土动力性质测试

《建筑学名词》第二版。 2100433B

通过动力方法，测定土的动力强度、变形特性和阻尼等的试验。

土在岩爆、动力基础或地震等动力作用下的变形和强度特性与静荷载下有明显不同。土的动力性质主要指模量、阻尼、振动压密、动强度等，它与应变幅度的大小有关。应变幅度增大(<10)，土的动剪切模量减小，而阻尼比例则增大。土的动模量和阻尼是动力机器基础和抗震设计的重要参数，可在室内或现场测试。1964年日本新潟大地震，大面积砂土液化造成大量建筑物的破坏，推动了对饱和砂土液化特性的研究。液化的主要机理是土的有效强度在动荷载作用下瞬时消失，导致土体结构失稳。一般松的粉细砂最容易发生液化，但砂的结构和地层的应力历史也有一定的影响。具有内聚力的粘性土一般不发生液化现象。

分几何阻尼（或称辐射阻尼）和内阻尼（或称材料阻尼），几何阻尼是由于振动通过弹性波向外传播时因波面增大而使能量耗失，内阻尼是由于土的滞后和粘性效应所产生的内部能量损失。几何阻尼可用弹性半空间理论计算。

反映内阻尼特性的常用指标有对数递减率 δ和阻尼比D，它们间的关系如下：

δ值可用共振柱试验求得：砂土的δ值可大到0.2。

在振动三轴仪试验中,当记录得土的剪应力-剪应变滞回曲线如《图1：土的动力性质》所示时，得

式中A_L为滞回圈的总面积；A_T为《图1：土的动力性质》中影线部分所示的面积。

各种土的内阻尼比如下：干砂和饱和砂为 0.01 ～0.03；粘土为0.02～0.05。

土的阻尼比随着应变幅的增加而增大，并分别随着有效平均主应力、孔隙比和加荷循环次数的增加而减小。

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。