河北工业大学土木工程学院土力学课件第九章 土的动力特性.ppt

第九章 土的动力学特性 第五节 土的振动液化 3．危害的外观表现 （1）喷砂冒水（砂沸） ——喷出的砂能破坏农田、淤塞渠道，其范围很大，持续时间达几小时甚至十几天，有的水头高达2-3m。 （2）震陷 ——喷砂冒水带走大量砂土，导致建筑物地基产生不均匀沉陷，使其倾斜、开裂甚至倒塌。 （3）滑坡 ——土坡中有饱和砂层，液化使土坡失稳，沿液化层滑动，形成大面积滑坡。 二、砂土液化的机理 室内振动砂土模拟试验 结论： 1、τf =0是砂土液化必要条件，称为“初始液化”。 2、土的性质、孔隙水及振动是产生液化的必要条件，但不是充分条件，影响砂土液化的因素很多且很复杂。 三、影响砂土液化的主要因素 1、土的种类、级配和密度 种类——中砂、细砂、粉砂易液化； 级配——级配均匀的砂易液化； 密度——松砂易液化 2、土的初始应力状态 比较孔隙水压力与固结压力的大小 ——浅层土较深层土易液化 ——埋深大于15米或初始应力大于200kPa的 土层不易液化 ——地下水位低于-10m的地区不具备液化条件 3、振动的特性 ——地震的强度和地震的持续时间 相同条件下 动应力较高则振动次数不多就会发生液化； 动应力较低时，需要较多振次才发生液化 三、砂土地基液化可能性的判别 1、经验方法 以地震现场的液化调查资料为基础，对其进行归纳、统计，得出判别液化可能性的经验公式或分界曲线。 例如： （1）西特的临界曲线法； （2）我国《建筑抗震设计规范》推荐的临界标准贯入击数法等。 2、试验方法 在室内模拟地震力作用于土单元体上，通过研究单元体的应力—应变状况和边界条件来揭示土体液化的机理、发生、发展的条件和规律，然后用于分析现场情况。 常用试验：动三轴试验； 动单剪试验； 共振柱试验等。 我国抗震设计规范建议的经验公式（标贯法） 我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001） 以临界标准贯入击数Ncr 来作为判别标准： 临界标准贯入击数—— 砂土在不同地震烈度下发生液化的界限标准贯入击数。 当实际标贯击数N＜Ncr，说明砂土是可液化的， 当N＞Ncr时是不可液化的。 在地面下15m深度范围内，判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： 在地面以下15～20m范围内，液化判别标准贯入试验锤击数临界值可按下式计算： 四、防止土体液化的工程措施简介 避开 挖除：可液化土层距地表3～5m时可全部挖除 加固：常用人工加密、围封、桩基及盖重等 加密：增加砂土层的密度； 围封：用板桩把有可能液化的范围包围起来； 桩基：将建筑物支承在桩基础上，而桩必须穿过可液化的土层，支承在下部不液化的密实土层上。 盖重，在可液化范围的地面上加载（如堆土），以加大可液化土层的上覆压力。 第六节 土的压实性 一、概述 压实——采用外部的夯压能，使土颗粒重新排列压实变密，从而增强土粒之间的摩擦和咬合力以及增加土粒间的分子引力，使土在短时间内得到新的结构强度，以改善土的性质。 2．工程中的填土压实问题 （1）路堤、土坡及桥台、挡土墙的墙后填土； （2）基础垫层及回填土； （3）人工填筑地基； （填土的原状结构已破坏，强度低，压缩性大且不均匀） 二、土的压实原理 2、试验表明： 含水量较小时——土粒表面结合水膜薄，颗粒间分子力大，阻碍土的压实； 含水量太大时——压实时土孔隙中大量的自由水不易排出，孔隙水压力大，阻止土粒靠拢； 含水量适当时——水起到润滑作用，且不占用太多的孔隙，土粒易靠拢形成密实排列。 3．压实效果衡量指标——干重度γd 干重度γd定义： ——单位体积中固体颗粒的重量。 压实土为 15.5 - 18.0 kN/m3。 三、击实试验---最优含水量ωop的测定 三、击实试验---最优含水量ωop的测定 四、影响压实效果的主要因素 2、压实功能 压实工具的重量、碾压次数或落锤高度、作用时间等 结论： ω比较小时，选用夯实功能大的机具； ω比较大时，选用夯实功能小的机具。 3、不同土类和级配 颗粒越粗，就越能在低含水量时获得最大的干重度； 颗粒越均匀，压实曲线的峰值范围就越宽广而平缓； 干砂在压力与振动作用下，容易密实； 稍湿的砂土，因为有毛细压力作用使砂土互相靠紧，阻止颗粒移动，击实效果不好； 饱和砂土，毛细压力消失，击实效果良好。 五、压实特性在现场填土中的应用 填土压实质量的控制 控制指标——采用压实系数 压实系数： 课程内容 第一章 土的物理性质与工程分类 第二章 土体中的应力场 第三章 土中水的运动规律 第四章