土在動(dòng)荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)

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1、第9章土在動(dòng)荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)MechanicPropertiesofSoilUnderDynamicLoads主要內(nèi)容本章重點(diǎn)：砂土振動(dòng)液化、防止砂土液化的工程措施概述砂土振動(dòng)液化防止砂土液化的工程措施反復(fù)荷載作用下土的強(qiáng)度和變形特征土動(dòng)力特征參數(shù)9.1概述LowerSanFernando大壩在1971年地震時(shí)地基液化造成大壩沉陷地震來臨的時(shí)候，在砂土地基上會(huì)發(fā)生什么?工程背景地基液化導(dǎo)致?lián)跬翂笸翂毫υ龃?地基失穩(wěn)1964Niigataearthquake,Japan地震造成的涌砂地震造成Showa大橋基礎(chǔ)移位,橋梁落臺(tái).sandboilAl

2、askaEarthquake19641964年阿拉斯加地震砂土液化造成砂質(zhì)邊坡失穩(wěn)AlaskaEarthquake1964路基下的薄粉砂層和透鏡體液化后造成粘土路基開裂SantaBarbaraEarthquakein1925粉質(zhì)砂土填筑的水庫大壩液化坍塌地震液化后的涌砂鐵路路基涌砂1989LomaPrietaearthquake,USA地震液化后的涌砂1989LomaPrietaearthquake,USA地震液化后的涌砂塞納河堤在地震液化后的沉陷1995Kobeearthquake,Japan地基液化對(duì)公路的損壞1995Kobeearthquak

3、e,Japan地基液化對(duì)公路的損壞9.1.1動(dòng)力荷載的類型及特點(diǎn)動(dòng)荷載的類型a）沖擊荷載b）不規(guī)則荷載c）周期荷載9.1.2動(dòng)力荷載對(duì)地基土體的影響1）土的強(qiáng)度降低；2）地基產(chǎn)生附加沉降；3）砂土與粉土的液化；4）粘性土產(chǎn)生蠕變。動(dòng)力荷載作用大小由于隨時(shí)間變化而發(fā)生改變，將對(duì)地基土體產(chǎn)生不同的效應(yīng)。如速率效應(yīng)與循環(huán)效應(yīng)等。在循環(huán)效應(yīng)的影響下，即使很小的應(yīng)變?nèi)阅芤鹜馏w的破壞，其根本原因在于土體的抗剪強(qiáng)度的降低。liquefaction9.2砂土振動(dòng)液化砂土液化：飽和粉細(xì)砂在動(dòng)力荷載作用下，U↑σˊ↓表現(xiàn)出類似液體性狀而完全失去承載力的現(xiàn)象。9.2.

4、1砂土液化概念與機(jī)理播放圓筒振動(dòng)試驗(yàn)裝置1--圓筒；2—土樣；3—振動(dòng)臺(tái)面；4—測(cè)壓管播放液化地基失穩(wěn)9.2.2影響砂土液化的主要因素土的類別土的初始密實(shí)度土的飽和度飽和度對(duì)液化的影響內(nèi)因方面土的初始應(yīng)力狀態(tài)往復(fù)應(yīng)力(地震)強(qiáng)度往復(fù)次數(shù)(地震歷時(shí))地下水位的變化圖9-5周圍壓力對(duì)某砂樣液化的影響a）初始液化b）20%的全幅應(yīng)變（土樣破壞）外因方面1471.5kpa491.2kpa98.1kpa往復(fù)應(yīng)力峰值(KPa)04008001600120010100100010000100000往復(fù)加荷次數(shù)N3s往復(fù)加荷次數(shù)N10000010000100010

5、010120016008004000往復(fù)應(yīng)力峰值(KPa)98.1kpa491.2kpa1471.5kpa3sa)b)9.2.3砂土液化的可能性判別1初步判別飽和砂土和飽和粉土（不含黃土）,符合下列條件之一時(shí)，可初步判別為不液化或可不考慮液化影響：1）地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）及以前，7、8度時(shí)可判別為不液化。2）粉土的粘粒（粒徑小于0.005的顆粒）含量百分率，7度、8度和9度分別不小于10、13和16時(shí)，可判別為不液化土。采用天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時(shí)，可不考慮液化的影響：式中各符號(hào)含義見教材25

6、6頁2公式判別《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)初步判別認(rèn)為需進(jìn)一步進(jìn)行液化判別時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法判別地面下15米深度范圍內(nèi)的液化；當(dāng)采用樁基礎(chǔ)或埋深大于5米的深基礎(chǔ)時(shí)，還應(yīng)判別15～20米范圍內(nèi)的液化。在地面下15～20米范圍內(nèi)在地面下15～20米范圍內(nèi)——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，應(yīng)按表9.1采用；——飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度（m）；dw——地下水位深，m——粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或?yàn)樯巴習(xí)r，應(yīng)采用3。當(dāng)發(fā)生液化9.3防止砂土液化的工程措施1)一般不宜將建筑基礎(chǔ)放在未經(jīng)處理的液化土層上可液化地基2)采用加

7、密法(如擠密、強(qiáng)夯、振沖等)或換土法加固液化土層振沖法壓密注漿擠密法強(qiáng)夯法振沖法3）基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)采用防止液化不均勻沉降的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施淺基礎(chǔ)梁進(jìn)行加強(qiáng)處理，在局部液化地基上起到架越作用。管道設(shè)計(jì)成柔性連接，能夠適應(yīng)液化造成的大變形4）在液化側(cè)向區(qū)域內(nèi)設(shè)抗液化措施9．4反復(fù)荷載下土的強(qiáng)度和變形特征9.4.1反復(fù)荷載下土的強(qiáng)度1．動(dòng)荷載加荷幅值對(duì)土動(dòng)強(qiáng)度的影響2．動(dòng)荷載加荷周數(shù)對(duì)土動(dòng)強(qiáng)度的影響3．靜力初始剪應(yīng)力對(duì)土動(dòng)強(qiáng)度的影響9.4.2土的動(dòng)力應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系簡(jiǎn)述1．動(dòng)載作用下的變形階段劃分（1）小應(yīng)變階段（2）中應(yīng)變階段（3）大應(yīng)變階段2．土的應(yīng)力應(yīng)變滯

8、回圈與骨架曲線9.5土的動(dòng)力特征參數(shù)9.5.1土的主要?jiǎng)恿μ卣鲄?shù)1．土的動(dòng)剪切模量2.土的阻尼比3．土的剪切波速9.5.