土動力學完整

第五章土的動力指標及其測定12/5/2023土動力學第一節(jié)概述動力計算方法大致可分為兩大類擬靜力法（c、φ）動力反應分析方法（G、λ）試驗目的分為三個方面測定土的基本動力參數(shù)土體的動力反應試驗土體結構在受振條件下的原型觀測12/5/2023土動力學試驗條件分類原位試驗室內試驗現(xiàn)場模擬試驗原型觀測12/5/2023土動力學主要動力參數(shù)土的抗剪強度參數(shù)（c、φ）動模量（E、G）泊松比μ阻尼比λ液化參數(shù)：循環(huán)剪應力比、循環(huán)變形和孔隙水壓力反應由于動力試驗條件的復雜性，一項動力參數(shù)可以通過多種試驗方法測求12/5/2023土動力學現(xiàn)場測定方法波速法荷載板震動法動力旁壓試驗室內試驗方法動單剪試驗動三軸試驗共振柱試驗12/5/2023土動力學不同試驗方法的測量應變范圍12/5/2023土動力學第二節(jié)現(xiàn)場試驗在現(xiàn)場激振，產生動荷載作用，測定土的實際性狀（應力、應變、孔隙水壓力、速度、加速度）進行原型觀測和實錄分析12/5/2023土動力學一、波速試驗試驗目的場地地層分類和場地類別劃分提供地基土的動力參數(shù)為場地地震反應分析提供依據探測地質異常體12/5/2023土動力學彈性波在土中的傳播速度反映了土的彈性性質土只有在小應變的情況下才被視為彈性體對于飽和土，充滿在孔隙中的水可以傳遞壓縮波，水的壓縮波波速為1300～1500m/s，遠大于土的骨架傳遞的波速（300m/s左右）。因此，飽和土中的壓縮波波速不反映土的骨架的彈性性質，而是水的性質，并且為一常數(shù)12/5/2023土動力學對于非飽和土，隨著含水量的變化，壓縮波速具有不確定性，因此也不用巖體除外，壓縮波速遠大于水（3500m/s以上）。12/5/2023土動力學土中的孔隙水不能傳遞剪切波。剪切波在土中只受土的骨架的剪切變形所控制土的波速測試，主要是測剪切波波速12/5/2023土動力學單孔波速法12/5/2023土動力學測試原理利用直達波的原理。測出激發(fā)震源與信號接收點之間的距離以及剪切波的傳播時間，即可由下式求剪切波速

vs＝ΔL/Δt（5－1）12/5/2023土動力學震源設備擊板法彈簧激振法定向爆破法測試設備孔內三分量檢波器（震動接受器）地震儀（包括波記錄器和計時器）12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學成果整理與應用12/5/2023土動力學成果分析提出場地內各類土層的波速范圍按波速分層對波速低的土層分析液化的可能性估計場地的卓越周期分析場地穩(wěn)定性和邊坡穩(wěn)定性為劃分場地土的類別提供依據12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學自動觸發(fā)式聲波儀12/5/2023土動力學跨孔法12/5/2023土動力學表面振動法12/5/2023土動力學試驗原理在地面施加一定頻率的穩(wěn)態(tài)振動，振動能量以面波的形式向四周傳播面波的波速vR

=

fL土層的面波波速是一定的，面波波長隨波動頻率的不同而變化測試時，人為控制頻率，只要測出面波波長，就可以求得面波波速12/5/2023土動力學震源采用機械式或電磁式激振器。前者振動能力較大，頻率較低；后者頻率高，衰減較快，傳輸距離短。拾振器必須是寬頻帶的，并與激振器的頻率范圍一致12/5/2023土動力學資料分析與成果整理求得在各個頻率下的面波波速值，取平均值，即為場地的面波波速剪切波波速略大于面波波速隨泊松比（0～0.5）增高，面波波速接近剪切波速土層的泊松比一般為0.3～0.5飽和軟粘土的泊松比為0.45～0.5，因此vs/vR=0.98作用面波測試的有效深度為半波長，即H=L/212/5/2023土動力學震源常采用偏心質量塊產生不平衡擾力12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學波速法在工程中的應用巖土動力參數(shù)計算12/5/2023土動力學劃分場地土的抗震類別類別平均剪切波速（m/s)堅硬場地土>500中硬場地土250~500中軟場地土140~250軟弱場地土≤14012/5/2023土動力學地基剛度系數(shù)計算12/5/2023土動力學計算場地的卓越周期12/5/2023土動力學二、荷載板振動試驗12/5/2023土動力學三、動力旁壓試驗12/5/2023土動力學等效剪切模量和等效阻尼比12/5/2023土動力學第三節(jié)室內試驗土動力試驗的物質基礎包括成樣設備、激振設備和量測設備三大系統(tǒng)12/5/2023土動力學一、試驗設備圓桶試驗動力直剪儀動三軸儀震動單剪儀扭剪儀12/5/2023土動力學激振設備機械式激振、：偏心式、離心式、沖擊式電磁式激振電動-液壓式氣動式激振12/5/2023土動力學量測設備系統(tǒng)傳感器放大器記錄儀數(shù)據處理系統(tǒng)量測的物理量動應力、動應變、圍壓、孔隙水壓力、體積應變12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學二、振動單剪試驗

Dynamicsimpleshear12/5/2023土動力學剛性式單剪儀12/5/2023土動力學柔性式單剪儀12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學動單剪試驗的觀察結論對于給定的σv和Dr，τh減小，則引起液化所需的N值增加對于給定的Dr和N值，σv減小，則產生液化所需的τh也減小當Dr<80%時。引起液化所需的τh隨Dr的增加而線性增加12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學三、共振柱試驗12/5/2023土動力學測定振動模量和阻尼特性的共振柱試驗，是以波在圓柱形桿中傳播的原理為基礎?？梢圆捎脤嵭闹鶢钔翗?，也可以采用空心柱狀土樣試樣的下端固定，上端為自由端12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學使土柱在激振下以某一固有振動方式振動，可以縱向激振，也可以扭轉激振，從而分別給出壓縮波速和剪切波速調節(jié)激振頻率使土樣發(fā)生共振根據共振頻率、土樣和激振設備的幾何特性計算模量在共振時停機記錄振幅的衰減，可計算出對數(shù)衰減率和阻尼12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學粘土

μ=0.45~0.50粉質粘土μ=0.40~0.45粉土μ=0.35~0.45砂土μ=0.30~0.3512/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學四、動三軸試驗動三軸試驗通過對試樣施加模擬的動主應力，測求試樣在承受動荷載作用時的動態(tài)反應。最基本和最主要的動態(tài)反應是動應力與動應變、動應力與孔隙水壓力。根據應力、應變和孔壓的相對關系求各種參數(shù)12/5/2023土動力學試驗原理12/5/2023土動力學12/5/2023土動力學破壞標準1、極限平衡標準12/5/2023土動力學動力試驗破壞標準12/5/2023土動力學2、液化標準在Kc=σ1/σ3=1.0的條件下施加動載，孔隙壓力u不斷上升，當u=σ3時，有效應力等于零。土完全喪失強度，處于粘滯液體狀態(tài)，稱為液化狀態(tài)。這種狀態(tài)作為土的破壞標準，即為液化標準。12/5/2023土動力學3、破壞應變標準對于不出現(xiàn)液化的土，試驗過程中u始終小于σ3。常采用破壞應變εf=5%或10%作為破壞標準。當Kc=1.0時，規(guī)定雙幅應變2εd=5%或10%作為破壞標準.當Kc>1.0時，規(guī)定總應變（包括殘留應變εr和動應變εd）達到5%或10%作為破壞標準。12/5/2023土動力學四、動強度指標Cd和φd在某種靜應力狀態(tài)下,周期荷載使土試件在某一振次下發(fā)生破壞,這時試件45○面上的動剪應力σd/2，即為土的動強度。動強度曲線12/5/2023土動力學五、不規(guī)則荷載作用下的動強度工程上常把不規(guī)則