吉林大学：《土质学与土力学》课程电子教案（PPT课件）第11章 土的基本动力特性

第11章土的基本动力特性 11.1 概述 许多工程问题和土的动荷载有关，一般的处理是做某些变通，以 适当的方式将动荷载转化或量化为静荷载来分析和考虑。 土动力学问题研究内容归类 1应变问题： 小应变问题不可忽视 2静力和动力加载条件的差异 重视加载速度和重复加载效应 3土的变形特性与剪应变的相关性 应变大小决定是否残生加载速度效应 土质学与土力学 44-1 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—1 吉林大学建设工程学院 许多工程问题和土的动荷载有关，一般的处理是做某些变通，以 适当的方式将动荷载转化或量化为静荷载来分析和考虑。 11.1 概述 土动力学问题研究内容归类 1 应变问题： 小应变问题不可忽视 2 静力和动力加载条件的差异 重视加载速度和重复加载效应 3 土的变形特性与剪应变的相关性 应变大小决定是否残生加载速度效应

第11章土的基本动力特性 加荷时间 10-310-210-11.0 1010210-100 1.010102(min) 动力问题 静力问题 1.0 墨 土的动力问题分类 土质学与土力学 44-2 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—2 吉林大学建设工程学院 土的动力问题分类

第11章土的基本动力特性 应变大小 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 现象 波的传播，振动 裂缝，差异，沉降 滑动，击实，液化 力学特征 弹性 弹、塑性 破坏 重复加载效应 加载速度效应 力学性能常数 剪切模量，泊松比，阻尼 内孝擦角，黏聚力 地震波法 猴 原位振动试验 重复加载试验 波速试验，精密 共振柱试验，精密 验 重复加载试验 土的性能随剪应变的变化 土质学与土力学 44-3 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—3 吉林大学建设工程学院 土的性能随剪应变的变化

第11章土的基本动力特性 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 WoP 含水量Wp 粘性土的击实曲线 土质学与土力学 44-4 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—4 吉林大学建设工程学院 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 粘性土的击实曲线

第11章土的基本动力特性 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 击数 40 从压实曲线中看出，压实功 30 饱和线 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 公 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 土质学与土力学 44-5 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—5 吉林大学建设工程学院 压实功能：指压实单位体积土所消耗的能量，可用下式表达： V WdNn E = 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

第11章土的基本动力特性 填土的合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D控制，定义为： D,=1 填土千密度p。 室内标准功能击实的最大干密度P4m 土质学与土力学 44-6 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—6 吉林大学建设工程学院 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： d max d Dr   室内标准功能击实的最大干密度 填土干密度 =

第11章土的基本动力特性 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。 土质学与土力学 44-7 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—7 吉林大学建设工程学院 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

第11章土的基本动力特性 【例题11-1】某土料场土料的分类为低液限黏土(CL),天然含水量w=21%,土 粒相对密度d,=2.70。室内标准功能压实试验得到最大干密度pumx=l.85g/cm3。设计 中取压实度D,=95%宜，并要求压实后土的饱和度S,≤0.9。问该土料的天然含水量是 否适于填筑？碾压时土料的含水量应控制为多大？ 解：(1)求压实后土的孔隙比： 由式(11-3)，填土的干密度为 pa=pmx×D.=1.85×0.95=1.76g/cm3 则压实后土的孔隙比为 e=d0m/pd-1=2.70×1.0/1.76-1=0.534 假设土粒的体积为V,=1cm3,则 孔隙的体积为 V,=eV,=0.534×1=0.534cm 土粒的质量为 m,=d,Vpm1=2.70×1.01.0=2.7g 土质学与土力学 44-8 吉林大学建设工程学院

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第11章土的基本动力特性 m,=dVpd=2.70×1.0×1.0=2.7g (2)求碾压含水量： 根据题意，按饱和度S,≤0.9控制含水量。因此，水的体积为 Vm=S,V,=0.9×0.534=0.48cm3 则水的质量为 miw=owV=0.48g 因此，填土的含水量为 w=mw/m,=0.48/2.7=17.8%<21% 即辗压时土料的含水量应控制在18%左右。料场土的含水量超过3%以上，不太适宜直接 填筑，最好进行翻晒处理。 土质学与土力学 44-9 吉林大学建设工程学院

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第11章土的基本动力特性 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 快速加载 V 静载 时间 时间 (a) (6 W AA 时间 时间 (c) (d) ()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 土质学与土力学 44-10 吉林大学建设工程学院

土质学与土力学 44—10 吉林大学建设工程学院 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