guī)范)祝同學們期末取得好成績本學期課程結束課程內容第一章 土