《土动力学实验》

《土动力学》课程教学大纲课程编号：033027 学分：2.0 总学时：34+18（上机）大纲执笔人：杨德生大纲审核人：高彦斌本课程有配套实验课031157《土动力学实验》，0学分，13（0.75周）学时。

一、课程性质与目的《土动力学》是地质工程专业的专业课程，为必选课。

其主要教学目的为：让学生掌握土动力学基本理论（包括振动理论、波动理论）、土的动力特性、地震区的场地评价方法、砂土液化评价方法、动力基础设计方法、地基基础的抗震设计、地基土动力参数测试及桩基动力测试的基本理论及实验技能。

二、课程基本要求使学生掌握振动理论、波动理论的基本方法，了解土的动力特性，掌握地震区场地评价方法，了解砂土液化的基本概念及评价方法和处理措施，掌握基础振动分析方法并能够进行动力基础的设计，掌握地基基础的抗震强度验算方法以及抗震措施，掌握一些基本的实验方法如：地基土动力参数的测试、基础动力测试、桩基础动力检测等。

三、课程基本内容（一）绪论了解土动力学的必要性和重要性，了解土动力学的目的的要求，介绍土动力学的发展趋势。

（二）振动理论着重讲解质点振动理论及其在土动力学中的应用。

（三）波动理论讲授波在无限长度杆件、有限长度杆件中的传递理论及在弹性半空间体中的传递理论。

着重讲解利用波动理论推导共振柱法及桩基动力检测的基本公式，讲解共振柱法及桩基动力检测的实验过程及资料分析。

掌握共振柱法及桩基动力检测的基本实验技能。

（四）土的动力特性讲授土的动力特性及其非线性关系的基本理论，讲解室内实验（动三轴、共振柱试验）及野外试验（波速法）实验过程及资料分析方法。

掌握土的动力特性非线性关系的分析方法及野外试验（波速法）的基本实验技能。

（五）地震区的场地评价讲授地震区的场地评价的基本方法及场地地震反应分析法，简要介绍地震小区划分的基本要领及国内外的进展情况。

掌握地震区的场地评价的基本方法（包括场地的分类、液化场地判别的各种方法）。

（六）砂土液化讲授砂土液化的基本概念及分析评价方法，以及砂土液化的处理与防治。

岩土工程专业土动力学课件（非常完整）第一章绪论土动力学是研究各种动荷载作用下土的变形、强度特性及土体稳定性的一门学科。

一、动荷载的类型及特点有两类常见的动荷载：冲击荷载与振动荷载。

1.冲击荷载。

爆破、爆炸以及各种冲击引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在荷载的速率效应对土体强度与变形的影响。

2.振动荷载。

地震，波浪，交通，大型机器基础等引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在3个方面：（1）荷载的速率效应对土体强度与变形的影响（2）荷载循环次数的影响（疲劳）（3）荷载幅值的大小二、土动力学的研究任务探求动荷载作用下土体变形、强度变化的规律性，运用近代力学的原理，分析研究土工建筑物及建筑物地基在各种动力影响下的变形与破坏规律。

研究内容包括两大方面的内容：土的动力特性土的动力稳定性6个方面的研究问题，包括：（1）工程建筑中的各种动荷作用及其特点（2）土体中波的传播（3）土的动力特性：土的动强度、动变形、土的震动液化等。

（4）动荷载作用下的土体本构关系（土的动应力应变关系问题）（5）土动力特性测试方法与测试技术（6）动荷载作用下土体的稳定性，包括动荷作用下土与结构物的相互作用，地基承载力，土坡稳定性以及挡土墙的土压力。

三、土动力学发展阶段与发展趋势第1阶段（20世纪30年代）动力机器基础研究第2阶段（2次世界大战以后）冲击荷载作用下土的动力学问题研究第3阶段（20世纪60年代以后）振动荷载作用下土的动力学问题研究（地震、海洋、交通等）当前的主要发展趋势（4点）：（1）注重研究土体的动力失稳机理（2）进一步深化对土的动应力应变关系的研究（3）进一步深化土与结构物相互作用的研究，即利用更加真实的土动应力应变关系，将结构物与土体相互作用过程中的变形与破坏作为一个整体进行仿真计算分析。

（4）注重现场观测结构、模型试验结果、计算分析结果的相互印证研究第二章土的动力特性土的动力特性是指动荷载作用下土的动强度特性与土的动变形特性。

目录试验1：单孔法（检层法）波速测试 (1)一、试验目的 (1)二、试验基本原理 (1)三、试验设备描述 (2)四、试验过程与步骤 (2)五、数据处理 (2)试验2：面波（瑞利波）波速测试 (9)一、试验目的 (9)二、试验基本原理 (9)三、试验设备描述 (9)四、试验过程与步骤 (9)五、数据处理 (10)试验3：反射波法测试桩的完整性 (13)一、试验目的 (13)二、试验基本原理 (13)三、试验设备描述 (13)四、试验过程与步骤 (13)五、数据处理 (14)参考文献 (16)试验1：单孔法（检层法）波速测试试验日期：2012年11月12日（第10周周一，7、8节课）试验地点：岩土楼后试验场一、试验目的测试各个土层的波速，为工程抗震设计和研究土的动力特性提供具体参数。

二、试验基本原理单孔法波速测试，是在一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。

首先根据勘察要求用钻机成孔，然后将钻孔检波器放至预定深度的测试点，并同时在孔口附近设置激震板，测出由激震板产生的波到孔中检波器所需的时间t ，就可以求得剪切波在土中的波速（本试验中，波速均为土层平均波速）。

试验示意图如图1-1所示。

图1-1 单孔法波速测试示意图波速计算公式为：s L v t= 式中，L 为波的行程，22L H R =+；H 为测试点深度；0.97m；180°的剪切波特性确定。

三、试验设备描述1、激震板。

一块长约3m，宽约0.3～0.4m，厚约0.1m的木板。

测试孔应位于木板长轴的中垂线上，距离为约1m，本试验中为0.97m。

木板与地面紧密接触，同时木板上应该有约500Kg的压重（本试验中是在木板上站7名同学作为压重）。

2、重锤。

用于敲击激震板两端，从而产生弹性波。

3、检波器及连接线。

检波器有两个，孔口检波器（单向检波器）用于采集木板下的激震波，而钻孔检波器（三分向检波器）应放至预定深度的测试点，用于接收波信号。

4、信号采集系统。

土动力学实验报告实验报告：土动力学实验引言：土动力学是地震工程的一个重要研究领域，通过对土体在地震荷载作用下的变化和响应进行研究，可以为建筑设计和工程建设提供重要参考依据。

本实验旨在通过模拟地震环境下土体的动力特性，探究土体在地震荷载作用下的变形和破坏行为。

实验目的：1.了解土动力学的基本原理和概念2.学习使用土动力学仪器进行实验操作3.观察土体在地震荷载下的变形和破坏特性实验装置和方法：本实验使用了土动力学实验装置，包括振动模拟装置、土样容器、位移传感器等。

具体实验步骤如下：1.准备土样容器，将实验土样填充到容器中，并按照一定密实度加压。

2.将振动模拟装置固定在土样容器的一个侧面，调整振动模拟装置的频率和幅度。

3.连接位移传感器，测量土样容器在地震荷载下的位移变化。

4.启动振动模拟装置，进行模拟地震荷载下的振动实验。

5.记录土样容器的位移变化，并观察土样的变形和破坏特性。

实验结果：通过实验观察和数据记录，得到了以下实验结果：1.随着振动模拟装置振动频率的增加，土样容器的位移呈现出周期性变化。

在低频率下，土样容器的位移变化较小；而在高频率下，土样容器的位移变化较大。

2.随着振动模拟装置振动幅度的增加，土样容器的位移幅度也增加。

在小振幅下，土样容器的位移变化较小；而在大振幅下，土样容器的位移变化较大。

3.在地震荷载的作用下，土样容器发生了一定程度的变形和破坏。

土样容器上表面出现了裂缝和滑动现象，部分土样颗粒发生松动。

4.土样容器的变形和破坏行为受到土样的密实度和湿度等因素的影响。

密实度较高的土样容器在地震荷载下的变形和破坏较小；湿度较高的土样容器在地震荷载下的变形和破坏较大。

讨论与分析：通过实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：1.振动频率和振动幅度是影响土样容器位移变化的重要因素。

随着频率和振幅的增加，土样容器位移幅度增大，说明土样对地震荷载的响应较为敏感。

2.土样容器的变形和破坏行为与土样的密实度和湿度密切相关。