老張說岩土——DAY48

2017年1月25日，大家一起刷新岩土工程的基本概念！暫時的目標是每天刷新一個基本概念，針對一個概念深入剖析、理解。期待著大家拋去完美主義，放下自我保護，暢所欲言，專註成長，共同的進步。特別聲明，本人水平有限並不是來給大家上課，僅僅是想起到一個剖磚引玉的作用，更確切地說是求拍磚，所以如果文字中有說的不對的地方期待著各位的指正也希望不會驚嚇到大家！

DAY48

土體的動強度

今天，我們說說土體在周期荷載作用下的強度。周期荷載作用下土體的研究一般是通過動三軸試驗研究的（試驗設備是在靜三軸剪切儀的基礎上增加一套軸向的動力載入裝置！）。實際上土體受動荷載之前已經在承受靜力荷載了，所以試驗模擬過程也要先模擬承受的靜力荷載，再在此基礎上加周期動力荷載。土體所受的靜力荷載常常是由圍壓和固結應力比（軸向壓力與圍壓之比，注意是總的軸向壓力不是偏差應力！）兩個參數表示的。土樣在靜力荷載作用下固結後，再施加軸向的周期動力荷載（周期動力荷載可以用公式表示）。試驗可以得到動應力、動應變、孔壓的時程曲線（時程曲線就是橫坐標是時間，縱坐標是這些量！）。得到這些試驗結果我們應該怎樣確定土體的動力強度呢？土體的動力強度的描述同靜力強度有點差別，並不能僅僅通過土體所受的最大荷載來表示，還需要加上振動次數，也就是說你在說土體動強度的時候要說最大荷載是多少（靜力荷載加上動力荷載幅值！）還要說最大振次是多少（振東發生了多少個周期土體破壞了）。這是為啥呢？這就的說說土體動力破壞過程了。土體（一般我們研究的是飽和土，非飽和土暫時不涉及啊！）在周期動力荷載作用下，土體內的超靜孔壓會不斷的積累，逐漸增大，這樣一來在有效應力莫爾圓（這個有效應力圓是通過將靜力荷載莫爾圓的最大主應力加上動荷載幅值再向左整體平移一個超靜孔壓得到的。）就會不斷的向左移動，向左移動也就是不斷地逼近破壞包線，走向破壞，當振動循環次數增加到一定程度，這個走動的莫爾圓就與破壞包線相交了，破壞就發生了。這樣不同的周期動荷載幅值會有不同的最大振動次數，所以要兩個變數共同描述才可以。等一下，需要特別聲明一下，其實這樣判斷動荷載下土體的破壞有一個隱含假設（隱含假設一般都是為了簡化，不得不強行規定的，不一定與實際相符！）就是土體在有效應力莫爾圓達到破壞包線的那一瞬間就破壞了，不能有滯後的，因為滯後了，土體破壞反應慢了，我們是動荷載施加的荷載不會在那裡一直保持著等你土體反應過來破壞了再走，它會持續變化，動荷載會瞬時從幅值開始減小，這樣土體就不會破壞了。而實際土體往往是有一定滯後的，所以這樣判斷是具有保守性的（保守性對安全性更有保障，我們就這樣忍了！）。還有就是土體的動強度判斷標準並不只有一種（靜力荷載的判斷標準只有一種：極限平衡標準。），以上我們說的是和靜力荷載作用下的判斷標準相同的極限平衡標準，還有兩種分別是：液化標準和應變標準。液化標準即當超靜孔壓增大到圍壓的大小，那麼有效圍壓就是0，此時砂土和粉土就會發生液化破壞，呈現出黏滯液體的狀態，我們也算是它破壞了（注意：只是針對砂土和粉土喲！）。另外的應變標準，是有時候我們的建築物不能允許土體發生過大的變形，那麼隨著孔壓的增加、振次的增加，土體的變形將不斷發展，發展到一定程度我們的建築物就不能再忍了（在不液化的條件下，即使土體沒有達到強度包線，也不能再忍了！）。這時候，我們再以極限狀態為判斷標準就比較危險了，就需要提出應變標準，設定一個不能忍的應變作為判斷標準。晚安！明天繼續！

期待各位的回復！

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