土動(dòng)力學(xué)完整

第五章土的動(dòng)力指標(biāo)及其測定12/5/2023土動(dòng)力學(xué)第一節(jié)概述動(dòng)力計(jì)算方法大致可分為兩大類擬靜力法（c、φ）動(dòng)力反應(yīng)分析方法（G、λ）試驗(yàn)?zāi)康姆譃槿齻€(gè)方面測定土的基本動(dòng)力參數(shù)土體的動(dòng)力反應(yīng)試驗(yàn)土體結(jié)構(gòu)在受振條件下的原型觀測12/5/2023土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)條件分類原位試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)現(xiàn)場模擬試驗(yàn)原型觀測12/5/2023土動(dòng)力學(xué)主要?jiǎng)恿?shù)土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)（c、φ）動(dòng)模量（E、G）泊松比μ阻尼比λ液化參數(shù)：循環(huán)剪應(yīng)力比、循環(huán)變形和孔隙水壓力反應(yīng)由于動(dòng)力試驗(yàn)條件的復(fù)雜性，一項(xiàng)動(dòng)力參數(shù)可以通過多種試驗(yàn)方法測求12/5/2023土動(dòng)力學(xué)現(xiàn)場測定方法波速法荷載板震動(dòng)法動(dòng)力旁壓試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)方法動(dòng)單剪試驗(yàn)動(dòng)三軸試驗(yàn)共振柱試驗(yàn)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)不同試驗(yàn)方法的測量應(yīng)變范圍12/5/2023土動(dòng)力學(xué)第二節(jié)現(xiàn)場試驗(yàn)在現(xiàn)場激振，產(chǎn)生動(dòng)荷載作用，測定土的實(shí)際性狀（應(yīng)力、應(yīng)變、孔隙水壓力、速度、加速度）進(jìn)行原型觀測和實(shí)錄分析12/5/2023土動(dòng)力學(xué)一、波速試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康膱龅氐貙臃诸惡蛨龅仡悇e劃分提供地基土的動(dòng)力參數(shù)為場地地震反應(yīng)分析提供依據(jù)探測地質(zhì)異常體12/5/2023土動(dòng)力學(xué)彈性波在土中的傳播速度反映了土的彈性性質(zhì)土只有在小應(yīng)變的情況下才被視為彈性體對(duì)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(yuǎn)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(zhì)，而是水的性質(zhì)，并且為一常數(shù)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)對(duì)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(yuǎn)大于水（3500m/s以上）。12/5/2023土動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)單孔波速法12/5/2023土動(dòng)力學(xué)測試原理利用直達(dá)波的原理。測出激發(fā)震源與信號(hào)接收點(diǎn)之間的距離以及剪切波的傳播時(shí)間，即可由下式求剪切波速

vs＝ΔL/Δt（5－1）12/5/2023土動(dòng)力學(xué)震源設(shè)備擊板法彈簧激振法定向爆破法測試設(shè)備孔內(nèi)三分量檢波器（震動(dòng)接受器）地震儀（包括波記錄器和計(jì)時(shí)器）12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)成果整理與應(yīng)用12/5/2023土動(dòng)力學(xué)成果分析提出場地內(nèi)各類土層的波速范圍按波速分層對(duì)波速低的土層分析液化的可能性估計(jì)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(jù)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)自動(dòng)觸發(fā)式聲波儀12/5/2023土動(dòng)力學(xué)跨孔法12/5/2023土動(dòng)力學(xué)表面振動(dòng)法12/5/2023土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)原理在地面施加一定頻率的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，振動(dòng)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(dòng)頻率的不同而變化測試時(shí)，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(dòng)力學(xué)震源采用機(jī)械式或電磁式激振器。前者振動(dòng)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(dòng)力學(xué)資料分析與成果整理求得在各個(gè)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(dòng)力學(xué)震源常采用偏心質(zhì)量塊產(chǎn)生不平衡擾力12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)波速法在工程中的應(yīng)用巖土動(dòng)力參數(shù)計(jì)算12/5/2023土動(dòng)力學(xué)劃分場地土的抗震類別類別平均剪切波速（m/s)堅(jiān)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(dòng)力學(xué)地基剛度系數(shù)計(jì)算12/5/2023土動(dòng)力學(xué)計(jì)算場地的卓越周期12/5/2023土動(dòng)力學(xué)二、荷載板振動(dòng)試驗(yàn)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)三、動(dòng)力旁壓試驗(yàn)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)等效剪切模量和等效阻尼比12/5/2023土動(dòng)力學(xué)第三節(jié)室內(nèi)試驗(yàn)土動(dòng)力試驗(yàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)包括成樣設(shè)備、激振設(shè)備和量測設(shè)備三大系統(tǒng)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)一、試驗(yàn)設(shè)備圓桶試驗(yàn)動(dòng)力直剪儀動(dòng)三軸儀震動(dòng)單剪儀扭剪儀12/5/2023土動(dòng)力學(xué)激振設(shè)備機(jī)械式激振、：偏心式、離心式、沖擊式電磁式激振電動(dòng)-液壓式氣動(dòng)式激振12/5/2023土動(dòng)力學(xué)量測設(shè)備系統(tǒng)傳感器放大器記錄儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)量測的物理量動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)變、圍壓、孔隙水壓力、體積應(yīng)變12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)二、振動(dòng)單剪試驗(yàn)

Dynamicsimpleshear12/5/2023土動(dòng)力學(xué)剛性式單剪儀12/5/2023土動(dòng)力學(xué)柔性式單剪儀12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)動(dòng)單剪試驗(yàn)的觀察結(jié)論對(duì)于給定的σv和Dr，τh減小，則引起液化所需的N值增加對(duì)于給定的Dr和N值，σv減小，則產(chǎn)生液化所需的τh也減小當(dāng)Dr<80%時(shí)。引起液化所需的τh隨Dr的增加而線性增加12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)三、共振柱試驗(yàn)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)測定振動(dòng)模量和阻尼特性的共振柱試驗(yàn)，是以波在圓柱形桿中傳播的原理為基礎(chǔ)?？梢圆捎脤?shí)心柱狀土樣，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(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)使土柱在激振下以某一固有振動(dòng)方式振動(dòng)，可以縱向激振，也可以扭轉(zhuǎn)激振，從而分別給出壓縮波速和剪切波速調(diào)節(jié)激振頻率使土樣發(fā)生共振根據(jù)共振頻率、土樣和激振設(shè)備的幾何特性計(jì)算模量在共振時(shí)停機(jī)記錄振幅的衰減，可計(jì)算出對(duì)數(shù)衰減率和阻尼12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)粘土

μ=0.45~0.50粉質(zhì)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(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)四、動(dòng)三軸試驗(yàn)動(dòng)三軸試驗(yàn)通過對(duì)試樣施加模擬的動(dòng)主應(yīng)力，測求試樣在承受動(dòng)荷載作用時(shí)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。最基本和最主要的動(dòng)態(tài)反應(yīng)是動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)應(yīng)力與孔隙水壓力。根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變和孔壓的相對(duì)關(guān)系求各種參數(shù)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)原理12/5/2023土動(dòng)力學(xué)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)破壞標(biāo)準(zhǔn)1、極限平衡標(biāo)準(zhǔn)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)動(dòng)力試驗(yàn)破壞標(biāo)準(zhǔn)12/5/2023土動(dòng)力學(xué)2、液化標(biāo)準(zhǔn)在Kc=σ1/σ3=1.0的條件下施加動(dòng)載，孔隙壓力u不斷上升，當(dāng)u=σ3時(shí)，有效應(yīng)力等于零。土完全喪失強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，即為液化標(biāo)準(zhǔn)。12/5/2023土動(dòng)力學(xué)3、破壞應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不出現(xiàn)液化的土，試驗(yàn)過程中u始終小于σ3。常采用破壞應(yīng)變?chǔ)舊=5%或10%作為破壞標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)Kc=1.0時(shí)，規(guī)定雙幅應(yīng)變2εd=5%或10%作為破壞標(biāo)準(zhǔn).當(dāng)Kc>1.0時(shí)，規(guī)定總應(yīng)變（包括殘留應(yīng)變?chǔ)舝和動(dòng)應(yīng)變?chǔ)興）達(dá)到5%或10%作為破壞標(biāo)準(zhǔn)。12/5/2023土動(dòng)力學(xué)四、動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)Cd和φd在某種靜應(yīng)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(shí)試件45○面上的動(dòng)剪應(yīng)力σd/2，即為土的動(dòng)強(qiáng)度。動(dòng)強(qiáng)度曲線12/5/2023土動(dòng)力學(xué)五、不規(guī)則荷載作用下的動(dòng)強(qiáng)度工程上常把不規(guī)則