土动力学测试
土动力学5--土的动力指标及其测定-121页
2021/3/1
土动力学
采用等效荷载试验时，必须全面验算由于 荷载图式改变对构筑物产生的各种影响。
当试验满足强度等效而整体变形条件不等 效时，则需进行变形修正
当取弯度等效时，尚需验算剪力对构筑物 的影响。
2021/3/1
2021/3/1
土动力学
正交试验设计
如果因子数和水平数增加，则试件数量随 之增加。
对于多因素问题，可采用正交试验设计法 利用正交表从尽可能少的试件试验中掌握 试验条件和试验结果之间的内在规律（参 阅有关正交试验设计的专著）
正交试验设计可以只需少量的试件得到主 要信息，从而对研究问题作出综合评价
必须保证试块材质的同一性、同批试件砌筑工艺的同 一性和试验龄期的同一性
必须按照标准方法进行材料试验，并注意试块尺寸效 应和试验加荷速率对材料强度可能产生的误差
2021/3/1
土动力学
试件组合数目设计实例
3个分析因子，各2种状态。由表可知：截面积增大，抗剪 强度降低；砂浆强度或垂直应力增大，抗剪强度增大
2021/3/1
土动力学
试件号 1、5 4、7 试件号 1、7 4、5
2021/3/1
砂浆强度（MPa） 0.5 2.5
垂直应力（MPa） 0.064 0.302
土动力学
模型试验的加载制度
试验加载制度是指模型试验进行期间控制 荷载与加载时间的关系，包括加载速度的 快慢、加载设计间歇的长短、分级荷载的 大小和加载卸载循环的次数等
试件的承载能力和变形性质与其所受荷载 作用的试件特征有关
对于不同性质的试验，必须根据试验的要 求制定不同的加载制度
土动力学和工程抗震试题及答案
土动力学和工程抗震一、是非题(每题一分,共10分)1. (×)2(√)3. (√)4.(×)5(√)二、单选题(每题一分,共15分)1.B2.( A) 3 ( D ) 4. (C ) 5. ( D )6. (C) 7. (A)8. (D) 三．多选题：(每题一分,共15分)1. ( A、B)。
2. (A、B、C)。
3． (A、B、D)。
4. (A、B、C )。
5. (A、B、C、D )6. (A、B、C)。
7. (A、B、C )三．.简述土动力学研究的的主要内容。
(10分)标准答案：1.工程建筑中的各种动荷载作用和特点；2.动荷载所引起的振动和波动及在土中运动的规律；3.土的动应力-应变关系；4土的动强度和变形；5.土的振动液化；6.土动力性特性测试设备与测试技术；7.动力荷载条件下的地基承载力，土坡稳定及挡土墙土压力；8.土与结构物的相互作用。
四.名词解释：振动和波动(10分)标准答案：振动：如果某一个质点在随时间变化的力系作用下能够在它的平衡位置附近沿直线作往复运动，则这个质点的运动称为振动。
波动：对于连续介质来说，当它的任一个质点发生振动时，这个振动质点的能量就会传递给周围的质点，从而引起周围质点的振动。
这种振动在介质内的传播过程称为波动。
五.简述土体的动力反应分析的剪切层法、集中质量法、有限单元法、振型叠加法(10分)标准答案：剪切层法：剪切层法是将土体视为由一系列薄层所组成，其间由剪切弹簧和阻尼器联成的振动体系(即将土体视为粘弹性材料)。
它承受地震引起的水平剪切振动，按一维问题进行分析。
集中质量法：集中质量法是将结构系统的质量集中在一个质点或多个质点，各质点之间或质点与地基之间用一假想的无重量的弹簧和阻尼器连接起来，从而形成一个质-阻-弹系统来研究物体的动力反应特性。
有限单元法：有限单元法需先对土体离散化，把土体分割成在有限个结点处连接起来的单元的离散体，选好坐标，对单元和结点分别进行编号，计算各结点的坐标和个单元的面积，然后对每个单元体用有限个参数描述它的力学特性，再将这些单元体力学特性的总和视为土连续体的力学特性，由此建立各种物理量的平衡关系，最后归结为求解线性代数方程组。
自学(本科)考试 土力学 地基基础 试题五套 及答案
全国高等教育自学考试土力学及地基基础标准预测试卷（一）（考试时间150分钟）第一部分选择题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．用粒径级配曲线法表示土样的颗粒组成情况时，若曲线越陡，则表示土的 ( ) A．颗粒级配越好 B．颗粒级配越差C．颗粒大小越不均匀 D．不均匀系数越大2．判别粘性土软硬状态的指标是 ( )A．塑性指数 B．液性指数C．压缩系数 D．压缩指数3．产生流砂的充分而必要的条件是动水力 ( )A．方向向下 B．等于或大于土的有效重度C．方向向上 D．方向向上且等于或大于土的有效重度4．在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是 ( )A．均匀的 B．曲线的C．折线的 D．直线的5．在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是 ( )A．附加应力的变化 B．总应力的变化C．有效应力的变化 D．自重应力的变化6．采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面基础设计时，其结果 ( ) A．偏于安全 B．偏于危险C．安全度不变 D．安全与否无法确定7．无粘性土坡在稳定状态下（不含临界稳定）坡角β与土的内摩擦角φ之间的关系是( ) A．β<φB．β=φC．β>φ D．β≤φ8．下列不属于工程地质勘察报告常用图表的是 ( )A．钻孔柱状图 B．工程地质剖面图C．地下水等水位线图 D．土工试验成果总表9．对于轴心受压或荷载偏心距e较小的基础，可以根据土的抗剪强度指标标准值φk、Ck 按公式确定地基承载力的特征值。
偏心距的大小规定为（注：Z 为偏心方向的基础边长） ( )A．e≤ι/30 B．e≤ι/10C．e≤b/4 D．e≤b/210.对于含水量较高的粘性土，堆载预压法处理地基的主要作用之一是 ( )A．减小液化的可能性 B．减小冻胀C．提高地基承载力 D．消除湿陷性第二部分非选择题二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。
土木工程中的土壤力学参数测试与分析
土木工程中的土壤力学参数测试与分析土木工程中的土壤力学参数测试与分析是土木工程领域中非常重要的一项工作。
土壤力学参数是描述土壤力学性质的量值，对于土木工程的设计、施工和运营管理起着至关重要的作用。
本文将介绍土壤力学参数的测试方法及其分析处理过程。
1. 土壤力学参数的测试方法1.1 土壤试验土壤试验是一种常用的测试土壤力学参数的方法。
主要包括直剪试验、三轴剪切试验和压缩试验。
直剪试验通过加载土样进行切割，测量土壤的剪切强度和剪切变形，从而得到剪切参数。
三轴剪切试验则在土样上施加垂直和水平方向的压力，以模拟实际工程中的应力状态，得到土壤的剪切参数和压缩参数。
压缩试验则用于测定土壤的压缩特性和固结特性。
1.2 土壤钻探土壤钻探是获取土壤样品进行试验的重要手段。
通过钻探机械将钻头插入土体中，将取得的土样送到实验室进行力学参数的测试。
常用的土壤钻探方法有岩心钻探和岩土钻探。
岩心钻探适用于较坚硬的土壤，取得的岩心样品对应于较大的土壤体积，能够更好地代表整个土体。
岩土钻探适用于较软弱的土壤，能够快速地获取大量的土壤样品。
2. 土壤力学参数的分析处理2.1 剪切强度的分析剪切强度是土壤力学参数中的重要指标，通常用于土地基承载力和边坡稳定性的分析。
在进行剪切强度分析时，需考虑土壤类型、孔隙水压力、孔隙比等因素对剪切强度的影响。
常用的剪切强度分析方法有摩尔-库伦准则、塑性力学准则和细观力学准则。
2.2 压缩特性的分析土壤的压缩特性是指土壤在加载作用下所发生的体积变化。
一般包括固结特性和弹塑性特性。
固结特性分析是研究土壤的压缩性和可压缩性，可通过压缩试验数据进行计算和分析。
而弹塑性特性分析则需要考虑土壤的弹性变形和塑性变形的耦合作用，常用的方法为等势线法、细观力学和次序理论等。
3. 数据处理与应用在进行土壤力学参数测试和分析后，需要对得到的数据进行处理和应用。
常见的数据处理方法有统计分析、回归分析和灰色关联分析等。
通过处理后的数据，可以进行土体稳定性分析、基坑支护设计、地基处理等工作，确保土木工程的安全和可靠性。
土的力学性质试验方法
土的力学性质试验方法1.天平试验：天平试验是土壤湿度测定的常用方法，通过比较土样在干燥后的质量与湿态质量的差值，计算出土壤的湿度。
试验时将一定重量的土样放入干燥器中，经过一段时间后，取出样品质量，再放入恒温恒湿箱中，等待样品达到湿态后再次称重，根据质量差值计算出土壤湿度。
2.室内试验室内试验是测定土的重要力学性质参数的常规方法，包括固结试验、压缩试验、抗剪试验、渗透试验等。
通过这些试验可以获得土的固结性、压缩性、剪切性、渗透性等参数。
-固结试验：固结试验是测定土的压缩和渗流特性的试验，可以通过固结试验获取土的固结指数、固结压缩模量、剪切强度等参数。
试验装置主要由固结压缩仪、渗流仪、泥水槽、压实器等组成。
通过施加一定的压力并进行回弹，记录压力-回弹次数关系的变化，可以计算出土壤的固结指数。
-压缩试验：压缩试验是测定土的压缩性和变形性的试验，通过施加一定的荷载（累计压力）并记录土样的变形情况，可以计算出土壤的压缩系数、压缩模量等参数。
试验装置主要由压力加载装置、测量压缩变形装置、计时装置等组成。
通过施加不同的荷载并记录土样的变形量，可以绘制出荷载-变形曲线，计算出土壤的压缩参数。
-抗剪试验：抗剪试验是测定土的剪切性能和抗剪强度的试验，通过施加剪切力和测量土样的变形情况和承载力，可以计算出土壤的抗剪强度、内摩擦角等参数。
试验装置主要由剪切箱、规定侧压装置、扭力加载装置，变形测量装置等组成。
改变规定的侧压力和剪切荷载，通过测量土样的剪切变形和剪切力，可以计算出土壤的抗剪强度。
-渗透试验：渗透试验是测定土的渗透性和渗透系数的试验，通过施加一定的压力差，测量渗透液的流量和时间，可以计算出土壤的渗透系数。
试验装置主要由渗流仪、压力差装置、渗透液储存装置等组成。
通过施加一定的压力差并控制渗透液的流量和时间，可以计算出土壤的渗透参数。
3.原位试验原位试验是通过在现场直接进行试验，获取土壤力学性质参数的方法。
包括轻型动力触探试验、静力触探试验、钻孔试验等。
土的动力特性测试
（3）电动-液压式激振 电动-液压式激振是利用小型电磁式激振器来推动液压随动系统， 使液压再往复作用到液压伺服阀上，引起台面的振动(如下图所示)。
它既可用液压随动系统代替大功率的功率放大器，适合于产生大的激振 力，又保留了电磁式激振器易于实现自动控制，且能产生各种振动和 波形的优点，但它要求地基坚固，并会对周围建筑物产生影响。
动三轴试验
轴对称应力条件下的动扭剪三轴仪系统得到了较好的应用(如 图3.2所示)。
它可以在圆柱状试 样的顶面上施加往返作 用的扭矩，原则上实现 了纯剪条件。
在将它的柱状试样改为管状试样后，还可控制施加的动剪应力和管内外 的侧压力，使试样内的剪应力比较均匀。在将内外等高的管状试样改 为不等高，使试样的外高h1和内高h2之比等于试样外径r1和内径r2之 比之后，则它更能使试样内各点的剪应变相等，得到均匀剪应力
振动台的振幅不随频率而变化。 优：这种振动方式能运行在低频和大位移下，结构简单可靠 缺：只能产生正弦波，振动波形差，不易自动控制
②离心式激振 离心式激振也称偏心块式激振，如图3.7（a）所示，它靠两组 它传到地基的振动力小，对地基要求不高，输出波形也较好 偏心块在作反向运动时产生的离心力来激振。激振力的大小可以 通过改变偏心块质量m、偏心距r或旋转速度ω来调节。
第三章 土的动力特性测试
3.1 概述
认识一种介质、揭示它本质特性的最有效和最根本的方法是对它 进行全面的试验测试，试验测试是土动力学发展的基础。对于土
在动荷载作用下变形强度发展的规律以及表征这些特性的基本指
标，都必须通过室内和现场的动力测试来获取。 土动力特性的试验要求根据一定的试验方案，先在一定的试样容
图3.13是我国QDY系列电液伺服阀的一种形式。在图中永磁产生 的磁通功Φp由上向下，而由控制线圈电流产生的磁通Φc在磁隙b、 c处与Φp同向，在磁隙a、d处与Φp反向，这就使得衔铁作一逆时针 角位移，使在喷嘴档板处的右间隙减小，而左间隙增大，引起油压 P2>P1 ，推动滑阀左移，同时带动钢球、反馈杆、衔铁组件顺时针 转动，直至档板、衔铁组件上的诸力达到平衡为止。若电流方向改 变，则上述运动过程相反，滑阀往复运动使负载也作循环变化，从 而将动力作用也施加到试件上。
岩土工程师专业辅导知识讲解：室内土动力学试验
室内⼟动⼒学试验 地基基础抗震研究有时需要测定⼟的动⼒学指标，如动强度、模量、阻尼等。
测定⽅法不 同，所得结果有时会相差很⼤，因此，有必要对试验中的关键条件或步骤提出规定或要求，以保证获得⽐较可靠的、基本⼀致的试验结果。
1 仪器和试样制备 进⾏⼟动⼒学试验的设备主要有：动三轴仪、动剪切仪、共振（⾃振）柱仪等。
动三轴仪可⽤以测量⼟的动强度、动压缩模量和阻尼⽐、抗液化强度以及震陷参数等；可 以采⽤电磁激振式、油压式或⽓压式振动三轴仪，⼀般情况下，只需单向振动即可；固结围压⼒宜⼤于500kPa，固结偏压⼒宜⼤于1500kPa；动荷载范围宜为1．0～200kPa；动应变范围宜为10－4～10－1；静应变超过20%；振动波形通常采⽤正弦波，但也应具备产⽣三⾓ 波、矩形波等的能⼒；振动频率范围为0～100Hz；具有完善的使试件饱和的管路系统，允许最 ⼤反压⼒不宜低于300kPa，且能制备脱⽓⽔和配有CO2⽓罐；应采⽤⾃动记录系统，若配有微 机控制则更为理想，⾃动记录内容应有动应⼒、动应变和孔隙⽔压⼒随时间（或振动次数）的变 化过程等。
动剪切仪可⽤以测定动剪变模量、阻尼⽐和动强度等动⼒指标，有振动台、电磁激振、油压式等各种加动荷⽅式；法向固结压⼒宜⼤于500kPa；固结围压⼒宜⼤于300kPa；初始剪应⼒宜⼤于100kPa；动剪应⼒范围宜为200kPa；动应变范围宜为10－6～2×10－2；振动波形为正弦波；振动频率范围0～100Hz；应特别注意试件与底座和上加压盖之间的密封，严防由于超孔隙⽔压⼒增加，致使密封失效的现象出现。
共振（⾃振）柱仪可⽤以测定⼟的动剪切模量和阻尼⽐，⽬前多为电磁激振式，固结围 压⼒宜⼤于500kPa；剪应变测量范围宜为10－6～10－3；振动频率测量宜为0～100Hz。
加偏压和施加反压等技术，在共振柱仪上⾄今尚未获得完全成功，使⽤时需加⼩⼼。
原状⼟试样在试验室内的制备与静⼒试验时相同，利⽤削⼟器⼩⼼切削成给定尺⼨的试 样，应尽可能地减少扰动，特别是对原状粉⼟和淤泥质软⼟。
《土动力学测试》课件
案例三
总结词
核电站建设项目的土动力学数值模拟
详细描述
该案例介绍了某核电站建设项目的土 动力学数值模拟分析，通过建立数值 模型，模拟核电站周围土体的动力响 应和稳定性，为核电站的安全建设和 运营提供技术支持。
CHAPTER 06
土动力学测试的未来发展与 挑战
新型测试设备与技术的发展趋势
智能化测试设备
感谢您的观看
土动力学在土木工程、地震工程、交 通工程等领域具有重要意义，是保障 工程安全的重要基础。
土动力学的研究内容与目的
研究土的动力特性，包括土的动 剪切模量、阻尼比、动强度等。
研究土的动力响应，如地震、车 辆等动荷载作用下土体的位移、
应力、应变等。
研究土的液化、震陷等现象，提 出相应的防治措施。
土动力学的应用领域
《土动力学测试》 PPT课件
目 录
• 土动力学概述 • 土动力学测试方法 • 土的动力学特性 • 土动力学测试设备与技术 • 土动力学测试案例分析 • 土动力学测试的未来发展与挑战
CHAPTER 01
土动力学概述
土动力学的定义与重要性
土动力学是研究土体在动荷载（如地 震、波浪、车辆等）作用下的应力、 应变、强度和稳定性等特性的学科。
地震工程
研究地震作用下土体的稳定性 ，预测地震造成的土体震陷和
液化。
交通工程
研究车辆荷载作用下土体的动 力响应，评估道路和桥梁的安 全性。
ห้องสมุดไป่ตู้水利工程
研究波浪、水流等动荷载作用 下土体的稳定性，设计合理的 防波堤、水坝等工程结构。
核废料处理
研究核废料处理设施周围土体 的动力响应，确保核废料处理
设施的安全性。
土的动剪切模量
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
速度值
跨孔法可量测小应变时波的衰减。 在距振源不同距离r处振幅的变化：
Ar
A0
1 ear r
a－衰减系数；
设距离振源r1和r2两个测点的振幅 分别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：
(3)以深度z为纵坐标，以校正后的时间t为 横坐标，绘制时距曲线图。
(4)结合实际地层变化并根据时距曲线上具 有不同斜率段划分波速层。每一折线段 斜率的倒数即为此段所在区间地层的波 速。
第一层波速 第i层波速：
得到如下波速计算公式： 当d较小而测点较深时，
折射法试验
在地下传播的弹性波达到两层性质 和密度不同土层的界面时，就要发生折 射和反射，设弹性波在这两土层中传播 的速度分别为v1和v2，在界面的入射角与 反射角为1，折射角为 2，入射角与折 射角之间关系为
a ln[ A1
r1
/
A 2
r2 ]
r2 r1
3.3.2 动力旁压试验
(1)波速试验； (2)地脉动试验； (3)激振法试验； (4)循环荷载板试验； (5)静力触探试验； (6)标准贯入试验； (7)动力旁压试验； (8)原型观测； (9)振动衰减试验;
试验方法 弹性模量 剪切模量
折射法
阻尼比
衰减系数
液化剪应 力
反射法
表面波速
法
钻孔波速
法
动力旁压
试验
标准贯入
试验
• 当v=0.25时，瑞利波辐射振源的能量占
67％，绝大部分是在深度为一个瑞利波 长的土层内传播的。因此，可以用表面 波速法试验确定剪切波波速。
• 稳态激振 • 瞬态激振
稳态激振
根据激振频率f和实测波长R，按下 式计算R波波速vR
瞬态激振（SASW法）
利用一次地面冲击下两检波器的
多频信号进行频谱分析(简称SASW— spectral Analysis of Surface Wave),确定 相位差与频率的关系，由此得R波弥散曲 线。
当折射角 2 ＝90‘时，折射线与界面 平行，这时的入射角1称为临界入射角
反射法试验
反射法试验是用弹性波反射的原理， 在地面上设振源，在距振源不同的距离 处设拾振器，测反射波到达的时间，推 算波速。反射法能用于土层厚度大于 100m的勘查。
t 1 x2 4z2 v
折射波法和反射波法成果应用
• 三个钻孔布置在一条直线上； • 钻孔间距：土层3-5米，岩石8-10m； • 钻孔直径：保证振源和检波器在孔中顺
利上下移动；
• 钻孔深度：>10m； • 按振源不同，有两种测试方法：采用剪
切波锤的测试方法，采用标贯的测试方 法。
数据处理
跨孔法一般按下列步骤计算波速值：
(1)利用竖向传感器的波形记录，确定在每一测试 深度S波到达每个接收孔的初至时间ts1、ts2。 (2)利用水平传感器的波形记录，确定在每一测试
3.3.1 波速法
• 波速试验一般包括钻孔波速法、表面波
法；
• 测定地基中P波(压缩波)、S波(剪切波)和
R波(瑞利波)的速度；
作用:(1)可计算地基在小应变幅时的动弹性模量 正、动剪切模量G、动泊松比，，并由振动系 统可求得刚度K和阻尼比D；
(2)可进行场地土类型划分、土层的地震反应分析、 地基固有周期的计算、饱和土层液化势的评价；
用锤击地面产生多种频率成分组成 的瑞利波向四周传播，在振源附近设置 两个拾振器得到相频曲线，得到这两个 测点在各种频率成分时的相位差
设任一频率f时两点之的相位差为，
两点之间瑞利波传播的时间为：
t / 2 f
地面上两点的距离为r2－r1，可以得 到相速度和相应的波长。
vr
r2
r1 t
Lr vr / f
A2 r1 ea(r 2r1) A1 r2 a ln[ A1r1 / A 2 r2 ]
r2 r1
工程上常用阻尼比D表示材料阻尼，与衰 减系数的关系为：
D av
2 f
D ln[时间
下孔法
每层土设两个以上测点
数据处理 方法1： 将波传播历时t0换算成垂直下行至测点的 历时t，
• 计算地基刚度和阻尼比
划分场地土类型
计算场地卓越周期T
表面波速法
瑞利波：表面波，瑞利波从表面的振源向
四周传播，引起地面上竖直的和水平的两
种质点运动，但在地面以下很快消逝。瑞
利波波速vr
vr ＝k vs
• K值与泊松比有关，
v=0.25,k=0.919;v=0.3,k=0.928;
v=0.40, k=0.942;v=0.5,k=0.955;
3.3 原位动力测试
按其使用目的可分为三类： (1)土的动力参数测定，例如小应变幅下土的弹 性参数及土体中波的传播速度等； (2)土体的动力反应试验，例如振动衰减试验等； (3)土体结构受振条件下的原型观测，例如各种 动力作用下土体振动性状的实际观测等。
• 按其测试条件又可分为三类。 (1)原位试验； (2)现场模拟试验； (3)原型观测。
(3)在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场 地土层物理学参数；
(4)在工程检测中，评价地基基础加固效果和工程 质量；
(5)解决基岩起伏、松散覆盖土层厚度以及查明断 裂构造带位置等。
• 钻孔法包括上孔法、下孔法和跨孔法。
• 表面波法、折射法和反射法统称为表面 法
跨孔法 跨孔法主要测定地层中传播的S波。
• 由上式绘制z—t关系曲线(称垂直时距曲 线)。时距曲线上一点的切线在t轴的斜率 (dz／dt)就是相应深度地层的波速。
(1)由水平、垂直检波器的记录，分别得到 S波、P波从振源到每一测试深度的时间 to(s)、to(p)。
(2)按上式对每一深度测得时间作斜距校正， 将to(s)、to(p)依次替代式中to；
衰减特性测试 在距振源不同距离r处振幅的变化
Ar A0
1 ear r
Ar－距离振源r处的振幅 A0－谐振振源处的振幅 a－衰减系数
1 －波动能量逸散的阻尼， ear 材料阻尼
r
设距离振源r1和r2两个测点的振幅分 别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：
A2 A1
r e 1 a(r 2r1) r2