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。

各种土的阻尼比都随着剪应变的增加而增加。

3.土的剪切波速
土的剪切波速是指剪切波在土中的传播速度。

由于土的剪切波速与土的物
理力学特性指标密切相关，也是比较重要的参数之一。

土的动剪切模量阻尼比主要用于土性分析、场地反应分析、地震区划分、
结构地基共同作用分析等。

土的剪切波速主要用于场地类别的判别,求算土的动剪切模量、土性分析、液化判别等。

9.5.2影响土的动剪切模量与阻尼特性的主要因素
(1)动应变幅值各类土的动模量和阻尼比受动应变幅值的影响较大，一般是随着动应变幅值的增大,动模量降低，阻尼比增高。

(2)平均有效应力研究表明,在大应变范围内,土的动剪切模量与土的平均有效应力的幂函数成线性关系。

各类土的动剪切模量都随试样的平均有效应力的
加大而增高。

这种现象在野外的表现就是动模量都随土层埋深的加大而增高。

(3)土的静力性质土的一些静力物理力学性质，如粘性土压缩模量、孔隙比和饱和度以及砂土的相对密度都对动模量有一定影响。

各类土的应力历史或超
固结比对动力特性也有一定的影响。

(4)振动次数与频率动荷载的循环次数和强迫频率也对动模量产生一定影响。

一般说来,影响动剪切模量的因素都会影响阻尼特性，使动模量降低的因素常常使阻尼常数提高，反之亦然。

思考题与习题
9-1为什么粘性土和砾石土一般难以发生液化?
9-2什么是砂土的液化?砂土液化的机理是什么?有哪些因素影响了砂土液化，是如何影响的?液化的危害主要来自于什么?
9-3判别砂土液化有哪些方法，各自是如何判断的?
9-4防治砂土液化的常用工程措施有那些?液化等级如何划分?不同液化等
级采取的抗液化措施有何不同?
9-5为什么说有时建筑物基础也可以放在未经处理的液化土层上?
9-6土体的动力荷载有哪些主要类型?各有哪些特点?
9-7土体的动力特性参数分哪几类?各有哪些参数?
9-8土体动力反应一般分为几个阶段?为什么要做如此区分，有何实际工程意义?
9-9什么是土体动强度?动荷载是如何影响土体的动强度的?
9-10什么是土体的滞回曲线?什么是土体的骨架曲线?他们的物理意义如何?在工程中有何实际运用?
9-11某住宅地基表层为杂填土,层厚h1=1.5m;第2层为粉土，在深度3.5m 处，N=8，层厚h2=4.5m;第3为粉砂,在深度8.0米,N=9,层厚h3=3.2m;第4层为细砂，在深度11.0m处，N=15，层厚h4=5.4m;第5层为卵石，层厚h5=4.8m;地下水位深度为2.2m。

抗震设防烈度为8度。

试判断地基是否会发生液化。