土在动荷载作用下的力学性质培训课件.ppt

10.5 本章小结 5.土的压实就是指填土在压实能量作用下，使土颗粒克服颗粒间阻力而重新排列，使土中的孔隙减少、密度增加，从而使填土在短时间内得到新的结构强度，以减少其沉降量，降低其透水性，提高其强度。 6.击实曲线上有一峰值，此处的干容重为最大，称为最大干容重。与之对应的制备土样含水量则称为最佳含水量。该两项指标可用于指导填土压实施工，也可由于压实填土的质量控制。 7.击实试验分为轻型击实和重型击实，击实筒分为大、小两种，大击实筒适用于最大粒径38mm的土，小击实筒适用于最大粒径为25mm的土。含粗粒越多的土样其最大干容重越大、而最佳含水量越小。 * 土在动荷载作用下的力学性质 第十章土在动荷载作用下的力学性质 * 10.1 概述 根据动荷载作用的特点，可以将其分成三种类型。 (1) 周期荷载 (2) 冲击荷载 (3) 不规则荷载 简谐荷载 荷载随时间的变化无规律可循，即为不规则荷载。最为典型的不规则荷载就是地震荷载。 10.2 土的动强度和变形特性 加荷速度不同，土的反应也不同。由图10.1所示，慢速加荷时强度虽然低于快速加荷，但承受的应变范围较大 。 10.2.1 反复荷载下土的强度特征 10.2.2 反复荷载下土的变形特征 10.2.3 土动力室内测试技术 1）动力测试基本原理 (1) 激振 (2) 测振 激振的基本原理就是向土样施加某种动荷载，使其尽可能地模拟实际的动力作用。室内模拟激振的方法主要有：① 机械激振；② 电磁激振；③ 电液激振；④气动激振。 土动力试验的各项物理量，不论是仪器直接输出给试样的，还是试样间接反应回来的，均需要由振动系统进行量测。测振的参数包括三大类：① 应力；② 应变；③振动性状(阻尼、衰减等)。 2）振动三轴试验 土的动力参数可通过现场和室内试验测定。室内一般多采用振动三轴仪试验测定。试验时对圆柱形土样施加轴向循环变化的压缩与拉伸荷载，直接量测土样的应力和应变值，从而绘制应力~应变曲线即滞回圈(图10.9)。试验所得滞回圈是试样在循 环荷载下压缩与拉伸的 结果，所以求得的模量 是动弹性模量Ed。而剪 切模量Gd由下式求出： 3）振动剪切试验 对实际地基来说，土的振动变形大部分是由于从下卧层向上传递的剪切波引起的，如图10.11所示。对于地表为水平的土层，地震前在地下某一深度的水平面上只作用垂直应力σ0，而初始剪应力为零。由于地震作用， 在水平面上附加一往复剪应力， 而垂直应力σ0仍保持不变。当 地面为倾斜面或有建筑物时， 则地面某一深度水平面不仅有 初始垂直应力σ0，而且还存在 初始剪应力。 4）共振柱试验 共振柱试验是根据共振原理，在一个圆柱形试样上进行振动，改变振动频率使其产生共振，并借以测求试样的动弹性模量及阻尼比等参数。其工作原理可以用图10.12简化模型表示。图中圆柱形试样的底端固定，试样的顶端附加一个集中质量块，并通过该质量块对试样施加垂直轴向振动或水平振动。当土柱的顶端受到施加的周期荷载而处于强迫振动时，振动由柱体顶端以波动形式沿柱体向下传播，使整个柱体处于振动状态。共振柱试验是一种无损试验技术，它的优越性表现在试验的可逆性和重复性上，从而可求得十分稳定的结果。 5）振动台试验 振动台试验是20世纪70年发展起来的专门用于土的液化性状研究的室内大型动力试验。相对于常用的动三轴和动单剪试验，振动台试验有下述优点： (1) 可以制备模拟现场状态饱和砂的大型均匀试样，可以测出土样内部的应变和加速度。 (2) 在低频和平面应变条件下，整个土样中将产生均匀的加速度，相当于现场剪切波的传播。 (3) 可以查出液化时大体积饱和土中实际孔隙水压力的分布。 (4) 在振动时能用肉眼观察试样。 6）离心模型试验 离心机模型试验首先需要根据试验研究的目的和要求，选择适合的用于单向或双向振动试验的模型箱，然后与静力离心模型试验一样需要综合考虑离心机的容量、原型的尺寸、模型箱尺寸和观测仪器的布置等，合理确定模型比尺。理想的模型箱应该具备的条件?： (1) 振动过程中，不影响剪切波或剪切应力的传递，尽量使水平剪切刚度为零，对土的变形无影响； (2) 振动过程中模型箱水平断面尺寸应保持不变； (3) 模型箱侧壁应具有足够的刚度； (4) 尽量减少模型箱壁的质量，以减少边界处侧向动土压力。 10.3 砂土振动液化 在动力荷载(振动)作用下砂土(特别是饱和砂土)表现出类似液体性状而完全失去了承载能力的现象称为砂土液化。 10.3.1 砂土液化机理 1）砂土液化造成的灾害 (1) 喷砂冒水 (2) 震陷 (3) 滑坡 (4) 地基失稳 2)液化机理