土在动荷载作用下的力学性质

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第9章 土在动荷载作用下的力学性质,Mechanic Properties of Soil Under Dynamic Loads,主要内容,本章重点：,砂土振动液化、防止砂土液化的工程措施,概述,砂土振动液化,防止砂土液化的工程措施,反复荷载作用下土的强度和变形特征,土动力特征参数,9.1 概 述,Lower San Fernando 大坝在1971年地震时地基液化造成大坝沉陷,地震来临的时候，在砂土地基上会发生什么?,工程背景,地基液化导致挡土墙后土压力增大,地基失稳,1964 Niigata earthquake,Japan,地震造成的涌砂,地震造成Showa 大桥基础移位,桥梁落台.,sandboil,Alaska Earthquake 1964,1964年阿拉斯加地震砂土液化造成砂质边坡失稳,Alaska Earthquake 1964,路基下的薄粉砂层和透镜体液化后造成粘土路基开裂,Santa Barbara Earthquake in 1925,粉质砂土填筑的水库大坝液化坍塌,地震液化后的涌砂,铁路路基涌砂,1989 Loma Prieta earthquake,USA,地震液化后的涌砂,1989 Loma Prieta earthquake,USA,地震液化后的涌砂,塞纳河堤在地震液化后的沉陷,1995 Kobe earthquake,Japan,地基液化对公路的损坏,1995 Kobe earthquake,Japan,地基液化对公路的损坏,9.1.1 动力荷载的类型及特点,动荷载的类型,a）冲击荷载,b）不规则荷载,c）周期荷载,9.1.2 动力荷载对地基土体的影响,1）土的强度降低；,2）地基产生附加沉降；,3）砂土与粉土的液化；,4）粘性土产生蠕变。,动力荷载作用大小由于随时间变化而发生改变，将对地基土体产生不同的效应。如速率效应与循环效应等。在循环效应的影响下，即使很小的应变仍能引起土体的破坏，其根本原因在于土体的抗剪强度的降低。,liquefaction,9.2 砂土振动液化,砂土液化：,饱和粉细砂在动力荷载作用下，U表现出类似液体性状而完全失去承载力的现象。,9.2.1 砂土液化概念与机理,播放,圆筒振动试验装置,1-圆筒；2土样；3振动台面；4测压管,播放,液化地基失稳,9.2.2 影响砂土液化的主要因素,土的类别,土的初始密实度,土的饱和度,饱和度对液化的影响,内因方面,土的初始应力状态,往复应力(地震)强度,往复次数(地震历时),地下水位的变化,图9-5 周围压力对某砂样液化的影响,a）初始液化 b）20%的全幅应变（土样破坏）,外因方面,1471.5kpa,491.2kpa,98.1kpa,往复应力峰值(KPa),0,400,800,1600,1200,10,100,1000,10000,100000,往复加荷次数 N,3,s,往复加荷次数 N,100000,10000,1000,100,10,1200,1600,800,400,0,往复应力峰值(KPa),98.1kpa,491.2kpa,1471.5kpa,3,s,a),b),9.2.3 砂土液化的可能性判别,1 初步判别,饱和砂土和饱和粉土,（不含黄土）,符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响：,1）地质年代为第四纪晚更新世（,Q,3,）及以前，7、8度时可判别为不液化。,2）粉土的粘粒（粒径小于0.005的颗粒）含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10、13和16时，可判别为不液化土。,采用天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,，可不考虑液化的影响：,式中 各符号含义见教材256页,2 公式判别,建筑抗震设计规范规定：,当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下15米深度范围内的液化；当采用桩基础或埋深大于5米的深基础时，还应判别1520米范围内的液化。,在地面下1520米范围内,在地面下1520米范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值；,液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表9.1采用；,饱和土标准贯入点深度（m）；d,w,地下水位深，m,粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。,当,发生液化,9.3 防止砂土液化的工程措施,1)一般不宜将建筑基础放在未经处理的液化土层上,可液化地基,2)采用加密法(如挤密、强夯、振冲等)或换土法加固液化土层,振冲法,压密注浆,挤密法,强夯法,振冲法,3）基础及上部结构采用防止液化不均匀沉降的结构构造措施,浅基础梁进行加强处理，在局部液化地基上起到架越作用。,管道设计成柔性连接，能够适应液化造成的大变形,4）在液化侧向区域内设抗液化措施,94 反复荷载下土的强度和变形特征,9.4.1 反复荷载下土的强度,1动荷载加荷幅值对土动强度的影响,2动荷载加荷周数对土动强度的影响,3静力初始剪应力对土动强度的影响,9.4.2 土的动力应力应变关系简述,1动载作用下的变形阶段划分,（1）小应变阶段,（2）中应变阶段,（3）大应变阶段,2土的应力应变滞回圈与骨架曲线,9.5 土的动力特征参数,土的主要动力特征参数,1土的动剪切模量,2.土的阻尼比,3土的剪切波速,影响土的动剪切模量与阻尼特性的主要因素,THE END,