2.7土的动力特性

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。

土结构性的剪切波速表征及对动力特性的影响一、本文概述土的结构性是指土颗粒之间的排列方式、连接方式以及由此产生的整体力学特性。

在土动力学中，剪切波速是描述土体在剪切应力作用下波动传播速度的重要参数，它与土的结构性密切相关。

剪切波速不仅影响土体的变形特性，还是评价地基稳定性、地震波传播、地下工程安全等多个领域的关键指标。

研究土结构性的剪切波速表征及其对动力特性的影响，对于深入理解土的力学行为、提高工程安全性和优化工程设计具有重要意义。

本文旨在通过理论分析和实验研究，探讨土结构性的剪切波速表征方法及其对动力特性的影响。

我们将介绍土结构性的基本概念和剪切波速的定义及测量方法。

通过室内试验和现场测试，分析不同土样在剪切波速方面的差异性，以及土结构性对剪切波速的影响机制。

接着，我们将讨论剪切波速与土的动力特性之间的关系，包括土的阻尼比、刚度等。

结合工程实例，评估剪切波速在工程实践中的应用价值，并提出相应的建议和展望。

通过本文的研究，我们期望能够为土木工程领域的学者和工程师提供关于土结构性的剪切波速表征及其对动力特性影响的深入理解，为未来的工程实践提供理论支持和指导。

二、土结构性的剪切波速表征土的结构性是指土颗粒之间的排列方式、连接方式以及颗粒间的相互作用力等特性，这些特性对土的力学行为，包括剪切波速的传播特性，具有重要影响。

剪切波速，即剪切波在介质中传播的速度，是反映介质动力特性的重要参数，尤其在地震工程、岩土工程以及波动分析等领域中，具有广泛的应用。

在土的结构性研究中，剪切波速的表征是一个关键问题。

通常，剪切波速可以通过多种方式进行测量和表征，包括野外原位测试、室内试验以及数值模拟等。

野外原位测试如跨孔波速测试、面波测试等，可以直接获取实际工程场地中土的剪切波速，对于理解土的结构性和动力特性具有重要意义。

室内试验则可以通过控制试验条件，模拟不同结构性土的剪切波速特性，从而更深入地研究土的结构性对剪切波速的影响。

土力学知识点总结PDF土力学是土木工程领域中的一个重要分支，它研究土体物理性质、力学性质和变形规律等内容。

土力学知识的掌握对于土木工程的设计、施工和管理具有重要意义。

本文将对土力学的相关知识进行总结，包括土体力学性质、土体压缩、土体强度等内容。

一、土体力学性质1. 土的物理性质：土体的物理性质包括密度、孔隙度、含水率等指标。

其中密度是土体的质量和体积之比，孔隙度是土体含水空隙的体积占总体积的比重，含水率是土体中水分的质量占总质量的比值。

2. 土的力学性质：土的力学性质包括固体土体和饱和土体的力学性质。

固体土体的力学性质由其颗粒间的摩擦力和粘聚力决定，而饱和土体的力学性质受到孔隙水的影响。

3. 土的变形规律：土体在外力作用下会发生变形，其变形规律可以用黏弹性理论进行描述。

土体的压缩变形和剪切变形是土体力学研究的重要内容。

二、土体压缩1. 土体压缩的原因：土体在受到外力作用时会发生压缩变形，其原因主要包括土颗粒间的调配和孔隙水的排出。

2. 土体压缩指标：土体压缩的指标包括压缩系数和压缩模量。

压缩系数表示单位压力下土体的体积变化量与初始体积的比值，压缩模量表示单位压力下土体的应变与应力之比。

3. 土体压缩计算：土体压缩的计算可以采用理论模型和实测数据相结合的方法。

一般通过试验和实测数据来确定土体的压缩系数和压缩模量，然后进行压缩计算。

三、土体强度1. 土体的强度指标：土体的强度指标包括内摩擦角和粘聚力。

内摩擦角是土体颗粒之间的摩擦阻力，粘聚力是土体颗粒间粘聚的力量。

2. 土体强度计算：土体的强度计算可以采用摩擦角和粘聚力的理论模型，通过实验和实测数据来确定土体的强度指标，然后进行强度计算。

4. 土体的抗剪强度：土体在受到剪切应力作用时会发生剪切破坏，其抗剪强度是土体的重要力学性质。

抗剪强度通过直剪试验来确定，它是土体强度的重要指标之一。

四、土体稳定性分析1. 土体的稳定性分析：土体在承受外部荷载作用下可能发生破坏，其稳定性分析是土力学研究的重要内容。

土的动力性质正文动力作用下的土的力学性能。

当土的应变（纵向应变或剪应变）在10-6～10-4范围（如由于动力机器基础、车辆行驶等所引起的振动）时，土显示出近似弹性的特性；当应变在10-4～10-2范围（如打桩、中等程度的地震等所引起的振动）时，土具有弹塑性的特性；当应变达到百分之几的量级（如0.02～0.05）时，土将发生振动压密、破坏、液化等现象。

因此，土的主要动力特性通常以10-4的应变值作为大、小应变的界限值。

在小应变幅情况下，主要是研究土的动剪切模量和阻尼；在大应变幅情况下则主要研究土的振动压密和动强度问题；而振动液化则是特殊条件下的动强度问题。

所以，土的动力性质主要是指动剪切模量、阻尼、振动压密、动强度和液化（见砂土液化）等五个方面。

土的动剪切模量小应变幅的动剪切模量常用野外波速法和室内共振柱试验测定，也可用经验公式估算。

波速法根据所测得的从振源到拾振器之间的距离和剪切波（或压缩波）到达拾振器所需要的时间来计算剪切波波速v s，则得：(1)式中G d为土的动剪切模量；ρ为土的质量密度。

波速法按其激振和接收方式的不同，有表面波波速法、上孔法、下孔法和跨孔法（两个或更多个钻孔）等，以后者用得较多（见工程地球物理勘探）。

共振柱法在实心或空心的圆柱形土样上施加纵向振动或扭转振动，并逐级增大驱动频率，直到试样发生共振为止。

根据一端固定、一端自由的端部条件，并忽视端部激振器的质量，可得G d＝16f2l2γ/ɡ(2)式中f为扭转振动时的共振频率；l为试样的高度；γ为土的容重；ɡ为重力加速度。

影响土的动剪切模量的变量有剪应变幅、有效平均主应力、孔隙比、颗粒特征、土的结构、应力历史、振动频率、饱和度和温度等，其中有几个变量是相互联系的（如土的孔隙比、结构和颗粒特征）。

对小应变幅动剪切模量，剪应变幅的影响可以忽略。

对于净砂，在小剪应变幅（小于10-5）的情况下,动剪切模量主要是孔隙比和有效平均主应力的函数。