土的动力特性测试共40页文档
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。
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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
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土动力学
试件号 1、5 4、7 试件号 1、7 4、5
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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
土的动力特征参数
土的动力特征参数土的动力特征参数2010-04-1809:399.5.1土的主要动力特征参数在实际应用中需要用某种数学的或物理的模型来描述土在动荷载作用下应力应变关系，这就是动力特征参数。
土的动力特征参数一般分为两类。
一类是与土的抗震稳定性直接有关的参数，如动强度、液化特性、震陷性质等;另一类是土作为地震波传播介质时表现出来的性质，也就是土层动力反应分析中使用的参数，如剪切波速、动模量(动弹性模量或动剪切模量)、阻尼特性(阻尼比或衰减系数)、振动条件下的体积模量和泊松比等。
其中动剪切模量和阻尼比是表征土的动力特征的两个很重要的参数。
1.土的动剪切模量动剪切模量Gd是指产生单位动剪应变时所需要的动剪应力，即动剪应力与动剪应变之比值，按下式计算:(9-5)动剪切模量Gd可由滞回曲线顶点与原点的直线的斜率表示。
由骨架曲线可知,随着或的增大，Gd越来越小，即土的动剪切模量随着动应力或动应变的增大而减小。
2.土的阻尼比土的阻尼比是指阻尼系数与临界阻尼系数的比值。
阻尼比是衡量吸收振动能量的尺度。
土体作为一个振动体系，其质点在运动过程中由于粘滞摩擦作用而有一定能量的损失，这种现象称为阻尼，也称粘滞阻尼。
在自由振动中，阻尼表现为质点的振幅随振次而逐渐衰减。
在强迫振动中，则表现为应变滞后于应力而形成滞回圈。
由物理学可知，非弹性体对振动波的传播有阻尼作用，这种阻尼力作用与振动的速度成正比关系，比例系数即为阻尼系数，使非弹性体产生振动过渡到不产生振动时的阻尼系数，称为临界阻尼系数。
地基或土工结构物振动时，阻尼有两类，一类是逸散阻尼，由于土体中积蓄的振动能量以表面波或体波(包含剪切波和压缩波)向四周和下方扩散而产生的;另一类是材料阻尼,由于土粒间摩擦和孔隙中水与气体的粘滞性引起。
在用有限元分析地震影响时,由于已经考虑了振动能量的扩散,故仅采用材料阻尼。
无粘性土的阻尼比受有效应力的影响明显,粘性土的阻尼比随着塑性指数的增加而降低，随着时间增长而降低。
第十一章：土的动力特性
• 影响土的压实性的因素
• 含水量的影响
• 对同一种土料，分别在不同的 含水率下，用同一击数将他们分 层击实，测定土样的含水率和密 度，然后以含水率为横坐标，干 密度为纵坐标，绘制击实曲线； • 从图中可以看出，当含水率较 小时，土的干密度随着含水率的 增加而增大，而当干密度增加到 某一值后，含水率继续增加反而 使干密度减小。干密度的这一最 大值称为该击数下的最大干密度 最大干密度， 最大干密度 此时对应的含水率称为最优含水 最优含水 率；
ρd λc = ρd max
• 在工程中，填土的质量标准常以压实度来控制。要求压 实度越接近于1，表明对压实质量的要求越高。根据工程 性质及填土的受力状况，所要求的压实度是不一样的； • 在工地上对压实度的检验，一般可用环刀法、灌砂（或 水）法、湿度密度仪法或核子密度仪法等来测定土的干密 度和含水量，具体选用哪种方法，可根据工地的实际情况 决定。
′ wop = wop (1− P ) + wab P 5 5
P5：粒径大于5mm土的质量百分比； GS5：粒径大于5mm土粒的饱和面干 比重； wab：粒径大于5mm土粒的吸着含水量
• 土的压实度
• 土的压实度或压实系数λc ：定义为工地压实时要求达到 的干密度ρd与室内击实试验所得到的最大干密度ρdmax之 比值，可由下式表示：
• 影响土的压实性的因素
• 粗粒含量的影响
由于击实仪尺寸的限制， 实际试验中可能剔除超出 粒径的部分，然后进行试 验。这样测得的最大干密 度和最有含水率与实际土 料在相同击实功能下的最 大干密度和最有含水率不 同。对于轻型击实试验， 可按右式修正。
′ ρd max =
1 1− P 5
ρd max
P − 5 ρwGs5
土动力学实验报告参考模板
目录试验1：单孔法（检层法）波速测试 (1)一、试验目的 (1)二、试验基本原理 (1)三、试验设备描述 (2)四、试验过程与步骤 (2)五、数据处理 (2)试验2：面波（瑞利波）波速测试 (9)一、试验目的 (9)二、试验基本原理 (9)三、试验设备描述 (9)四、试验过程与步骤 (9)五、数据处理 (10)试验3：反射波法测试桩的完整性 (13)一、试验目的 (13)二、试验基本原理 (13)三、试验设备描述 (13)四、试验过程与步骤 (13)五、数据处理 (14)参考文献 (16)试验1：单孔法（检层法）波速测试试验日期：2012年11月12日（第10周周一，7、8节课）试验地点：岩土楼后试验场一、试验目的测试各个土层的波速，为工程抗震设计和研究土的动力特性提供具体参数。
二、试验基本原理单孔法波速测试，是在一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。
首先根据勘察要求用钻机成孔，然后将钻孔检波器放至预定深度的测试点，并同时在孔口附近设置激震板，测出由激震板产生的波到孔中检波器所需的时间t ，就可以求得剪切波在土中的波速（本试验中，波速均为土层平均波速）。
试验示意图如图1-1所示。
图1-1 单孔法波速测试示意图波速计算公式为：s L v t= 式中，L 为波的行程，22L H R =+；H 为测试点深度；0.97m；180°的剪切波特性确定。
三、试验设备描述1、激震板。
一块长约3m，宽约0.3～0.4m，厚约0.1m的木板。
测试孔应位于木板长轴的中垂线上，距离为约1m，本试验中为0.97m。
木板与地面紧密接触，同时木板上应该有约500Kg的压重（本试验中是在木板上站7名同学作为压重）。
2、重锤。
用于敲击激震板两端，从而产生弹性波。
3、检波器及连接线。
检波器有两个，孔口检波器（单向检波器）用于采集木板下的激震波，而钻孔检波器（三分向检波器）应放至预定深度的测试点，用于接收波信号。
4、信号采集系统。
地基动力特性测试规范
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土的动力特性
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土的动力特性规律（二）————振动液化特性
• 稳态线的垂直位置主要受粒度的影响，斜率主要 受颗粒形状的影响。如果土所受的静剪应力超过 了稳态强度，土易发生流动液化，但循环液化可 以在静剪应力超过稳态强度的时候发生，也可以 在未超过稳态强度的时候发生，视静、动剪应力 大小间的情况而定。
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土的动力特性规律（二）————振动液化特性
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土的动力特性规律（二）————振动液化特性
• 四、流动结构与稳态线 • 流动结构：在发生大变形的情况下，土会得到一 种所谓的“流动结构”，处于常值剪应力、常值 有效应力、常值体积和常速度的流动状态。此时， 土的变形只依赖于密度并称之为稳态。 • 稳态时的土所具有的抗剪强度称为稳态剪切强度。 稳态剪切强度虽然一般很低，但却不会等于零。 如果将对应于此情况的密度e、法向有效应力 和 剪切强度τ 在e- -τ 的三维空间坐标内绘出，它 就会形成一条稳态强度线。将其绘于 e log 3c平 面内时，可以得到一条直线并称之为稳态线。
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土的动力特性规律（二）————振动液化特性
• （3）动荷载作用的持续时间对砂土液化的发展具 有极大的影响。如振动的时间很长，幅值并不很 大的动荷载也可能引起土的液化。 • （4）对于振动作用的方向，试验表明，振动方向 接近土的内摩擦角时抗剪强度最低。 • 4.排水条件 • 排水条件是指土层的透水程度、排水路径、及排 渗边界条件。 • 当在多层地基中有可液化土层存在时，其他土层 对可液化土层的影响主要表现在排渗能力（透水 程度和实际厚度）和层位结构（不同液化势组成 的土层）两个方面。
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土的动力特性规律（二）————振动液化特性
• 振动液化的发生和发展必须同时具备的两个基本 条件： • 1.振动作用足以使土体的结构发生破坏（即振动 荷载较大或砂土的结构强度较小），这是土中产 生动孔压的先决条件； • 2.在土体结构发生破坏后，土粒发生移动的趋势 不是松胀而是压密，这是使动孔压迅速大幅增长 的充分条件。 • 所以说疏松的饱和砂土比密实砂土容易发生振动 液化。（结构不易破坏、孔压下降）
土力学(董建华)PPT7 土的动力特性
Kc=2 Nf=10
d
② ①
cd
3
d0
1
d0
线
f
①
以无粘性土为例，其安 全系数为： FS=
f
1
=
0
3
f
②
3
3
1
2 2
1f - 3 cos 1 - 3 cos
K cf - 1 1f - 3 = = Kc -1 1 - 3
N eq
n eqi = i 1
K
Nef ni = Nif i1
max
K
动应力d
eq=0.65max
时间 t
(a)
d eq i
Nef Nd Nf Nmax=6
eq=0.65max
N
(b)
(c)
（2）地震的等价震次
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（平均值+标准差）
此处：等价震 次都是以震级 为依据而不是 以烈度为依据
P(t ) P0 ( t t0 )
式中：P0—冲击荷载的峰值； t ( ) —是描述冲击荷载形状的无因次时 t 间函数。
0
7.2.2 不规则荷载作用下土的动强度 荷载随时间的变化没有规律可循，即为 不规则荷载，如地震荷载。
工程上为简化计算，通常把不规则荷载简 化成等价的均匀周期荷载处理。 （1）不规则荷载的等价循环周数
7.3.3 土液化的主要影响因素 土液化的主要影响因素有： 土类的影响 土的初始密实度 土的初始固结压力 往复应力强度与往复次数
7.3.5 地基液化判别与防治 为了具体判定饱和砂土振动液化的可能 性，已经提出了一系列的方法，如临界孔 隙比法、振动稳定密度法、临界标贯击数 法、标准爆破沉降量法、抗液化剪应力法、 剪切波速法、综合指标法、静力触探法， 统计法和室内外试验综合法。他们的共同 特点是用对比促使液化方面和阻抗液化方 面的某种代表性物理量的相对大小的方法 做出液化可能性的判断。
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。
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1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非