土動(dòng)力學(xué)2015-03

1、巖土工程研究所河海大學(xué)河海大學(xué) 巖土工程研究所巖土工程研究所巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)彈性波和光波一樣，在傳遞到不同土層（二層土的密度和性質(zhì)不同）分界面時(shí)發(fā)生彈性波和光波一樣，在傳遞到不同土層（二層土的密度和性質(zhì)不同）分界面時(shí)發(fā)生折射與反射。折射與反射。設(shè)彈性波通過(guò)二層土的速度分別為設(shè)彈性波通過(guò)二層土的速度分別為v1、v2，且，且v2 v1，則入射角和折射角的關(guān)系為：則入射角和折射角的關(guān)系為：當(dāng)折射角當(dāng)折射角 等于等于90900 0時(shí)，折

2、射線與界面平行，并以時(shí)，折射線與界面平行，并以v2的速度傳播，這時(shí)的入射角稱的速度傳播，這時(shí)的入射角稱為臨界角為臨界角 。2c21sinvvc2121sinsinvv21sinvvc巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)沿界面?zhèn)鞑サ膹椥圆ㄔ谕局幸徊糠钟忠耘R界角的方向向上層折射，以沿界面?zhèn)鞑サ膹椥圆ㄔ谕局幸徊糠钟忠耘R界角的方向向上層折射，以v1 1的速度傳播，在的速度傳播，在地面不同距離設(shè)拾震器，觀測(cè)彈性波從震源到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，繪制觀測(cè)點(diǎn)距離與波地面不同距離設(shè)拾震器，觀測(cè)彈性波從震源到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，繪制觀測(cè)點(diǎn)距離與波到達(dá)時(shí)間的關(guān)系曲線。到

3、達(dá)時(shí)間的關(guān)系曲線。從從A A點(diǎn)發(fā)射的彈性波，有從上層直接傳播的，也有從下層折射再回到地面的，距點(diǎn)發(fā)射的彈性波，有從上層直接傳播的，也有從下層折射再回到地面的，距A A點(diǎn)近點(diǎn)近的觀測(cè)點(diǎn)首先到達(dá)的是直達(dá)波，距離遠(yuǎn)的首先到達(dá)的是折射波。從的觀測(cè)點(diǎn)首先到達(dá)的是直達(dá)波，距離遠(yuǎn)的首先到達(dá)的是折射波。從x-tx-t相交的兩條直線相交的兩條直線的斜率可以得到波速的斜率可以得到波速v1和和v2。兩線交點(diǎn)表示的距離。兩線交點(diǎn)表示的距離x x0 0稱為臨界距離。在稱為臨界距離。在x x0 0處直達(dá)波與折處直達(dá)波與折射波同時(shí)達(dá)到，可計(jì)算出射波同時(shí)達(dá)到，可計(jì)算出z z。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性

4、質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)從從A A點(diǎn)經(jīng)點(diǎn)經(jīng)B B、C C到達(dá)到達(dá)D D點(diǎn)所需的總時(shí)間點(diǎn)所需的總時(shí)間: :從從A A到到B B和和C C到到D D所需的時(shí)間：所需的時(shí)間：從從B B到到C C所需的時(shí)間：所需的時(shí)間：代入總時(shí)間公式得：代入總時(shí)間公式得：1021212220)/(2vxvvvvzvxCDBCABttttcCDABvzttcos1cccvzvzzxtcos2cossin212ccBCvzzxtcossin22代入上式，將cccvv221sin1cossin)()/(22121222avvvvzvxt得到：式成立，時(shí)，當(dāng)成立，時(shí)，當(dāng))(010axxvxtxx)/()(2

5、112120vvvvxz巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)土層的厚度土層的厚度z z可由下式計(jì)算：可由下式計(jì)算：以上是二個(gè)水平土層的情況，實(shí)際土層往往要復(fù)雜得多，如土層傾斜，地基由多以上是二個(gè)水平土層的情況，實(shí)際土層往往要復(fù)雜得多，如土層傾斜，地基由多層組成，可將這原理推廣到這些情況進(jìn)行測(cè)試。層組成，可將這原理推廣到這些情況進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)三層土層時(shí)：且當(dāng)三層土層時(shí)：且v1 v2 v3第二層土層厚度可由下式計(jì)算：第二層土層厚度可由下式計(jì)算：折射法適用于下層土的波速大于上層土的波速?？辈焐疃仍诎倜滓詢?nèi)。折射法適用于下層土的波速大于上層土的波速

6、?？辈焐疃仍诎倜滓詢?nèi)。)/()(212120vvvvxz222332312123122221vvvvvvvvztzi巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)v適用于深層勘查，土層厚度可大于適用于深層勘查，土層厚度可大于100m100m。利用彈性波反射的原理，在地面上設(shè)振源，在距振源不同距離處設(shè)拾振器。利用彈性波反射的原理，在地面上設(shè)振源，在距振源不同距離處設(shè)拾振器。試驗(yàn)原理是入射角等于反射角，反射條件是上下層試驗(yàn)原理是入射角等于反射角，反射條件是上下層 不等，相差越大，反射能不等，相差越大，反射能力越強(qiáng)。力越強(qiáng)。在不同距離上設(shè)測(cè)振器，測(cè)得反射

7、波達(dá)到時(shí)間：在不同距離上設(shè)測(cè)振器，測(cè)得反射波達(dá)到時(shí)間：t tx x為雙曲線，為雙曲線，t t2 2x x2 2為直線為直線222241)2(2zxvzxvvBCABt220241vtzvzt20222021xvtt巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)在地面上設(shè)置一穩(wěn)態(tài)豎向振動(dòng)的激振器，用兩個(gè)拾振器觀察所接受信號(hào)的相位差，在地面上設(shè)置一穩(wěn)態(tài)豎向振動(dòng)的激振器，用兩個(gè)拾振器觀察所接受信號(hào)的相位差，直到兩拾振器的信號(hào)輸出同相位，二者的距離即為一個(gè)波長(zhǎng)直到兩拾振器的信號(hào)輸出同相位，二者的距離即為一個(gè)波長(zhǎng)L L。由激振頻率由激振頻率f 得到瑞利波速度

8、：得到瑞利波速度：對(duì)于均質(zhì)土，對(duì)于均質(zhì)土， 改變，改變， 不變，對(duì)于非均質(zhì)土，不變，對(duì)于非均質(zhì)土， 改變，改變， 改變。改變。以不同頻率激振可得到波速以不同頻率激振可得到波速 隨頻率隨頻率 或波長(zhǎng)或波長(zhǎng)L L變化的曲線，稱為彌散曲線。變化的曲線，稱為彌散曲線。 不是不是真正的波速，稱為相速度。根據(jù)彌散曲線可分析得到土層的真正波速。真正的波速，稱為相速度。根據(jù)彌散曲線可分析得到土層的真正波速。Lfvrsrvkv巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)穩(wěn)態(tài)激振測(cè)瑞利波速簡(jiǎn)單易行，但現(xiàn)場(chǎng)的工作時(shí)間較多，發(fā)展了穩(wěn)態(tài)激振測(cè)瑞利波速簡(jiǎn)單易行，但現(xiàn)場(chǎng)的工作

9、時(shí)間較多，發(fā)展了沖擊荷載在地面激振的表面波譜分析法（沖擊荷載在地面激振的表面波譜分析法（Spectral Analysis of Surface Waves),簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱SASW法。法。表面波速法還可以量測(cè)地面上振源能量向四周擴(kuò)散的衰減特性。表面波速法還可以量測(cè)地面上振源能量向四周擴(kuò)散的衰減特性。以上三種方法都是在地面測(cè)試，對(duì)難以鉆孔取樣和試驗(yàn)的土層如以上三種方法都是在地面測(cè)試，對(duì)難以鉆孔取樣和試驗(yàn)的土層如礫類土尤其適用。但地面上測(cè)試受干擾大，用鉆孔波速法可減少礫類土尤其適用。但地面上測(cè)試受干擾大，用鉆孔波速法可減少地面其它振動(dòng)的干擾。地面其它振動(dòng)的干擾。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)

10、土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)鉆孔波速法按振源和拾振器的布置不同分為：孔下法、孔上法和跨孔法。鉆孔波速法按振源和拾振器的布置不同分為：孔下法、孔上法和跨孔法。1. 1. 孔下法孔下法振源放在地面上，拾振器放在鉆孔中，固定在要探測(cè)的深度。振源放在地面上，拾振器放在鉆孔中，固定在要探測(cè)的深度。振源：錘擊厚板振源：錘擊厚板 波速：波速：壓縮波比剪切波快先到達(dá)。壓縮波比剪切波快先到達(dá)。振動(dòng)觸探器：將拾振器安裝在靜力觸探錐頭內(nèi)，可同時(shí)得到錐頭阻力、摩擦力振動(dòng)觸探器：將拾振器安裝在靜力觸探錐頭內(nèi)，可同時(shí)得到錐頭阻力、摩擦力和剪切波速。和剪切波速。tdv 巖土工程研究所第二章第二章 土

11、的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)鉆孔波速法按振源和拾振器的布置不同分為：孔下法、孔上法和跨孔法。鉆孔波速法按振源和拾振器的布置不同分為：孔下法、孔上法和跨孔法。2. 2. 孔上法孔上法振源放在鉆孔中，拾振器放在地面上，適用于爆炸振源。振源放在鉆孔中，拾振器放在地面上，適用于爆炸振源?？咨戏ㄅc孔下法都只用一個(gè)鉆孔，費(fèi)用低，但對(duì)不同土層測(cè)試的誤差大?？咨戏ㄅc孔下法都只用一個(gè)鉆孔，費(fèi)用低，但對(duì)不同土層測(cè)試的誤差大。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)鉆孔波速法按振源和拾振器的布置不同分為：孔下法、孔上法和跨孔法。鉆

12、孔波速法按振源和拾振器的布置不同分為：孔下法、孔上法和跨孔法。3. 3. 跨孔法跨孔法兩個(gè)以上鉆孔，在一個(gè)鉆孔中用落錘夯擊孔底作為振源，在另外二孔中放拾振器，兩個(gè)以上鉆孔，在一個(gè)鉆孔中用落錘夯擊孔底作為振源，在另外二孔中放拾振器，觀測(cè)波到達(dá)時(shí)間。觀測(cè)波到達(dá)時(shí)間。在不同深度測(cè)試可得到不同深度土層中波速的變化，誤差小于在不同深度測(cè)試可得到不同深度土層中波速的變化，誤差小于5%。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-2 2-2 原位動(dòng)力試驗(yàn)原位動(dòng)力試驗(yàn)除以上的原位動(dòng)力測(cè)試方法外，還可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫除以上的原位動(dòng)力測(cè)試方法外，還可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的擊數(shù)，用已有試驗(yàn)資料分析提供的經(jīng)驗(yàn)關(guān)

13、入試驗(yàn)的擊數(shù)，用已有試驗(yàn)資料分析提供的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系推求剪切波速或壓縮波速，計(jì)算土層的動(dòng)剪切模系推求剪切波速或壓縮波速，計(jì)算土層的動(dòng)剪切模量和動(dòng)彈性模量。量和動(dòng)彈性模量。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（1 1）室內(nèi)試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力）室內(nèi)試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力（2 2）標(biāo)貫試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力）標(biāo)貫試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力（3 3）臨界標(biāo)貫擊數(shù)）臨界標(biāo)貫擊數(shù)（4 4）SeedSeed的簡(jiǎn)化方法的簡(jiǎn)化方法（5 5）臨界剪切波速）臨界剪切波速（6 6）相對(duì)密實(shí)度）相對(duì)密實(shí)度2.2.影響飽和砂土

14、液化的主要因素影響飽和砂土液化的主要因素（1 1）土的密度）土的密度（2 2）粒徑）粒徑（3 3）固結(jié)應(yīng)力）固結(jié)應(yīng)力（4 4）初始剪應(yīng)力）初始剪應(yīng)力巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度0u 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（1 1）室內(nèi)試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力）室內(nèi)試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力通過(guò)周期加荷三軸試驗(yàn)，測(cè)定在振動(dòng)過(guò)程中試樣的變形和孔隙水壓力的變化。通過(guò)周期加荷三軸試驗(yàn)，測(cè)定在振動(dòng)過(guò)程中試樣的變形和孔隙水壓力的變化。松砂與密砂隨著加荷次數(shù)增加，孔壓增大，最后達(dá)到初始的有效固結(jié)壓力時(shí)松砂與密砂隨著加荷次數(shù)增加，孔壓增大

15、，最后達(dá)到初始的有效固結(jié)壓力時(shí) ，稱為初始液化，松砂在液化時(shí)變形很快增大，密砂在液化時(shí)不發(fā)生大變，稱為初始液化，松砂在液化時(shí)變形很快增大，密砂在液化時(shí)不發(fā)生大變形，只產(chǎn)生有限應(yīng)變的周期軟化，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為周期活動(dòng)性。根據(jù)試驗(yàn)形，只產(chǎn)生有限應(yīng)變的周期軟化，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為周期活動(dòng)性。根據(jù)試驗(yàn)資料，不論密砂還是松砂，達(dá)到初始液化時(shí)剪應(yīng)變范圍為資料，不論密砂還是松砂，達(dá)到初始液化時(shí)剪應(yīng)變范圍為2.5-3.5%，平均剪應(yīng)變，平均剪應(yīng)變?yōu)闉?%，因此可以將剪應(yīng)變，因此可以將剪應(yīng)變3%作為初始液化或破壞的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)松砂和密砂都適合作為初始液化或破壞的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)松砂和密砂都適合。將試驗(yàn)得到的。將試驗(yàn)得

16、到的 關(guān)系曲線作為液化分析的依據(jù)。通過(guò)計(jì)算分析得出動(dòng)應(yīng)關(guān)系曲線作為液化分析的依據(jù)。通過(guò)計(jì)算分析得出動(dòng)應(yīng)力力 ，從液化試驗(yàn)得出液化剪應(yīng)力，從液化試驗(yàn)得出液化剪應(yīng)力 。如果。如果 即判別為液化。即判別為液化。flNdlld巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（1 1）室內(nèi)試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力）室內(nèi)試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力 達(dá)到初始液化達(dá)到初始液化 周期活動(dòng)性周期活動(dòng)性巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1

17、.砂土液化的判別砂土液化的判別（2 2）標(biāo)貫試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力）標(biāo)貫試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力周期加荷三軸試驗(yàn)需要使用原狀試樣，從地下水位以下取原狀松砂樣很困難，需要專門周期加荷三軸試驗(yàn)需要使用原狀試樣，從地下水位以下取原狀松砂樣很困難，需要專門的設(shè)備和技術(shù)，在工程勘察初步階段，可根據(jù)原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)公式確的設(shè)備和技術(shù)，在工程勘察初步階段，可根據(jù)原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)公式確定在定在N=20周時(shí)達(dá)到初始液化的剪應(yīng)力。周時(shí)達(dá)到初始液化的剪應(yīng)力。對(duì)于松砂和中密砂土：對(duì)于松砂和中密砂土：N1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正到有效上復(fù)土重壓力為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正到有效上復(fù)土重壓力為98.1kPa時(shí)的錘擊數(shù)，

18、考慮錘擊數(shù)隨壓力增時(shí)的錘擊數(shù)，考慮錘擊數(shù)隨壓力增大的影響。大的影響。 豎向有效土重壓力，豎向有效土重壓力，MPaN63.5標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)。 50120035. 0log225. 00676. 0dNl05. 00676. 01200Nlmmdmm6 . 004. 050mmdmm5 . 16 . 0505 .6317 . 0107 . 1NNvv巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（2 2）標(biāo)貫試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力）標(biāo)貫試驗(yàn)確定液化剪應(yīng)力天然砂土層

19、常含有一定的細(xì)顆粒（天然砂土層常含有一定的細(xì)顆粒（10-50%），隨著細(xì)粒含量增多，抗液化），隨著細(xì)粒含量增多，抗液化能力提高。即在相同錘擊數(shù)時(shí)，含細(xì)顆粒的土液化周期剪應(yīng)力較高。能力提高。即在相同錘擊數(shù)時(shí)，含細(xì)顆粒的土液化周期剪應(yīng)力較高。C C細(xì)粒含量細(xì)粒含量以上公式限于砂土或粉土，對(duì)于低塑性尾礦砂、粉煤灰不適用。可用下式：以上公式限于砂土或粉土，對(duì)于低塑性尾礦砂、粉煤灰不適用。可用下式：以上公式都是計(jì)算以上公式都是計(jì)算N=20周的周期剪應(yīng)力，對(duì)于其它周數(shù)周的周期剪應(yīng)力，對(duì)于其它周數(shù) 可根據(jù)試可根據(jù)試驗(yàn)得到的資料推算（修正）。驗(yàn)得到的資料推算（修正）。 CNl0035. 00676. 0120

20、05012005 . 0log085. 00676. 0dNl5 . 7M巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度cwscrpddNN3)( 1 . 09 . 00 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（3 3）臨界標(biāo)貫擊數(shù)）臨界標(biāo)貫擊數(shù)我國(guó)自我國(guó)自6060年代就開(kāi)始用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)作為區(qū)分土層液化與否的準(zhǔn)則，根據(jù)年代就開(kāi)始用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)作為區(qū)分土層液化與否的準(zhǔn)則，根據(jù)對(duì)發(fā)生地震后曾液化與未液化土層的研究，提出了一個(gè)抗震規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式：對(duì)發(fā)生地震后曾液化與未液化土層的研究，提出了一個(gè)抗震規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式：

21、15m 15m-20mN Ncrcr飽和砂土在深度為飽和砂土在深度為dsm, ,地下水位距地面地下水位距地面dwm發(fā)生液化的臨界貫入擊數(shù)；發(fā)生液化的臨界貫入擊數(shù)；d ds s判別土層的深藏的深度，判別土層的深藏的深度，md dw w 地下水位距地面深度，地下水位距地面深度，m p pc c粘粒含量（粘粒含量（d0.005mm) ) N N0 0飽和砂土液化判別標(biāo)貫擊數(shù)基準(zhǔn)值，與地震烈度、震級(jí)有關(guān)。飽和砂土液化判別標(biāo)貫擊數(shù)基準(zhǔn)值，與地震烈度、震級(jí)有關(guān)。 cscrpdNN31 . 04 . 20巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化

22、與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（3 3）臨界標(biāo)貫擊數(shù)）臨界標(biāo)貫擊數(shù)近震近震烈度與震中烈度相差小于烈度與震中烈度相差小于2 20 0的；的；遠(yuǎn)震遠(yuǎn)震烈度與震中烈度等于或大于烈度與震中烈度等于或大于2 20 0的。的。 近震近震設(shè)計(jì)烈度設(shè)計(jì)烈度N0遠(yuǎn)震遠(yuǎn)震設(shè)計(jì)烈度設(shè)計(jì)烈度N076788108139169181024液化不液化crcrNNNN5 .635 .63巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（4 4）SeedSeed的簡(jiǎn)化方法的簡(jiǎn)化方法SeedSeed根據(jù)地

23、震時(shí)發(fā)生液化與不液化的土層資料，得到根據(jù)地面加速度推算的周期根據(jù)地震時(shí)發(fā)生液化與不液化的土層資料，得到根據(jù)地面加速度推算的周期剪應(yīng)力比剪應(yīng)力比 與標(biāo)準(zhǔn)貫入阻力與標(biāo)準(zhǔn)貫入阻力N1的關(guān)系。的關(guān)系。 液化液化 根據(jù)根據(jù) 與與N N1 1的關(guān)系可作一條液化與的關(guān)系可作一條液化與 未液化的分界線，得到任一給定未液化的分界線，得到任一給定N N1 1 不液化不液化 值時(shí)發(fā)生液化的最小周期剪應(yīng)力。值時(shí)發(fā)生液化的最小周期剪應(yīng)力。 N1=CNN63.5 N1 CN與有效土重壓力和相對(duì)密度有與有效土重壓力和相對(duì)密度有關(guān)關(guān) mmdM25. 021750vlvlvl巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)

24、2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（4 4）SeedSeed的簡(jiǎn)化方法的簡(jiǎn)化方法巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（5 5）臨界剪切波速）臨界剪切波速深度深度z(m)z(m)處土層的剪切波速處土層的剪切波速vs s(m/s)(m/s)大于下式計(jì)算的臨界剪切波速大于下式計(jì)算的臨界剪切波速vscsc時(shí)，時(shí)，可判為不液化。可判為不液化。KH地面地震加速度系數(shù)，與地震烈度有關(guān)。地面地震加速度系數(shù)，與地震烈度有關(guān)。)01

25、. 01 (291zzKvHsc烈度烈度KH70.180.290.4100.8巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 1.1.砂土液化的判別砂土液化的判別（6 6）相對(duì)密實(shí)度）相對(duì)密實(shí)度砂土發(fā)生液化時(shí)的剪應(yīng)力近似與相對(duì)密實(shí)度成正比，以周期加荷砂土發(fā)生液化時(shí)的剪應(yīng)力近似與相對(duì)密實(shí)度成正比，以周期加荷2020周發(fā)生液周發(fā)生液化的剪應(yīng)力比為例，標(biāo)準(zhǔn)砂的剪應(yīng)力比數(shù)值與相對(duì)密度有以下關(guān)系：化的剪應(yīng)力比為例，標(biāo)準(zhǔn)砂的剪應(yīng)力比數(shù)值與相對(duì)密度有以下關(guān)系：上式適用于相對(duì)密度在上式適用于相對(duì)密度在30%-70%30%-70%的情況。的情

26、況。水工建筑物抗震規(guī)范水工建筑物抗震規(guī)范對(duì)地震烈度為對(duì)地震烈度為6-96-9度的區(qū)域已有按砂土地層相對(duì)密度度的區(qū)域已有按砂土地層相對(duì)密度判別液化的建議，有人認(rèn)為可以外延到判別液化的建議，有人認(rèn)為可以外延到烈度烈度1010度地區(qū)。度地區(qū)。如果某地區(qū)的如果某地區(qū)的D Dr r大于表中的臨界相對(duì)密度，則不會(huì)液化，反之則可能液化。大于表中的臨界相對(duì)密度，則不會(huì)液化，反之則可能液化。rdlD0035. 02200設(shè)計(jì)烈度設(shè)計(jì)烈度Dr,cr(%)665770875980-851090巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度 判別液

27、化的步驟：判別液化的步驟：1.1.確定可能地震時(shí)地面加速度時(shí)程線。震級(jí)、烈度（由地震局提供）；烈度確定可能地震時(shí)地面加速度時(shí)程線。震級(jí)、烈度（由地震局提供）；烈度 大于等于大于等于6 6度考慮液化，否則不考慮。度考慮液化，否則不考慮。2.2.確定不同深度處由地震引起的不規(guī)則剪應(yīng)力時(shí)程線。確定不同深度處由地震引起的不規(guī)則剪應(yīng)力時(shí)程線。3.3.將剪應(yīng)力時(shí)程線變換為等效周數(shù)將剪應(yīng)力時(shí)程線變換為等效周數(shù)Neq的周期剪應(yīng)力。繪出周期剪應(yīng)力隨深的周期剪應(yīng)力。繪出周期剪應(yīng)力隨深度變化的曲線。度變化的曲線。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化

28、與土的動(dòng)強(qiáng)度 判別液化的步驟：判別液化的步驟：4.4.確定確定Neq周液化周液化的剪應(yīng)力，繪出液化剪應(yīng)力隨深度變化的曲線。的剪應(yīng)力，繪出液化剪應(yīng)力隨深度變化的曲線。5.5.比較計(jì)算的周期剪應(yīng)力與液化剪應(yīng)力，比較計(jì)算的周期剪應(yīng)力與液化剪應(yīng)力， 的范圍內(nèi)液化。的范圍內(nèi)液化。lav巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.影響飽和砂土液化的主要因素影響飽和砂土液化的主要因素（1 1）土的密度）土的密度周期加荷周期加荷2020周發(fā)生液化的剪應(yīng)力比（標(biāo)準(zhǔn)砂）周發(fā)生液化的剪應(yīng)力比（標(biāo)準(zhǔn)砂）上式適用于上式適用于Dr=30-70

29、%Dr70%，不容易發(fā)生液化。不容易發(fā)生液化。rdlD0035. 0220021. 02%,60200drD巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.影響飽和砂土液化的主要因素影響飽和砂土液化的主要因素（2 2）粒徑）粒徑粘性土由于細(xì)顆粒有粘著力，難發(fā)生液化粘性土由于細(xì)顆粒有粘著力，難發(fā)生液化礫砂等粗粒土透水性大，振動(dòng)時(shí)孔壓消散快，也難發(fā)生液化。中細(xì)粒徑的砂土、粉土礫砂等粗粒土透水性大，振動(dòng)時(shí)孔壓消散快，也難發(fā)生液化。中細(xì)粒徑的砂土、粉土最容易發(fā)生液化。一般情況，塑性指數(shù)高的粘性土不易液化，低塑性和無(wú)塑性的土容最

30、容易發(fā)生液化。一般情況，塑性指數(shù)高的粘性土不易液化，低塑性和無(wú)塑性的土容易液化。尾礦砂、粉煤灰顆粒細(xì)，屬于低塑性，但易于液化。含粘性土的砂、礫，抗易液化。尾礦砂、粉煤灰顆粒細(xì)，屬于低塑性，但易于液化。含粘性土的砂、礫，抗液化能力強(qiáng)。液化能力強(qiáng)。 均勻的土均勻的土 級(jí)配良好的土級(jí)配良好的土巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.影響飽和砂土液化的主要因素影響飽和砂土液化的主要因素（3 3）固結(jié)應(yīng)力）固結(jié)應(yīng)力天然土層是天然土層是k0k0固結(jié)狀態(tài)，即豎向有效應(yīng)力為固結(jié)狀態(tài)，即豎向有效應(yīng)力為 ，側(cè)向有效應(yīng)力為，側(cè)向有效

31、應(yīng)力為 ，與動(dòng)三軸試驗(yàn)時(shí)各向等壓固結(jié)的應(yīng)力狀態(tài)不同。用動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果來(lái)判別天與動(dòng)三軸試驗(yàn)時(shí)各向等壓固結(jié)的應(yīng)力狀態(tài)不同。用動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果來(lái)判別天然土層的液化可能性時(shí)，需加以修正。然土層的液化可能性時(shí)，需加以修正。天然土層平均固結(jié)應(yīng)力：天然土層平均固結(jié)應(yīng)力：按動(dòng)三軸試驗(yàn)修正的應(yīng)力比公式：按動(dòng)三軸試驗(yàn)修正的應(yīng)力比公式：Cr為考慮應(yīng)力條件不同的修正系數(shù)，隨為考慮應(yīng)力條件不同的修正系數(shù)，隨Dr而異。而異。vvk67. 032100rdvlC02v00k巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.影響飽和砂土液化的主要因素影響

32、飽和砂土液化的主要因素（3 3）固結(jié)應(yīng)力）固結(jié)應(yīng)力巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.影響飽和砂土液化的主要因素影響飽和砂土液化的主要因素（4 4）初始剪應(yīng)力）初始剪應(yīng)力實(shí)際土體中，除水平表面的土層外，土體中都有初始剪應(yīng)力。實(shí)際土體中，除水平表面的土層外，土體中都有初始剪應(yīng)力。試樣有初始剪應(yīng)力與無(wú)初始剪應(yīng)力相比，液化剪應(yīng)力或動(dòng)強(qiáng)度可能增大也可試樣有初始剪應(yīng)力與無(wú)初始剪應(yīng)力相比，液化剪應(yīng)力或動(dòng)強(qiáng)度可能增大也可能減小，因試驗(yàn)時(shí)試樣的密度、初始剪應(yīng)力、周期剪應(yīng)力以及規(guī)定的破壞應(yīng)能減小，因試驗(yàn)時(shí)試樣的密度、初始剪應(yīng)

33、力、周期剪應(yīng)力以及規(guī)定的破壞應(yīng)變值大小而異。變值大小而異。較松的試樣先隨著固結(jié)比的增大而增大，而后又隨固結(jié)比的增大而減?。惠^松的試樣先隨著固結(jié)比的增大而增大，而后又隨固結(jié)比的增大而減小；較密實(shí)的試樣總是隨著固結(jié)比的增大而增大；較密實(shí)的試樣總是隨著固結(jié)比的增大而增大；中密的試樣隨著固結(jié)比的增大可能增大，也可能減小，因所定破壞時(shí)的應(yīng)變中密的試樣隨著固結(jié)比的增大可能增大，也可能減小，因所定破壞時(shí)的應(yīng)變而不同。而不同。在土體的抗震穩(wěn)定分析時(shí)，確定土的動(dòng)強(qiáng)度應(yīng)考慮各種影響因素。在土體的抗震穩(wěn)定分析時(shí)，確定土的動(dòng)強(qiáng)度應(yīng)考慮各種影響因素。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂

34、土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度粘性土在周期荷載作用下不發(fā)生液化，但由于孔壓增長(zhǎng)，有效應(yīng)力下降，引起土體破粘性土在周期荷載作用下不發(fā)生液化，但由于孔壓增長(zhǎng)，有效應(yīng)力下降，引起土體破壞。通常以周期應(yīng)變或殘余應(yīng)變達(dá)到某一數(shù)值的周期剪應(yīng)力作為動(dòng)強(qiáng)度。動(dòng)強(qiáng)度也隨壞。通常以周期應(yīng)變或殘余應(yīng)變達(dá)到某一數(shù)值的周期剪應(yīng)力作為動(dòng)強(qiáng)度。動(dòng)強(qiáng)度也隨加荷周數(shù)的增大而減小。加荷周數(shù)的增大而減小。周期加荷時(shí)粘性土的動(dòng)強(qiáng)度與法向應(yīng)力、初始剪應(yīng)力、加荷周數(shù)有關(guān)。周期加荷時(shí)粘性土的動(dòng)強(qiáng)度與法向應(yīng)力、初始剪應(yīng)力、加荷周數(shù)有關(guān)。1.1.粘性土動(dòng)強(qiáng)度的確定粘性土動(dòng)強(qiáng)度的確定在某一振次下（在某一振次下（N=5N=5），當(dāng)

35、動(dòng)剪應(yīng)力幅值），當(dāng)動(dòng)剪應(yīng)力幅值越大時(shí)，動(dòng)剪應(yīng)變幅值也越大。圖越大時(shí)，動(dòng)剪應(yīng)變幅值也越大。圖 (a)(a)、(b)(b)、(c)(c)的順序動(dòng)剪應(yīng)力逐漸增大。得到的順序動(dòng)剪應(yīng)力逐漸增大。得到圖圖(d)(d)某一振動(dòng)次數(shù)的動(dòng)剪應(yīng)力與剪應(yīng)變某一振動(dòng)次數(shù)的動(dòng)剪應(yīng)力與剪應(yīng)變關(guān)系曲線，可確定動(dòng)強(qiáng)度關(guān)系曲線，可確定動(dòng)強(qiáng)度 。df0巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度1.1.粘性土動(dòng)強(qiáng)度的確定粘性土動(dòng)強(qiáng)度的確定隨著加荷周數(shù)增加，使土樣受到擾動(dòng)而軟化，隨著加荷周數(shù)增加，使土樣受到擾動(dòng)而軟化，動(dòng)強(qiáng)度降低。動(dòng)強(qiáng)度降低。但如果加荷次數(shù)少，

36、擾動(dòng)作用不大，加荷速但如果加荷次數(shù)少，擾動(dòng)作用不大，加荷速率效應(yīng)使動(dòng)強(qiáng)度提高，動(dòng)強(qiáng)度大于靜強(qiáng)度。率效應(yīng)使動(dòng)強(qiáng)度提高，動(dòng)強(qiáng)度大于靜強(qiáng)度。若初始剪應(yīng)力改變，應(yīng)力若初始剪應(yīng)力改變，應(yīng)力- -應(yīng)變曲線和動(dòng)強(qiáng)應(yīng)變曲線和動(dòng)強(qiáng)度都會(huì)改變。初始剪應(yīng)力越大，周期荷載度都會(huì)改變。初始剪應(yīng)力越大，周期荷載下的抗剪強(qiáng)度越小。下的抗剪強(qiáng)度越小。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度1.1.粘性土動(dòng)強(qiáng)度的確定粘性土動(dòng)強(qiáng)度的確定將不同初始剪應(yīng)力時(shí)的周期加載將不同初始剪應(yīng)力時(shí)的周期加載N周的周的試樣結(jié)果進(jìn)行整理得到如圖所示的規(guī)律。試樣結(jié)果進(jìn)行整理得

37、到如圖所示的規(guī)律。振動(dòng)次數(shù)相同時(shí)，動(dòng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)率隨著振動(dòng)次數(shù)相同時(shí)，動(dòng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)率隨著初始剪應(yīng)力的增大而減小。初始剪應(yīng)力的增大而減小。初始剪應(yīng)力相同時(shí)，動(dòng)強(qiáng)度隨著振動(dòng)次初始剪應(yīng)力相同時(shí)，動(dòng)強(qiáng)度隨著振動(dòng)次數(shù)的增加而減小。數(shù)的增加而減小。 壓實(shí)的粘性土在加荷周數(shù)較小時(shí)因加荷壓實(shí)的粘性土在加荷周數(shù)較小時(shí)因加荷速率使動(dòng)強(qiáng)度增大，因加荷次數(shù)增加土速率使動(dòng)強(qiáng)度增大，因加荷次數(shù)增加土樣擾動(dòng)軟化，動(dòng)強(qiáng)度減小。樣擾動(dòng)軟化，動(dòng)強(qiáng)度減小。100100周時(shí)才周時(shí)才 壓實(shí)粘土壓實(shí)粘土 飽和軟土飽和軟土 接近靜強(qiáng)度。接近靜強(qiáng)度。巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂

38、土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)用動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)用上述周期加荷試驗(yàn)得到的動(dòng)強(qiáng)度是與土的初始剪應(yīng)力、靜強(qiáng)度以及加荷次數(shù)都有關(guān)，上述周期加荷試驗(yàn)得到的動(dòng)強(qiáng)度是與土的初始剪應(yīng)力、靜強(qiáng)度以及加荷次數(shù)都有關(guān)，在計(jì)算時(shí)需根據(jù)土體實(shí)際受力情況選用動(dòng)強(qiáng)度。動(dòng)力穩(wěn)定計(jì)算步驟如下：在計(jì)算時(shí)需根據(jù)土體實(shí)際受力情況選用動(dòng)強(qiáng)度。動(dòng)力穩(wěn)定計(jì)算步驟如下：（1 1）用有限元法進(jìn)行靜力分析，計(jì)算沿滑弧面上各單元的法向有效應(yīng)力和剪應(yīng)力，得）用有限元法進(jìn)行靜力分析，計(jì)算沿滑弧面上各單元的法向有效應(yīng)力和剪應(yīng)力，得到各單元在地震前的初始剪應(yīng)力比到各單元在地震前的初始剪應(yīng)力比 ；（2 2）用有限元法進(jìn)行地震時(shí)動(dòng)力反應(yīng)分析，計(jì)算沿滑弧

39、各單元?jiǎng)蛹魬?yīng)力隨時(shí)間的不規(guī)）用有限元法進(jìn)行地震時(shí)動(dòng)力反應(yīng)分析，計(jì)算沿滑弧各單元?jiǎng)蛹魬?yīng)力隨時(shí)間的不規(guī)則變化，按則變化，按 0.65 折算為折算為N N周等效的等振幅周期荷載。地震時(shí)各單元總的剪應(yīng)力等周等效的等振幅周期荷載。地震時(shí)各單元總的剪應(yīng)力等于靜剪應(yīng)力與動(dòng)剪應(yīng)力之和。于靜剪應(yīng)力與動(dòng)剪應(yīng)力之和。（3 3）根據(jù)不同的初始剪應(yīng)力比）根據(jù)不同的初始剪應(yīng)力比 的周期加荷試驗(yàn)，得到某一周期加載周數(shù)的動(dòng)的周期加荷試驗(yàn)，得到某一周期加載周數(shù)的動(dòng)強(qiáng)度。繪出在該周數(shù)下不同初始剪應(yīng)力比時(shí)的動(dòng)強(qiáng)度與振前法向應(yīng)力的關(guān)系線如下圖強(qiáng)度。繪出在該周數(shù)下不同初始剪應(yīng)力比時(shí)的動(dòng)強(qiáng)度與振前法向應(yīng)力的關(guān)系線如下圖所示。所示。/0m

40、ax/0巖土工程研究所第二章第二章 土的動(dòng)力性質(zhì)土的動(dòng)力性質(zhì)2-3 2-3 砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度砂土振動(dòng)液化與土的動(dòng)強(qiáng)度2.2.動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)用動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)用由圖可見(jiàn)，若按庫(kù)倫強(qiáng)度包線表示土的動(dòng)力抗剪由圖可見(jiàn)，若按庫(kù)倫強(qiáng)度包線表示土的動(dòng)力抗剪強(qiáng)度，動(dòng)力內(nèi)摩擦角和凝聚力都將隨加荷周數(shù)和強(qiáng)度，動(dòng)力內(nèi)摩擦角和凝聚力都將隨加荷周數(shù)和初始剪應(yīng)力比而變化。初始剪應(yīng)力比而變化。在土體動(dòng)力穩(wěn)定分析時(shí)，周數(shù)決定于地震震級(jí)，在土體動(dòng)力穩(wěn)定分析時(shí)，周數(shù)決定于地震震級(jí)，初始剪應(yīng)力和法向應(yīng)力由靜力計(jì)算確定，根據(jù)初始剪應(yīng)力和法向應(yīng)力由靜力計(jì)算確定，根據(jù)土體中沿剪切滑動(dòng)面的初始剪應(yīng)力和法向應(yīng)力土體中沿剪切滑動(dòng)面的初始剪應(yīng)力和

41、法向應(yīng)力就可計(jì)算得到相應(yīng)的動(dòng)強(qiáng)度。就可計(jì)算得到相應(yīng)的動(dòng)強(qiáng)度。（4 4）沿整個(gè)滑動(dòng)面的穩(wěn)定安全系數(shù)為：）沿整個(gè)滑動(dòng)面的穩(wěn)定安全系數(shù)為：ddftg 0iiiidfsllF0巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性進(jìn)行地基振動(dòng)的動(dòng)力分析，要有用數(shù)學(xué)公式表示的土體變形特性的力學(xué)進(jìn)行地基振動(dòng)的動(dòng)力分析，要有用數(shù)學(xué)公式表示的土體變形特性的力學(xué)模型。土的變形特性因動(dòng)應(yīng)變振幅的大小不同而有明顯變化。所以要根模型。土的變形特性因動(dòng)應(yīng)變振幅的大小不同而有明顯變化。所以要根據(jù)研究的振動(dòng)問(wèn)題和分析的對(duì)象選擇土變形特性適當(dāng)?shù)谋硎痉椒ā?jù)研究的振動(dòng)問(wèn)題和分析的對(duì)象選擇土變形特性適當(dāng)?shù)谋硎痉椒ā．?dāng)應(yīng)變小

42、于當(dāng)應(yīng)變小于1010-5-5時(shí)，動(dòng)應(yīng)力變化與土的應(yīng)變基本上是直線關(guān)系，可作為時(shí)，動(dòng)應(yīng)力變化與土的應(yīng)變基本上是直線關(guān)系，可作為線性變形。在原位用彈性波速法測(cè)試，在室內(nèi)用共振柱法測(cè)試。測(cè)定常線性變形。在原位用彈性波速法測(cè)試，在室內(nèi)用共振柱法測(cè)試。測(cè)定常量的剪切模量和阻尼比。當(dāng)應(yīng)變大于量的剪切模量和阻尼比。當(dāng)應(yīng)變大于1010-4-4時(shí)，土的非線性變形顯著，用時(shí)，土的非線性變形顯著，用動(dòng)三軸、動(dòng)單剪、動(dòng)扭剪等周期加荷試驗(yàn)測(cè)在不同剪應(yīng)變幅值時(shí)的應(yīng)力動(dòng)三軸、動(dòng)單剪、動(dòng)扭剪等周期加荷試驗(yàn)測(cè)在不同剪應(yīng)變幅值時(shí)的應(yīng)力- -應(yīng)變滯廻曲線，確定剪切模量和阻尼比。應(yīng)變滯廻曲線，確定剪切模量和阻尼比。巖土工程研究所第三

43、章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性小應(yīng)變時(shí)，土作為彈性體，各向同性。小應(yīng)變時(shí)，土作為彈性體，各向同性。在動(dòng)力問(wèn)題中，土體的剪應(yīng)變重要，在動(dòng)力問(wèn)題中，土體的剪應(yīng)變重要，G是應(yīng)用廣泛的一個(gè)參數(shù)。是應(yīng)用廣泛的一個(gè)參數(shù)。在半無(wú)限地基中，壓縮波與剪切波的傳播速度和在半無(wú)限地基中，壓縮波與剪切波的傳播速度和 E、v 有下列關(guān)系：有下列關(guān)系：若沒(méi)有實(shí)測(cè)波速，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的若沒(méi)有實(shí)測(cè)波速，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的N63.5用經(jīng)驗(yàn)公式推算用經(jīng)驗(yàn)公式推算vs，二者有很好，二者有很好的相關(guān)性。的相關(guān)性。GE12)21)(1 (2)1 (EvpGEvs)1 (222)/(12/2spspvvvv5 .63b

44、NaG巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性土受到周期荷載作用時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖所示。土受到周期荷載作用時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖所示。當(dāng)周期加荷應(yīng)變幅值改變時(shí)，滯迴圈的大小不同，但保持相似的形狀擴(kuò)當(dāng)周期加荷應(yīng)變幅值改變時(shí)，滯迴圈的大小不同，但保持相似的形狀擴(kuò)大或縮小。在確定骨架曲線與滯迴圈后，就可確定在不同應(yīng)變時(shí)的等效大或縮小。在確定骨架曲線與滯迴圈后，就可確定在不同應(yīng)變時(shí)的等效剪切模量與阻尼比。剪切模量與阻尼比。巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性1.1.雙直線模型雙直線模型將應(yīng)力應(yīng)變滯迴圈用一個(gè)平行四邊形來(lái)代替，這個(gè)平行四邊形由兩組斜率為將應(yīng)力應(yīng)

45、變滯迴圈用一個(gè)平行四邊形來(lái)代替，這個(gè)平行四邊形由兩組斜率為G0和和Gf的直線組成。的直線組成。G0的大小由過(guò)原點(diǎn)對(duì)骨干曲線的大小由過(guò)原點(diǎn)對(duì)骨干曲線OA作切線確定，作切線確定，Gf的大的大小由小由A點(diǎn)和點(diǎn)和G點(diǎn)點(diǎn)( (滯迴圈與縱軸的交點(diǎn)）的連線確定。過(guò)滯迴圈與縱軸的交點(diǎn)）的連線確定。過(guò)A、C兩點(diǎn)分別作上兩點(diǎn)分別作上述兩條線的平行線，即得雙直線模型的平行四邊形述兩條線的平行線，即得雙直線模型的平行四邊形AFCE。用它來(lái)表示一個(gè)用它來(lái)表示一個(gè)周期內(nèi)動(dòng)剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的軌跡線。周期內(nèi)動(dòng)剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的軌跡線。巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性1.1.雙直線模型雙直線模型ayfa

46、yyayaGGGGGG1100011112000yafayyafyayaGGGGDD巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性2.Ramberg-Osgood2.Ramberg-Osgood模型模型骨架曲線的剪應(yīng)變幅值在屈服應(yīng)變以前和雙直線模型一樣，是斜率為骨架曲線的剪應(yīng)變幅值在屈服應(yīng)變以前和雙直線模型一樣，是斜率為G0的直線，的直線，剪應(yīng)變幅值超過(guò)屈服應(yīng)變后要增加修正項(xiàng)。用下式表示全部骨架曲線。剪應(yīng)變幅值超過(guò)屈服應(yīng)變后要增加修正項(xiàng)。用下式表示全部骨架曲線。 是正數(shù)，是正數(shù)，R是大于是大于1的奇數(shù)，都表示的奇數(shù)，都表示 大于屈服應(yīng)變后非線性程度的參數(shù)。大于屈服應(yīng)變后非線性程度

47、的參數(shù)。 R=1時(shí)是線性彈性體時(shí)是線性彈性體 。 100RyRGG巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性2.Ramberg-Osgood2.Ramberg-Osgood模型模型1011RyaGG01112GGRRD巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性3.Hardin-Drnevich3.Hardin-Drnevich模型模型該模型用靜力應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系常用的雙曲線模型作為骨架曲線如圖所示。該模型用靜力應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系常用的雙曲線模型作為骨架曲線如圖所示。ba 0/1 Gfb/1rfG0巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性3.Hard

48、in-Drnevich3.Hardin-Drnevich模型模型模型共有模型共有3 3個(gè)參數(shù)。個(gè)參數(shù)。土體的骨干曲線用雙曲線表示不完全符合實(shí)際，需修正。土體的骨干曲線用雙曲線表示不完全符合實(shí)際，需修正。 雙曲線應(yīng)變；雙曲線應(yīng)變；a a、b b土的常數(shù)，由試驗(yàn)確定。土的常數(shù)，由試驗(yàn)確定。raGG110012GGkD0max1GGDDhGG110hhDD1maxrah)1 ()/(rbrheah巖土工程研究所第三章第三章 土的動(dòng)力變形特性土的動(dòng)力變形特性土動(dòng)力變形特性影響因素：土動(dòng)力變形特性影響因素：1.1.應(yīng)變；應(yīng)變；2.2.平均有效主應(yīng)力；平均有效主應(yīng)力；3.3.孔隙比；孔隙比；4.4.周期加

49、荷次數(shù)周期加荷次數(shù)5.5.飽和度；飽和度；6.6.超固結(jié)比；超固結(jié)比；7.7.有效應(yīng)力破壞包線；有效應(yīng)力破壞包線；8.8.八面體剪應(yīng)力；八面體剪應(yīng)力；9.9.加荷頻率；加荷頻率；10.10.土粒性質(zhì)；土粒性質(zhì)；11.11.剪脹性；剪脹性；12.12.觸變性；觸變性；13.13.時(shí)間效應(yīng)。時(shí)間效應(yīng)。巖土工程研究所第第四章四章 振動(dòng)作用下的孔隙水應(yīng)力振動(dòng)作用下的孔隙水應(yīng)力 土體在振動(dòng)作用下的孔隙水壓力是影響其抗震穩(wěn)定土體在振動(dòng)作用下的孔隙水壓力是影響其抗震穩(wěn)定性的重要因素。有效應(yīng)力法動(dòng)力反應(yīng)分析需要有振動(dòng)性的重要因素。有效應(yīng)力法動(dòng)力反應(yīng)分析需要有振動(dòng)孔隙水壓力增長(zhǎng)模式，這些模式都是根據(jù)試驗(yàn)資料建孔隙水壓力增長(zhǎng)模式，這些模式都是根據(jù)試驗(yàn)資料建立的，常用的有以下幾種。立的，常用的有以下幾種。巖土工程研究所第第四章四章 振動(dòng)作用下的孔隙水應(yīng)力振動(dòng)作用下的孔隙水應(yīng)力 SeedSeed根據(jù)飽和砂土試樣在各向等壓固結(jié)后在不排水條件下周期加荷三軸試驗(yàn)，根據(jù)飽和砂土試樣在各向等壓固結(jié)后在不排水條件下周期加荷三軸試驗(yàn)，得到孔隙水壓力比隨加荷周數(shù)比增長(zhǎng)的關(guān)系曲線都在一狹長(zhǎng)的范圍內(nèi)。得到孔隙水壓力比隨加荷周數(shù)比增長(zhǎng)的關(guān)系曲線都在一狹長(zhǎng)的范圍內(nèi)。由此得到的孔隙水壓力表