土動力學(xué)考核思考題

1、1.推導(dǎo)均勻一致各向同性無限彈性介質(zhì)的波動方程。（20分）解：已知以下各式：，式中；由此，將（1.1）中的第一、四、五個等式代入（1.2）中的第一個等式得： 由, ,則原式簡化得：，其中，為直角坐標(biāo)系的拉普拉斯算子。同理可得：和由此得到下（1.3）式：，式中。此即為均勻一致各向同性無限彈性介質(zhì)的波動方程。2簡要介紹土動力測試的成樣系統(tǒng)、激振系統(tǒng)及量測系統(tǒng)的任務(wù)和形式？（10分）答：答：成樣系統(tǒng)其作用在于形成一個滿足試驗(yàn)要求條件（濕度、密度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等初始狀態(tài)）并具有代表性的試驗(yàn)。成樣系統(tǒng)應(yīng)該滿足便于裝樣，便于飽和及控制密度與荷載，便于應(yīng)變和孔壓的量測，并盡量消除各種邊界有害影響等要求。成樣系

2、統(tǒng)包括成樣容器以及向試樣供水、排水和荷載施加傳遞等有關(guān)的系統(tǒng)。主要有Roscoe動單剪儀、Sherif、Isao、Ishibashide動扭剪儀以及De Allba的大型振動。 激振系統(tǒng)是一種對試樣產(chǎn)生動荷載的系統(tǒng)。根據(jù)它的工作特點(diǎn)，可分為振動臺和激振器兩類。前一類是將試件置于振動臺的臺面上，由振動臺提供一定頻率和振幅或加速度的振動；后一類是將激振器裝在試件上，由激振器產(chǎn)生一定頻率和大小的振動力，使試件產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。激振機(jī)械式、電磁式、電動-液壓式和氣動式。 量測系統(tǒng)的任務(wù)是測定振動力作用時(shí)土樣試件實(shí)際的動應(yīng)力時(shí)程和土中所產(chǎn)生的動應(yīng)變時(shí)程以及動孔壓時(shí)程。對這些非電量進(jìn)行測量時(shí)，先把它們轉(zhuǎn)換成電

3、量，然后放大使其有一定功率，再通過設(shè)備記錄下來，作為分析和研究的基礎(chǔ)。3簡述土動力特性變化的三個階段？（10分）答：土動力特性變化的三個階段為振動壓密階段、振動剪切階段和振動破壞階段（通?？梢园堰@三個階段間的兩個界限動力強(qiáng)度分別稱為臨界動力強(qiáng)度和極限動力強(qiáng)度）。振動壓密階段發(fā)生在振動作用的強(qiáng)度較?。Ψ』虺掷m(xù)時(shí)間短）的情況，此時(shí)土的結(jié)構(gòu)沒有或只有輕微的破壞，孔壓的上升、變形的增大和強(qiáng)度的降低都相對較小，土的變形主要表現(xiàn)為由土顆粒垂直位移所引起的振動壓密變形；振動剪切階段發(fā)生在動荷載的強(qiáng)度超過臨界動力強(qiáng)度后，此時(shí)出現(xiàn)4簡要敘述土體動強(qiáng)度與變形特性。（20分）答：土的動強(qiáng)度是指土在一定動荷作用次

4、數(shù)下，產(chǎn)生某個指定的破壞應(yīng)變所需要的動應(yīng)力，破壞應(yīng)變和振次的數(shù)值不同，相應(yīng)的動強(qiáng)度也就不同。土的動強(qiáng)度特征主要反映在速率效應(yīng)和循環(huán)效應(yīng)兩個方面，不同的動荷作用速率和不同的循環(huán)作用次數(shù)，動強(qiáng)度也不同，在周期性荷載作用下，土的應(yīng)變隨動應(yīng)力的增大而增大，或隨動荷循環(huán)作用次數(shù)的增大而增大，這樣，要使土樣在動荷作用下產(chǎn)生某一給定的應(yīng)變值，可以采用低循環(huán)次數(shù)下的高動應(yīng)力，也可采用高循環(huán)次數(shù)下的地動應(yīng)力，這就意味著對于同一個給定的應(yīng)變值，采用一次動荷作用的動應(yīng)力要比10次動荷作用下的動應(yīng)力得多。 土的動變形是指動荷作用下土體產(chǎn)生附加變形，一般有以下兩種情況：一是在動荷作用下土體產(chǎn)生振動壓密;二是在動荷作用下

5、土體發(fā)生強(qiáng)度破壞，產(chǎn)生殘余變形，稱“震陷”。振動壓密多發(fā)生在較松散的無粘性土中。震陷一般發(fā)生在軟粘性土中。 土的動變形與土的初始密度、天然濕度、初始靜應(yīng)力狀態(tài)、動荷作用次數(shù)以及振動持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)。5飽和砂土液化可能性評判方法有那些？簡要說明。（20分）答:主要有下列方法： 臨界孔隙比法是通過對土的實(shí)際孔隙比與所謂的臨界孔隙比進(jìn)行比較，來評判液化的可能性；振動穩(wěn)定密度法通過對比砂土的實(shí)際密度與振動穩(wěn)定密度，來評判液化的可能性；臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)法通過對比砂土的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)，來評判液化的可能性；標(biāo)準(zhǔn)爆破沉降量法通過對比標(biāo)準(zhǔn)爆破沉降量與液化可能沉降量，來評判液化的可能性；抗液化剪

6、應(yīng)力法通過對比實(shí)際地震的剪應(yīng)力與砂土的抗液化剪應(yīng)力，來評判液化的可能性；巖崎敏男的液化安全系數(shù)法通過將液化安全系數(shù)定義為土的動強(qiáng)度與地震外力之比，來評判液化的可能性；剪切波波速法通過對比實(shí)際條件下土的剪切波波速與土可能液化是的剪切波波速來評判液化的可能性；綜合法通過對比實(shí)際條件下砂土的幾個關(guān)于土性與應(yīng)力條件的指標(biāo)和一定地地震烈度下容易發(fā)生振動液化是相應(yīng)指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)值，來評判液化的可能性；統(tǒng)計(jì)法通過對比實(shí)際條件下的某種液化靈敏性指標(biāo)和一定保證率下的液化靈敏性指標(biāo)，來評判液化的可能性；靜力觸探法通過對比實(shí)測的比貫入阻力和臨界比貫入阻力來評判液化的可能性。6影響土振動液化的主要因素有那些？（20分）答：研究表明，影響飽和砂土振動液化的可能性的主要因素有土性條件、起始應(yīng)力條件、動荷載條件以及排水條件。在分析現(xiàn)場土體的液化問題時(shí)，還需要注意歷史因素和地質(zhì)、地形因素的影響。土性條件主要指土的粒度特征、密度特征以及