原状土应变与振次的关系共15页文档文档格式.docx
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kc
围压100Kpa
围压150Kpa
围压200Kpa
AB
1
46.42
0.1149
60.532
0.1218
75.915
1.5
49.972
0.0985
59.674
0.083
75.594
0.0844
5
48.51
0.1858
67.32
0.1892
92.127
0.2137
62.817
0.1746
75.86
0.1725
93.772
0.1804
（a）k=1.0f=1Hz（b）k=1.0f=5Hz
图3-510:
20:
70二灰土Nf的关系曲线
表3-310:
70二灰土动强度曲线参数计算结果
围压100KPa
围压150KPa
围压200KPa
A
B
206.61
0.0622
253.1
0.0704
302.37
0.0673
221.26
0.1071
242.8
0.0859
269.22
0.0767
图3-613:
27:
60Nf的关系曲线
表3-413:
60二灰土动强度曲线参数计算结果
196.27
0.0801
254.91
0.076
301.7
0.0758
189.02
237.78
0.0828
272.12
图3-716:
34:
50Nf的关系曲线
表3-516:
50二灰土动强度曲线参数计算结果
181.27
0.082
212.06
0.0916
229.1
0.0662
222.27
0.171
266.43
0.1843
303.9
0.1546
3.4.2动摩尔库仑强度指标
研究表明，摩尔一库仑仍然适用于土动力学。
根据摩尔一库仑抗剪强度理论（3-2）
图3-8动抗剪强度包线
在固结比相同的动抗剪强度曲线上分别截取三个不同围压作用下与某一破坏振次相对应的动剪应力，由式，可以确定。
令，，或，，由式。
确定，其中，分别为试样在该固结压力下产生动力破坏的大小主应力。
由，可以得出一个动摩尔圆，由三个动摩尔圆即可得出它们的动抗剪强度包线，然后由其求在该破坏振次下的动抗剪强度参数，。
图3-8为10:
70石灰粉煤灰土在破坏振次为10周次时的动抗剪强度包线。
由以上方法得到素土和掺以不同灰量的石灰粉煤灰土在=2,=10周次时的动抗剪强度参数，。
其计算结果见表3-6。
表3-6素土和石灰粉煤灰土动抗剪强度指标
素土
10：
20：
70
二灰土
13：
27：
60
16：
34：
50
30.5
23.8
73.9
25.9
72.3
21.9
50.3
22.4
2
33.1
22.3
93.4
24.7
89.1
23.7
55.9
21.3
28.3.
24.3
55.2
26.7
60.1
43.3
29.7
23.4
63.9
25.3
66.8
22.1
45.6
21.5
主要与围压，固结比，动强度参数有关。
在围压，固结比相同的条件下，的大小取决于动强度参数，即土性。
从表3-6可以看出，石灰粉煤灰改良土动粘聚力比素土增加了很多，以配比为10:
70和13:
60的二灰土增加的最多，而10:
70改良土的内摩擦角值比素土略高一点，13:
60和16:
50改良土值要比素土的低，随着掺灰比的变化并无明显规律，但是10:
70的改良效果最好。
等压固结时，初始剪应力为零，土粒骨架处于某种平衡状态，周期荷载作用使大小主应力方向发生90°
偏转，导致剪切面上的剪应力方向、大小发生变化，土粒骨架易于滑动，其动强度参数，均比偏压固结时低，试验中还发现，对应一定的固结比和，存在一临界动应力，当施加的周期动荷，试样永不破坏。
土体的动强度参数与指定的循环破坏振次有关。
随着破坏振次增加，土的动强度参数、逐渐减少，最后趋于一恒定值。
3.4.3动强度影响因素分析
影响土动强度的主要因素很多，本文主要讨论固结围压、固结比、掺灰比、频率f对动强度的影响。
根据试验原理，在试验过程中，试样可能出现的破坏情形有三种:
①固结条件，大小主应力方向发生变化，在拉半周发生拉伸破坏，如图3-9（a）；
②固结条件，大小主应力方向仍发生变化，也在拉半周发生拉伸破坏，如图3-9（b）；
③固结条件：
，大小主应力方向不发生变化，但在压半周发生压缩破坏如图3-9（c）。
下面讨论在拉半周发生拉伸破坏和在压半周发生压缩破坏两种情况下，围压。
及固结比对动强度的影响。
（a），拉半周发生拉伸破坏
（b），拉半周发生拉伸破坏
（c），压半周发生压缩破坏
图3-9极限平衡状态
考虑到在试验过程中孔隙水压力很小，忽略孔隙水压力的影响。
由极限平衡条件可知:
（3-3）
式中，，分别为试样在该固结压力下产生动力破坏时的大小主应力。
令，式（3-3）为（3-4）
图3-10动三轴试验应力条件
（1）土体在在拉、压半周达到极限平衡状态的条件
由图3-10可知，当固结比或动应力达到某一值时，有某一瞬间，试件会在拉、压半周或先或后达到极限平衡状态，在拉半周试件呈挤压拉伸破坏，而在压半周试件呈压缩破坏，如图3-11所示。
图3-11双向极限平衡状态
当试件在拉半周处于极限平衡状态时，大主应力在水平方向，计算公式为：
（3-5）
式中，，分别为水平、竖直方向固结应力，为动荷载。
由式（3-4）、式（3-5）得
（3-6）
当试件在压半周处于极限平衡状态时，大主应力在竖直方向，即:
（3-7）
由式（3-4）和式（3-7）得
（3-8）
联立式（3-6），（3-8）求解得
（3-9）（3-10）
为达到双向极限平衡条件的固结比和动应力。
不变，发生变化，当时，大小主应力作用方向不发生变化，在压半周发生压缩破坏；
反之，大小主应力作用方向发生变化，在拉半周发生挤压拉伸破坏。
（2）土体达到破坏标准时，大主应力在水平方向，即在拉半周发生拉伸破坏：
由式（3-4）和式（3-5）得
（3-11）
由前面所述可知：
（3-12）
由式（3-11）和式（3-12）可得土体在拉半周发生拉伸破坏时的动剪应力为
（3-13）
（3）土体达到破坏标准时，大主应力在竖直方向，即在压半周发生压缩破坏由式（3-4）、式（3-7）得
（3-14）
由式（3-12）和式（3-14）可得土体在压半周发生压缩破坏时的动剪应力为
（3-15）
显然，是与围压，固结比，动强度参数，有关的函数。
（4）围压对动强度的影响
①土体在拉半周发生挤压拉伸破坏，由式（3-13）得
（3-16）
②土体在压半周发生压缩破坏，由式（3-15）得
（3-17）
土体在拉半周发生拉伸破坏的时：
由式（3-16）可知，如果
，随围压的增加而增加。
当，，动剪应力随围压的增加而减少。
土体在压半周发生拉伸破坏的时，由式（3-17）可知，当时，随围压的增加而增加。
当时，，随围压的增加而减少。
的大小取得于动强度参数，而动强度参数与土性条件，即土的类别，密实程度和颗粒特征有关。
（4）固结比对动强度的影响
①土体在拉半周发生拉伸破坏，由式（3-13）可得：
（3-18）
②土体在压半周发生压缩破坏，由式（3-9）可得：
（3-19）
土体在拉半周发生挤压拉伸破坏的时，由式（3-18）可知，随固结比的增加而增加。
土体在压半周发生压缩破坏的时，由式（3-19）可知，随固结比的增加而减少。
（5）掺灰比对动强度的影响
图3-12掺灰比不同的土Nf的关系曲线
由式（3-13）、式（3-15）可知，主要与围压，固结比，动强度参数有关。
随着掺灰比的变化，石灰粉煤灰土的动强度参数发生改变。
由图3-12可也看出掺灰比为10:
60土的动强度有明显增加，配比为16:
50的改良土虽然动强度也有所增加，但是不如前两种效果好。
（6）频率对动强度的影响
频率对动剪应力的影响因掺灰量的不同而表现略有不同。
素土与二灰改良土在f=5Hz时的动剪应力基本小于在f=1Hz时的动剪应力。
表现为随着频率的升高，动剪应力呈现下降的趋势。
但图3-13可以看出，改良后的土初期在频率f=1Hz和f=5Hz时，动剪应力基本相等，但随着破坏周次的增加，也是随着频率的升高，动剪应力呈现下降趋势。
素土10:
70二灰土
13:
60二灰土16:
50二灰土
图3-13频率不同时的关系曲线
3.4.4动应变特性
动应变的发展与相对密度、级配、固结应力比、围压、频率、循环动应力比等因素有关。
图3-14～图3-17是素土和不同掺灰量的石灰土试样在频率、围压和固结比相同的条件下，累积轴向应变。
随着振动次数N及动荷水平的变化情况。
试验表明，随着振动次数N及动荷水平的增加，试样的轴向应变也随之增大，通常表三种典型情况:
①试样基本处于弹性变形阶段。
在低应力水平下，试样变形主要表现为可恢复的弹性变形，轴向累积塑性应变很小，如曲线=0.672；
②开始时，轴向应变缓慢增长，到达某一振次后，随着振次增加，轴向应变急剧增长
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