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1、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,第9章 土在动荷载作用下的力学性质Mechanic Prop,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,9.1 概 述Lower San Fernando 大坝,地基液化导致挡土墙后土压力增大,地基失稳,地基液
2、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,1964 Niigata earthquake, Japan,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 1964年阿拉,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,Alaska Earthquake 1964 路基,Santa Barbara Earthquake in 1
3、925,粉质砂土填筑的水库大坝液化坍塌,Santa Barbara Earthquake in 19,地震液化后的涌砂,地震液化后的涌砂,铁路路基涌砂,铁路路基涌砂,1989 Loma Prieta earthquake, USA,地震液化后的涌砂,1989 Loma Prieta earthquake, U,1989 Loma Prieta earthquake, USA,地震液化后的涌砂,1989 Loma Prieta earthquake, U,塞纳河堤在地震液化后的沉陷,塞纳河堤在地震液化后的沉陷,2019 Kobe earthquake, Japan,地基液化对公路的损坏,2019
4、 Kobe earthquake, Japan 地基,2019 Kobe earthquake, Japan,地基液化对公路的损坏,2019 Kobe earthquake, Japan 地基,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,9.1.1 动力荷载的类型及特点动荷载的类型 a）冲击荷载,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
5、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。,9.1.2 动力荷载对地基土体的影响1）土的强度降低； 2,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,liquefaction9.2 砂土振动液化砂土液化：饱和粉,播放,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,圆筒振动试验装置 1-圆筒； 2土样；3振动台面；4,液化地基失稳,液化地基失稳,土在动荷载作用下的力学性质课件,土在动荷载作用下的力学性质课件,9.2.2 影响砂土液化的主要
6、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,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,土的初始应力状态 往复应力(地震)强度 往复次数(地震历时),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（Q3）及以前，7、8度时可判别为不液化。2）粉土的粘粒（粒径小
7、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,9.2.3 砂土液化的可能性判别1 初步判别 饱和砂土和,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
8、按表9.1采用；饱和土标准贯入点深度（m）；dw 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。,2 公式判别 建筑抗震设计规范规定：当初步判别认为需进,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,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,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,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,挤密法,强夯法,挤密法强夯法,振冲法,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,3）基础及上部结构采用防止液化不均匀沉
9、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,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,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9.5.1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9.5.2影响土的动剪切模量与阻尼特性的主要因素,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,THE END,THE END,
