土力学第九章土的动力学特性讲义PPT(26页)

1、第五节 土的振动液化第六节 土的压实性 第九章 土的动力学特性 一、概述1、砂土的液化： 砂土（特别是饱和砂土）在动荷载作用下表现出类似液体性状而完全失去承载能力的现象。（f =0）第五节 土的振动液化 2、产生原因地震、波浪、车辆行驶、机器振动、打桩及爆破；其中地震引起的液化面积广、层深、危害最大。注：地震力作用下砂土的液化是工程抗震设计的重要内容之一。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

2、，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当上升的孔隙水压力等于全部上覆压力时，砂土f =0，处于悬浮状态，形成液化。结论：1、f =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

3、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

4、（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NNcr，说明砂土是可液化的，当NNcr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1520m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： （ds15） （15ds20） c粘粒含量百分率 ds饱和土的标准贯入点深度 dw地下水位深度四、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35m时可全部挖除 加固：常用人工加密、围封、桩基及盖重等 加密

5、：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）3研究目的：要获得最好的压实效果，必须

6、了解土的压实性与变化规律。二、土的压实原理1、实践表明：过湿的粘性土软弹现象，难以压实；过干的粘性土不能充分压实。 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d 干重度d定义： 单位体积中固体颗粒的重量。 压实土为 15.5 - 18.0 kN/m3。4、最优含水量op 在一定压实功能条件下，土最易于被压实，并能达到最大密实度时的含水量。三、击实试验-最优含水量op的测定三、击实试验-

7、最优含水量op的测定试验方法：将同一种土配制成 5 6 份含水量不同的试样；以同样的击实功对每份进行击实；测定各试样击实后的含水量，计算相应的d，绘制含水量与干重度的关系曲线，称为压实曲线；相应于dmax的含水量为最优含水量op。击实曲线四、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： 比较小时，选用夯实功能大的机具； 比较大时，选用夯实功能小的机具。1、含水量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：对主要受力层或重要工程中，压实系数要求接近于 1 ；次要工程可取得小些，具体规定应查相关规范。一般为0.93-0.97(地基处理规范)祝同学们期末取得好成绩本学期课程结束课程内容第一章 土