土的基本动力特性详解演示文稿

45]2
1 200
以剪切波速数表示的饱和砂土抗液化强度CRR
CRR
0.022(V sl )2 100
2.8( V
*
sl
1 V sl
1 V*
)
sl
饱和砂土抗液化安全系数FS
FS (CRR7.5 / CSR) MSF K K
《建筑抗震设计规范》的液化判别方法
当饱和砂土或粉土地基满足下式要求时，可判别为液化 N63.5 Ncr 在地面以下15m深度范围内
两种粘土的静动力试验结果
试验条件与结果 重度 含水量 饱和度
塑性指数 静粘聚力 内摩擦角 动粘聚力
cD/c
火山沉积粘土
13.3 110~140
85~90 30 20 17 48 2.4
火山沉积砂质粘土 火山沉积砂质粘土
18.7 22~23 82~84
18 28 14 52 1.86
19.0 20~21 82~84
粘性土的动强度及其影响因素 在三轴试验中，首先使土样固结，再在不排水条件下施加静轴向荷载， 等变形稳定后再加循环轴向荷载，在多次循环后达到破坏。
结论：循环反
复加载使土的 刚度降低。
加载时间对粘性土强度的影响
循环加载方式 土样45°面上的剪应力
循环强度比与初试应力比的关系
循环强度 比定义为土的 循环强度与土 的静强度之比 值
18 32 16 51 1.59
11.4 砂性土液化机理
模拟现场应力条件
砂性土液化机理
侧向变形有约束的扭转剪切试验：
由于侧向变形受到约束，不排水，故 整个试验过程中轴向和侧向应变始终 为零。
在往返加载过程中，有效侧 向应力和孔隙水压力持续增长直 到扭转剪应变突然增大，表明砂 土发生了软化。
砂土液化或循环软化
单向循环加 载、不同循 环次数试验 结果
不规则荷载试验的剪应力-残余应变的关系
循环强度与初始静剪应力的关系
剪应力-残余剪应变的关系
粘性土的动强度与静强度的关系
静动荷载下莫 尔圆和破坏包 络线的构造
动强度和动粘聚力的关系可 表述为
cD
/
c
1
(1
' 0
c
tan)( Df
/
f
1)
静动荷载试验得到的破坏包络线
粘性土的击实曲线
压实功能：指压实单位体积土所消耗的能量，可用下式表达：
E WdNn V
从压实曲线中看出，压实功 能越大，得到的最后含水量越 小，相应的干密度越大。
同一种土，最优含水量和最 大干密度并不是恒定不变的， 而是随着压密功能而变化的。
不同压实功能的击实曲线
填土的含水量和碾压标准的控制
含水量控制在最有含水量左右，以便获得最大的压实密度； 填土的压密标准，工程上采用压实度Dr控制，定义为：
如图，随着砂土相对 密度Dr的增加，抗液化 强度几乎线性地增加； 但当相对密度Dr超过 70%时，砂土的液化强 度急剧增加。
固结比对砂土抗液化的影响如下图。显然，固结比K0 越大，抗液化强越高。
而不同的K0值的试验数据与循环次数的关系曲线几乎是 一致的。
11.5 砂性土地基液化判别
地震液化初判图
粘性土的动强度
单阶段循环加荷试验
土样先在适当的围压下固结，然后在排水或不排水条件下施加 轴向应力。
多阶段循环加荷试验
若有效土样有限，则可采用多阶段循环荷载试验。
同样，土样先被固 结并施加一个初始静剪 应力和较小幅值的循环 剪应力系列；之后持续 增大循环剪应力系列， 可得到应力-应变曲线。
动剪应力-残余剪应变曲线与循环次数的关系：
我国有关抗震规范所用的液化判别基本上采用地质年代、粘粒含 量百分率、地下水位深度和土上覆非液化土层厚度等指标。
饱和砂土和粉土地基液化判别的经验方法
NCEER（美国国家地震工程中心）建议的方法
地震引起的等效循环应力比CSR
CSR
av
' v
0.65
am ax g
v ' v
rd
应力折减系数与深度的关系：
深度z 9.15m rd 1.0 0.00765z 深度9.15m z 23m rd 1.174 0.0267z 深度23m z 30m rd 0.757 0.00857z
以标准贯入击数表示的砂土抗液化强度CRR
CRR7.5
34
1 (N1)60
( N1 ) 60 135
50 [10 ( N1 ) 60
往返三轴试验中土中静应力和 循环应力的模拟
典型试验结果表明，随着往返轴向应力的施加，孔隙水压力逐渐 增长，最终达到初始围护压力，从而产生约5%的双幅轴向应变。这 样的状态称为初始液化。
在往返三轴试验中，通常把同样产生5%双幅轴向应变作为循 环软化或液化的标准。
砂性土的循环强度或抗液化强度
饱和砂土的抗液化 强度主要受初始围护 压力的大小，循环应 力幅值，循环应力往 返次数和砂土的相对 密度或孔隙比的影响。
Dr
填土干密度 d 室内标准功能击实的最 大干密度 d max
无粘性土的压实性
砂、砾石等无粘性土的 压实性也与含水量有关， 但不存在最优含水量问题。 一般在完全干燥或者充分 洒水饱和下容易压实达到 较大的干密度。
11.3 土的动强度和变形特征
动力试验的加荷方式：四种类型
(a)单调加荷 (b)单调-循环加荷 (c)循环-单调加荷 (d)单调增加循环加荷
侧面变形受约束的空心圆 柱土样侧向应力和累积孔
隙压力的变化
侧向变形无约束的扭转剪切试验：
不排水条件下施加往返扭转应 力，土样既可以发生竖向也可以 发生侧向变形。模拟饱和砂土存 在的倾斜地面斜坡、堤坝等。
侧向应力和累积孔隙压力的变化
循环软化或液化的定义：
在往返三轴试验的不同加载 阶段土样的应力状态如图，先 在均等固结压力下固结，然后 在不排水条件下施加轴向压力。
土的基本动力特性详解演示文 稿
优选土的基本动力特性
土的性能随剪应变的变化
11.2 土的压实性
压实的目的在于降低土的渗透性，提高其强度。
粘性土的压实性
土的压实性是通过击实试验进 行的，得到对应的一系列含水量 和干密度的关系并做出曲线。
最优含水量：最容易使土压 实且最容易达到最大密度时 对应的含水量称为土的最优 含水量wop
Ncr N0[0.9 0.1(ds dw )] 3 / c
在地面以下15 20m深度范围内
Ncr N0 (2.4 0.1ds ) 3 / c