2.7 土的动力特性(压实特性)

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。

第十章 土的动力性质和压实性第一节 土在动荷载作用下的变形和强度特性一、作用于土体的动荷载和土中波车辆的行驶、风力、波浪、地震、爆炸以及机器的振动，都可能是作用在土体的动力荷载。

这类荷载的特点，一是荷载施加的瞬时性，二是荷载施加的反复性（加卸荷或者荷载变化方向）。

一般将加荷时间在10s 以上者都看做静力问题，10s 以下者则应视作动力问题。

反复荷载作用的周期往往短至几秒、几分之一秒乃至几十分之一秒，反复次数从几次、几十次乃至千万次。

由于这两个特点，在动力条件下考虑土的变形和强度问题时，往往都要考虑速度效应和循环（振次）效应。

考虑速度效应时，需要将加荷时间的长短换算成加荷速度或相应的应变速度，加荷速度的不同，土的反应也不同。

如图10-1所示，慢速加荷时，土的强度虽然低于快速加荷，但承受的应变范围较大。

循环（振次）效应是指土的力学特性受荷载循环次数的影响情况。

图10-2是说明振次效应的一个实例，土中f σ表示静力破坏强度，d σ为动应力幅值，s σ是在加动应力前对土样所施加的一个小于f σ的竖向静偏应力。

由图可见，振次愈少，土的动强度愈高。

随着动荷载反复作用，土的强度逐渐降低，当反复作用10次时，土样的动强度（s d σσ+）几乎与静强度f σ相同，在加大作用次数，动强度就会低于静强度。

所以，对于动荷载，除了必须考虑其幅值大小以外，尚应考虑其说包含的频率成分和反复作用的次数。

当汽车通过路面或火车通过轨道时，将动荷传到路基上，它们荷载的周期不规则，可从0.1s 到数分钟，其特点是反复多次加荷，而且循环次数很多，往往多达10³次以上。

因此必须从防止土体反复应变产生疲劳的角度考虑其性质变化。

地震荷载也是随机作用的动荷载，一般为0.2~1.0s 的周期作用，但次数不多。

位于土体表面、内部或者基岩的振源所引起的土单元体的动应力、动应变，将以波动的方式在土体中传播。

土中波的形式有以拉压应变为主的纵波、以剪应变为主的横波和主要发生在土体自由界面附近的表面波（瑞利波）。

团支部书记“背靠背”满意度测评表备注：1．请在“等次”栏中选择其中一项打“√”，多选或不选均为无效。

2．选择“不满意”类别的，需要选择具体分项或者填写其他具体原因，此栏可以多选或填写不满意操作流程（1）将票箱和测评表分别置于独立的投票区域和填写区域，如教室讲台、会场主席台等；（2）组织团员逐一到填写区域单独填写测评表，其他人员应远离填写区域；（3）团员将填好的测评表投入票箱后迅速离开投票区域；（4）工作人员抖动摇晃票箱，打乱票箱里的测评表投票顺序后再取出。

(5)由唱票进行唱票;(6)由记票员统计票数;(7)将统计表和测评表交由组织规干事处团支部“背靠背”满意度测评线下测评主持词（范本）（以集中测评为例）团员青年们：大家上午好！我是××团委×××。

按照××团委的统一部署，今天我代表××团委主持对××团支部的××同志进行“背靠背”满意度现场集中测评。

开展团支部书记“背靠背”满意度测评，是落实全面从严治党、从严治团要求，进一步加强团支部书记队伍建设的重要举措。

一是能够倒逼团支部书记增强服务意识，主动提升自身服务团员的工作能力。

二是能够进一步深化“团支部书记工作满不满意团员说了算”评价机制，让团员当主角，充分行使监督评价权。

为什么要“背靠背”呢？就是要确保每名团员真实表达自己的意愿，客观公正地对自己所在支部的书记进行评价。

按照相关规定，请工作人员清点参加测评的人数。

（工作人员清点后向主持人报告）本次测评应到团员××人，实到团员××人，符合测评工作要求（参评团员达到总数的三分之二及以上为有效），可以开展测评。

本次满意度测评共有以下议程：一是全体参会人员奏唱团歌；二是现场进行满意度测评；四是请××同志（同级党组织负责人或上级团委负责人，也可由主持人直接点评）进行点评。

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。

2、（1）、土的颗粒级配曲线：横坐标：土的粒径（mm），为对数坐标；纵坐标：小于某粒径的土粒质量百分数（%），常数指标。

（2）、.由曲线的形态可评定土颗粒大小的均匀程度。

曲线平缓则表示粒径大小相差悬殊，颗粒不均匀，级配良好；反之，颗粒均匀，级配不良。

3、工程中用不均匀系数CU和曲率系数CC来反映土颗粒级配的不均匀程度CU=d60/d10 ;CC=(d30)2/(d10×d60)d60------小于某粒径的土粒质量占土总质量60%的粒径，称限定粒径；d10-------小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称有效粒径；d30-------小于某粒径的土粒质量占土总质量30%的粒径，称中值粒径。

2.2.2土中水和气1．土中液态水分为结合水和自由水两大类。

2.土中气体：粗颗粒中常见与大气相连通的空气，它对土的工程性质影响不大；在细颗粒中则存在与大气隔绝的封闭气泡，使土在外力作用下压缩性提高，透水性降低，对土的工程性质影响较大。

2.2.3土的结构和构造1土的构造最主要特征就是成层性，即层理构造。

2.3土的物理性质指标（都很重要，建议整节复习，不赘述）会做P19例2.12.4无黏性土的密实度1、影响砂、卵石等无黏性土工程性质的主要因素是密实度。

2、相对密实度（1）Dr=(emax-e)/(emax-emin)e天然空隙比；emax最大空隙比（土处于最松散状态的e）；emin最小空隙比（土处于最紧密状态的e）（2）相对密实度的值介于0—1之间，值越大，表示越密实。

2.5.2黏性土的塑性指数和液性指数1、（1）塑性指数Ip= wL -wp (wL:液限；wp塑限)（2）、塑性指数习惯上用不带“%”的百分数表示。

（3）、Ip越大，表明土的颗粒越细，土的黏粒或亲水矿物（如蒙脱石）含量越高，土处在可塑状态的含水量变化范围就越大。

（判断题）（4）、塑性指数常作为工程上对黏性土进行分类的依据。

2、（1）液性指数IL=(w-wp)/(wL-wp)=(w-wp)/Ip 。

团委工作例会制度一、团委工作例会主要是团委委员会议和团委扩大会议（团委工作会议）。

二、团委委员会一般每月召开一次，必要时可临时召开，主要任务是讨论、决定团内工作。

[吸收全体或有关团支部书记（委员）参加，讨论重大问题，总结当月工作，布置次月工作]。

三、团委委员会议由团委书记（副书记），或由其指定的团委委员主持，开会前团委专职干部碰头研究议题内容，作好会前准备。

四、每次会议应认真签到，并将到会人、主持人、议题、讨论、表决、决议等情况记录存档。

五、团委委员会讨论，觉得重大问题时，应先报告学校党委和上级团委，会后将决议和执行情况分别学校党委和上级团委。

六、团委委员会遵循民主集中制原则。

七、团委委员会及会议决议若无传达任务时必须保密。

温馨团圆的春节悄悄的来临了，在今年春节开心的过完之后，我去参加了我们当地的志愿者活动，能成为一位志愿者，是一件很光荣的事情，何者为志愿者？志愿者就是在不为任何物质报酬的情况下，自愿为改善社会服务，促进社会进步而提供的服务。

志愿者工作具有志愿性，无偿性，公益性，组织性等四大特征。

参与志愿者工作既是“助人”，也是“乐人”，同时也还是“乐己”。

志愿者工作，既是在帮助他人，服务社会，也是传递爱心和传播文明的表现，对促进社会稳定具有一定的积极作用。

所以作为一名志愿者,是受人钦佩的,是受人赞许的。

这次活动内容是去看望敬老院的老人，他们有些是因为没有了亲人而来到这里，有的是因为自己的子女没有在身边，害怕孤独而来到了这里，而我们此次去的目的就是让这些老人能体会到过年的气氛，温暖，让他们在过年的时候不那么孤独。

日子一天天的过去了，终于迎来了去敬老院当志愿者的前一天。

一大清早，就有人开始放鞭炮，热热闹闹的。

我们去当志愿者的同胞们也都聚集在了一起，排练我们的节目，在这紧张充实的时光里，最终迎来了傍晚，太阳向大地看了最后一眼，然后闭上眼睛，慢慢躲到山后。

夜幕悄悄降临，给天空蒙上了一层黑纱，晚上，万家灯火，万家欢乐，我们也将准备给敬老院爷爷奶奶的礼物放在了背包里，给爷爷奶奶排练的节目也都告一段落了，就准备明天给敬老院奶奶爷爷惊喜了。

⼟⼒学与基础⼯程_复习资料_赵明华⼟⼒学与基础⼯程第⼆章、.图的性质及⼯程分类2.1概述1．⼟的三相体系：固相（固体颗粒）、液相（⼟中⽔）、⽓相(⽓体)。

饱和⼟为⼆相体：固相、液相。

2．2⼟的三相组成及⼟的结构2.2.1⼟的固体颗粒（固相）1.、⾼岭⽯：⽔稳性好，可塑性低，压缩性低，亲⽔性差，稳定性最好。

2、（1）、⼟的颗粒级配曲线：横坐标：⼟的粒径（mm），为对数坐标；纵坐标：⼩于某粒径的⼟粒质量百分数（%），常数指标。

（2）、.由曲线的形态可评定⼟颗粒⼤⼩的均匀程度。

曲线平缓则表⽰粒径⼤⼩相差悬殊，颗粒不均匀，级配良好；反之，颗粒均匀，级配不良。

3、⼯程中⽤不均匀系数C U和曲率系数C C来反映⼟颗粒级配的不均匀程度C U=d60/d10;C C=(d30)2/(d10×d60)d60------⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量60%的粒径，称限定粒径；d10-------⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量10%的粒径，称有效粒径；d30-------⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量30%的粒径，称中值粒径。

2.2.2⼟中⽔和⽓1．⼟中液态⽔分为结合⽔和⾃由⽔两⼤类。

2.⼟中⽓体：粗颗粒中常见与⼤⽓相连通的空⽓，它对⼟的⼯程性质影响不⼤；在细颗粒中则存在与⼤⽓隔绝的封闭⽓泡，使⼟在外⼒作⽤下压缩性提⾼，透⽔性降低，对⼟的⼯程性质影响较⼤。

2.2.3⼟的结构和构造1⼟的构造最主要特征就是成层性，即层理构造。

2.3⼟的物理性质指标（都很重要，建议整节复习，不赘述）会做P19例2.12.4⽆黏性⼟的密实度1、影响砂、卵⽯等⽆黏性⼟⼯程性质的主要因素是密实度。

2、相对密实度（1）D r=(e max-e)/(e max-e min)e天然空隙⽐；e max最⼤空隙⽐（⼟处于最松散状态的e）；e min最⼩空隙⽐（⼟处于最紧密状态的e）（2）相对密实度的值介于0—1之间，值越⼤，表⽰越密实。

2.5黏性⼟的物理特性2.5.1黏性⼟的界限含⽔量1、黏性⼟从⼀种状态转变为另⼀种状态的分界含⽔量称为界限含⽔量（掌握上图）2.5.2黏性⼟的塑性指数和液性指数1、（1）塑性指数I p= w L -w p (w L:液限；w p塑限)（2）、塑性指数习惯上⽤不带“%”的百分数表⽰。

第11章土的基本动力特性11.1 前言有许多工程问题与土在动力荷载下的性能有关。

由于地区的差异性和动力加载条件的复杂性，对土的动力问题不容易建立起学科体系，并把所有问题以适当的方法加以分类。

然而，如果按照与静力问题的只要区别对土的动力问题进行分类，则可以对土的动力性能作出一些综合性的评价。

11.1.1 应变范围有关静力问题的经典土力学，主要关心的是估计基础或土结构抵抗破坏的安全度，其基本的方法是估计土的有效强度，并与外部荷载引起的土中的应力进行比较。

这样，人们的注意力集中在估计土的强度上。

地基或结构物的沉降是与土的变形有关的另一个主要关心的问题，而粘土的固结则是经典土力学的一个主要分支学科。

回顾这两个主要研究领域，可以发现人们的注意力集中在与一定大小的变形有关的土的性能上。

众所周知，土的破坏通常发生在应变水平为百分之几的量级，由于固结或压缩引起10-量级或更大。

这样，可以注意到在小的工程所感兴趣的沉降，大多数情况下应变水平在3应变下土的现象是不被关心的。

与此相反，在土动力学中，土在运动中的状态是需要研究的课题，因此，惯性力是不能被忽视的另一种因素。

人们已经知道，随着土能发生变形的时间间隔越来越短，惯性力发挥着越来越重要的作用。

在简谐运动作用下，惯性力的大小是与该运动的频率成正比的。

假如应变水平是无限地小，则随着运动频率的快速增加，惯性力可能变得明显地大，以至于在工程实践中不能再忽略其影响。

鉴于这一原因，在土动力学中，有必要引起对应变水平低至610-量级的土的性能的注意，而在静力问题的经典土力学中，这是完全可以忽略的。

这一点正是动力问题和静力问题最重要的区别之一。

11.1.2 静力和动力加载条件的差异人们已经认识到，土的孔隙比、含水量、围护压力等是影响土的力学性能的主要因素。

其它因素，如应力历史、应变水平、温度等对土在荷载作用下的反应也起着重要的影响。

然而，这些因素对静力和动力加载条件是同样重要的，因此，它们不是度量动力特征区别于静力特征的基本要素。

土的压实特性一、土的击实试验把土压实，土粒之间的孔隙减小，孔隙比减小，土的密度增大。

其结果是，在荷载的作用下沉降量减少，土的强度得到提高，透水性降低，土的力学性质得到改善。

所以，在道路、铁道、堤防、填海造田等的填土工程及土坝的筑造等工程中，土方的压实是一个重要的课题。

Proctor(1933)对同样的土进行了含水量不同、压实功不变的击实试验。

很有趣的是，他发现，在压实功不变的情况下，在某一含水量时，可以得到最大的干密度。

即，在同一压实能量的条件下，存在着最容易压实的含水量。

把这个含水量叫做最优含水量ωopt (这就是说，有时，在含水量不合适时，不论怎样增加压实功，也不容易压实，很不经济)。

可以这样考虑，含水量比最优含水量ωopt 小的时候，作为润滑剂的水过少，土不容易压实，含水量比最优含水量ωopt 大的时候，水过多，在压实的过程中，孔隙中的水在短时间排不出来，土也不容易压实。

所以，应事先求出填土的最优含水量，当现场土的天然含水量比最优含水量小的时候，施工时可以边洒水边碾压，并尽量控制填土含水量在最优含水量的附近压实。

但是，当现场的天然含水量比最优含水量大的时候，因为没有那样的大型干燥机，在现场要使填土干燥实际上是比较困难的。

图1 击实试验装置(a) 击实筒(内径10cm)；(b)夯实器(2.5kg)最优含水量ωopt 是由土的击实试验求出的。

这是在实验室内，用简单的试验装置模仿现场的压实机械的试验。

其方法是，在图1所示的容器内装入数层土，每层都用重锤锤击规定的次数，使土压实。

然后根据容器内土的质量求出土的天然密度ρt ，测出土的含水量ω，按下式计算土的干密度ρd ：ωρρ+=1t d 改变土的含水量，反复进行上述试验，根据试验结果，以含水量ω为横坐标，以干密度ρd 为纵坐标，可以绘出图2那样的向上凸的山形曲线。

把这条曲线叫做击实曲线。

击实曲线顶点处于密度达到最大值，叫做最大干密度ρdmax ，这时的含水量叫最优含水量ωopt 。

各种土的可松性参考数值土的类别体积增加百分比可松性系数最初最终一、 (种植土除外) 一、 (植物性土、泥炭)二、三、四、 (泥灰岩、蛋白石除外)四、 (泥灰岩、蛋白石)五 ~七、八、8~1720~3014~2 824 ~ 3026 ~ 3233 ~ 3730 ~ 4545 ~ 501 ~ 2.53 ~ 41.5 ~ 54 ~ 76 ~ 911 ~ 1510 ~ 2020 ~ 301.08 ~ 1.171.20 ~ 1.301.14 ~ 1.281.24 ~ 1.301.26 ~ 1.321.33 ~ 1.371.30 ~ 1.451.45 ~ 1.501.01 ~ 1.031.03 ~ 1.041.02 ~ 1.051.04 ~ 1.071.06 ~ 1.091.11 ~ 1.151.10 ~ 1.201.20 ~ 1.30注：1. 最初体积增加百分比；最后体积增加百分比；——为最初可松性系数；；——为最后可松性系数；；——开挖前土的自然体积；——开挖后土的松散体积；——运至填方处压实后之体积。

2. 在土方工程中，是用于计算挖方装运车辆及挖土机械的重要参数；是计算填方时所需挖土工程的重要参数。

土的压缩性移挖作填或取土回填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩率见下表。

土的压缩率K 的参考值土的类别土的名称土的压缩率每立方米松散土压实的体积(m3)土的类别土的名称土的压缩率每立方米松散土压实且的体积(m3)一、二类土种植土一般土砂土20%10%5%0.800.900.95三类土天然湿度黄土一般土干燥坚实黄土12%~17%5%5%~7%0.850.950.94一般可按填方断面增加10 % ~20 %方数考虑。

土的压缩率亦可用下列公式计算:土压缩率式中——土压实后的干密度g/cm 3；——原状土的干密度g/cm 3 。

也可用最大密实度的干密度与压缩率K 值计算压缩率土压缩率。