2015年土动力学考核思考题.doc

1.推导均匀一致各向同性无限弹性介质的波动方程。（20分）解：已知以下各式：，式中；由此，将（1.1）中的第一、四、五个等式代入（1.2）中的第一个等式得： 由, ,则原式简化得：，其中，为直角坐标系的拉普拉斯算子。同理可得：和由此得到下（1.3）式：，式中。此即为均匀一致各向同性无限弹性介质的波动方程。2简要介绍土动力测试的成样系统、激振系统及量测系统的任务和形式？（10分）答：答：成样系统其作用在于形成一个满足试验要求条件（湿度、密度、结构、应力等初始状态）并具有代表性的试验。成样系统应该满足便于装样，便于饱和及控制密度与荷载，便于应变和孔压的量测，并尽量消除各种边界有害影响等要求。成样系统包括成样容器以及向试样供水、排水和荷载施加传递等有关的系统。主要有Roscoe动单剪仪、Sherif、Isao、Ishibashide动扭剪仪以及De Allba的大型振动。 激振系统是一种对试样产生动荷载的系统。根据它的工作特点，可分为振动台和激振器两类。前一类是将试件置于振动台的台面上，由振动台提供一定频率和振幅或加速度的振动；后一类是将激振器装在试件上，由激振器产生一定频率和大小的振动力，使试件产生强迫振动。激振机械式、电磁式、电动-液压式和气动式。 量测系统的任务是测定振动力作用时土样试件实际的动应力时程和土中所产生的动应变时程以及动孔压时程。对这些非电量进行测量时，先把它们转换成电量，然后放大使其有一定功率，再通过设备记录下来，作为分析和研究的基础。3简述土动力特性变化的三个阶段？（10分）答：土动力特性变化的三个阶段为振动压密阶段、振动剪切阶段和振动破坏阶段（通常可以把这三个阶段间的两个界限动力强度分别称为临界动力强度和极限动力强度）。振动压密阶段发生在振动作用的强度较小（力幅小或持续时间短）的情况，此时土的结构没有或只有轻微的破坏，孔压的上升、变形的增大和强度的降低都相对较小，土的变形主要表现为由土颗粒垂直位移所引起的振动压密变形；振动剪切阶段发生在动荷载的强度超过临界动力强度后，此时出现4简要叙述土体动强度与变形特性。（20分）答：土的动强度是指土在一定动荷作用次数下，产生某个指定的破坏应变所需要的动应力，破坏应变和振次的数值不同，相应的动强度也就不同。土的动强度特征主要反映在速率效应和循环效应两个方面，不同的动荷作用速率和不同的循环作用次数，动强度也不同，在周期性荷载作用下，土的应变随动应力的增大而增大，或随动荷循环作用次数的增大而增大，这样，要使土样在动荷作用下产生某一给定的应变值，可以采用低循环次数下的高动应力，也可采用高循环次数下的地动应力，这就意味着对于同一个给定的应变值，采用一次动荷作用的动应力要比10次动荷作用下的动应力得多。 土的动变形是指动荷作用下土体产生附加变形，一般有以下两种情况：一是在动荷作用下土体产生振动压密;二是在动荷作用下土体发生强度破坏，产生残余变形，称“震陷”。振动压密多发生在较松散的无粘性土中。震陷一般发生在软粘性土中。 土的动变形与土的初始密度、天然湿度、初始静应力状态、动荷作用次数以及振动持续时间等因素有关。5饱和砂土液化可能性评判方法有那些？简要说明。（20分）答:主要有下列方法： 临界孔隙比法是通过对土的实际孔隙比与所谓的临界孔隙比进行比较，来评判液化的可能性；振动稳定密度法通过对比砂土的实际密度与振动稳定密度，来评判液化的可能性；临界标准贯入击数法通过对比砂土的标准贯入击数与临界标准贯入击数，来评判液化的可能性；标准爆破沉降量法通过对比标准爆破沉降量与液化可能沉降量，来评判液化的可能性；抗液化剪应力法通过对比实际地震的剪应力与砂土的抗液化剪应力，来评判液化的可能性；岩崎敏男的液化安全系数法通过将液化安全系数定义为土的动强度与地震外力之比，来评判液化的可能性；剪切波波速法通过对比实际条件下土的剪切波波速与土可能液化是的剪切波波速来评判液化的可能性；综合法通过对比实际条件下砂土的几个关于土性与应力条件的指标和一定地地震烈度下容易发生振动液化是相应指标的经验值，来评判液化的可能性；统计法通过对比实际条件下的某种液化灵敏性指标和一定保证率下的液化灵敏性指标，来评判液化的可能性；静力触探法通过对比实测的比贯入阻力和临界比贯入阻力来评判液化的可能性。6影响土振动液化的主要因素有那些？（20分）答：研究表明，影响饱和砂土振动液化的可能性的主要因素有土性条件、起始应力条件、动荷载条件以及排水条件。在分析现场土体的液化问题时，还需要注意历史因素和地质、地形因素的影响。土性条件主要指土的粒度特征、密度特征以及