第11章 土在动荷载作用下的特性

土力学,第11章土在动荷载作用下的特性,第10章回顾,1毕肖普在他的简化方法中假定所有的切向条间力均等于（）。2普遍条分法（杨布法）的特点是假定土条两侧（）的作用点位置为已知，且一般假定作用于土条底面以上（）高度处。3采用条分法分析土坡稳定性时，切向条间力得出的平均剪应力应（）分界面土体的平均抗剪强度。4.影响无粘性土坡的稳定性的主要因素是（）。(A)坡高；(B)坡角；(C)坡向；(D)土的内摩擦角。,第10章回顾,5以下是针对瑞典条分法的描述，正确的是()。(A)对每一土条力的平衡条件是不满足的；(B)对每一土条本身的力矩平衡不满足；(C)能满足整个滑动土体的整体力矩平衡条件；(D)对每一土条力的平衡条件和力矩平衡条件都能满足。6.折线滑动法是假定土条两侧推力作用点位置为已知，且一般假定作用于土条底面以上（）高度处。,第11章土在动荷载作用下的特性,11.1概述11.2土的压实性11.3土的振动液化,11.1概述,动荷载类型及特点：冲击荷载：一次快速施加的瞬时荷载。不规则荷载：加荷几次至几十次甚至千百次的动荷载，荷载随时间的变化没有规律可循。周期荷载：加荷几万次以上的动荷载，以同一振幅和周期反复循环作用的荷载。,动荷载的作用,土的压实砂土液化,液化事故,日本新泻市3号公寓新泻市市区存在大范围砂土地基。1964年6月16日，当地发生7.5级强烈地震，使大面积砂土地基液化，丧失地基承载力。新泻市机场建筑物震沉915mm，机场跑道严重破坏，无法使用。当地的卡车和混凝土结构沉入土中。地下一座污水池被浮出地面高达3m。高层公寓陷入土中并发生严重倾斜，无法居住。据统计，1964年新泻市大地震，共毁坏房屋2890幢，3号公寓为其中之一，上部结构完好。,日本新泻市地震砂土地基液化事故,日本新泻市3号公寓倾斜成65,河北省唐山矿冶学院书库：学院图书馆书库为一幢四层大楼，建成多年使用情况良好。1976年7月28日凌晨，当地发生7.8级强烈地震，唐山市区位于地震震中极震区，地震烈度高达1011，唐山市区平地的建筑几乎全部遭到毁坏。矿冶学院教学楼、学生宿舍楼与学院办公楼均倒塌，呈现一片废墟。学院图书馆书库也发生了严重破坏。,书库的墙体发生了贯穿性大裂缝，长度超过3m，裂缝宽度超过50mm。大楼整体显著倾斜。原以为书库为三层楼，从室外地面进入大楼竟是二层楼，震沉整整一层楼。,11.2土的压实性,土的压实是指土体在压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，使土中孔隙减小，密度增加。,一、击实试验轻型击实仪-锤重2.5kg,落距305mm，击实筒高116mm,体积947.4cm3。击实试样为25kg，分3层，每层25击。重型击实仪-锤重4.5kg,落距457mm，击实筒高116mm,体积2103.9cm3。击实试样为410kg，分5层，每层56击。,二、最优含水量和最大干密度在击实曲线中，峰值干密度即为最大干密度，对应的含水量即为最优含水量。,1.4,1.6,1.8,2.0,0,4,8,12,16,20,24,28,含水量w（%）,干密度d,含水量干密度曲线,三、压实度（压实系数）,公路压实度要求见表11-12建筑地基压实系数要求见表11-3,四、土压实的影响因素（1）含水量太干不能压实，太湿容易形成“橡皮土”。（2）土类及级配含粗粒越多的土样其最大干密度越大，而最优含水量越小级配不良不易压实,（3）击实功能,压实功能愈大，得到的最优含水量愈小，相应的最大干密度愈高含水量超过最优含水量以后，压实功能的影响减小含水量较高时，曲线趋近于饱和曲线,11.3.3地基液化判别与防治1.液化的初步判别2.液化判别方法3.液化等级划分4.地基液化防治,11.3土的振动液化,基本概念,抗震设防烈度按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设防。设计基本地震加速度定义为50年设计基准期超越概率10%的地震加速度的设计值。抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系，应符合表11-4的规定。,对于饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响。(1)地质年代为第四纪晚更新世（Q3)及其以前时，7,8度时可判为不液化土；(2)粉土的黏粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7,8度和9度分别不小于10、13和16时，可判为不液化土；(3)天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：,1.液化的初步判别,式中:dw地下水位深度（m）。du一上覆盖非液化土层厚度（m)。db基础埋置深度(m)，不超过2m时应采用2m。d0液化土特征深度（m），对于饱和粉土，7,8.9度时，分别取6、7、8m，对于饱和砂土，则分别取7、8、9m。,课堂练习题1,某场地拟建六层住宅，经岩土工程勘察，已知该场地地层为第四纪全新世冲积层，自上至下依次分为5层：素填土，天然重度18kN/m3，层厚0.8m。粉质黏土，天然重度18.5kN/m3，层厚0.7m；中密粉砂，层厚2.3m，标准贯入试验值：深度2.0-2.3m，N12；深度3.0-3.3m，N13；中密细砂，层厚4.3m，标准贯入试验值：深度5.00-5.30m，N15；7.00m一7.30m，N16；可塑硬塑粉质黏土，层厚5.60m；地下水位埋深2.50m，位于第层粉细砂的中部。当地地震烈度为8度。设计考虑砖混结构，条形基础，基础底面宽度b1.2m，基础埋置深度d1.8m。试判断该地基下土层有无液化的可能？,解:,根据勘察结果，该场地地基为第四纪全新世冲积层，在更新世Q3以后。当地地震烈度为8度，液化土特征深度d08。上覆非液化土层厚度du2.50m；地下水位深度dw2.50m。基础埋置深度d1.8m2.0m,取db2.0m。,无液化的可能,2.液化判别方法,经初步判定有可能液化的土层，可通过标准贯入试验，进一步判定土层是否液化。(1)建筑抗震设计规范方法建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定：当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下15m深度范围内土的液化；当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，尚应判别1520m范围内土的液化。当饱和土的标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。,在地面下15m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：,在地面下1520m深度范围内，则可按下式计算：,Ncr液化判别标准贯入锤击数临界值；No液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表11-6采用；ds标准贯入点深度（m）；dw地下水位深度（m）；c黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。,课堂练习题2,某场地拟建六层住宅，经岩土工程勘察，已知该场地地层为第四纪全新世冲积层，自上至下依次分为5层：素填土，天然重度18kNm3，层厚0.8m。粉质黏土，天然重度18.5kNm3，层厚0.7m；中密粉砂，层厚2.3m，标准贯入试验值：深度2.0-2.3m，N12；深度3.0-3.3m，N13；中密细砂，层厚4.3m，标准贯入试验值：深度5.00-5.30m，N15；7.00m一7.30m，N16；可塑硬塑粉质黏土，层厚5.60m；地下水位埋深2.50m，位于第层粉细砂的中部。当地地震烈度为8度（第一组）。设计考虑砖混结构，条形基础，基础底面宽度b1.2m，基础埋置深度d1.8m。初步判别可能液化，试对该地基作进一步判别。,提示：对各标贯点的标贯击数进行比较，ds取中间值,解：,故该地基无液化可能,(2)公路工程抗震设计规范方法土层实测的修正标准贯入锤击数N小于修正液化临界标准贯入锤击数时，则判为液化，否则为不液化。,式中系数见P292-293，自学,3.液化等级划分,对存在液化土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度。按下式计算每个钻孔的液化指数，并按表11-10综合划分地基的液化等级：,n在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；Ni、Ncrii点标准贯入击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值的数值；dii点所代表的土层厚度（m），可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位的深度，下界不深于液化深度；,wii土层单位土层厚度的层位影响权函数值（m-1），若判别深度为15m，当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于15m时应采用零值，515m时按线性内插法取值；若判别深度为20m,当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，520m时按线性内插法取值。,课堂练习题3（作业）,某一场地地层为第四纪全新世冲积层及新近沉积层，地下水位埋深2.8m，该地地震烈度为8度，岩土工程勘察钻孔深度为15m。土层自上而下为五层；粉细砂。稍湿、饱和，松散，层厚3.5m；细砂，饱和，松散，层厚3.7m;中粗砂，稍密中密，层厚3.2m；粉质黏土，可塑硬塑，层厚3m；粉土，硬塑。现场进行标准贯入试验的结果如表所示。根据此勘察结果，判别此地基是否会液化?若为液化土，判断液化等级。,4.地基液化防治,采用桩基础,桩端伸入液化深度以下稳定土层中。选用刚度和整体性较好的基础型式，如筏板基础等。采用地基处理方法防治。可以采用振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯、胶结、设置排水系统等方法处理地基，也可用非液化土替换全部液化土层。,小结,熟悉土的压实性了解液化机理及液化防治措施熟悉液化判别方法,作业,11-111-611-7,全部