振动三轴试验教学教材.ppt

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1、振动三轴试验第五节土的振动三轴试验一术语定义及土的动力学性质简介（一）动模量动模量定义为引起单位动应变所需的动应力。1动剪切模量式中：—动剪切模量，kPa；—动剪应力，kPa；—动剪应变。第五节土的振动三轴试验一术语定义及土的动力学性质简介•（一）动模量2动压缩模量（6.5-2）式中：—动压缩模量，kPa；—动轴应力，kPa；—动轴应变。已知土的泊松比和以及和可相互换算，有如下关系：第五节土的振动三轴试验一术语定义及土的动力学性质简介•（一）动模量测定动模量的方法测定动模量的方法是将动荷载施加于试样上，同时记录

2、动应力和动应变，某一循环的动应力与同一循环的动应变之比即可得动模量，见图6.5-1（a）。图6.5-1应力—应变记录曲线和滞回圈第五节土的振动三轴试验一术语定义及土的动力学性质简介（二）阻尼比阻尼比定义为土的阻尼系数与临界阻尼系数之比。阻尼比可衡量一周循环荷载内土吸收能量的特性，吸收能量大小可用图6.5-1（b）滞回圈面积表示。阻尼比D按下式计算：式中：——滞回圈面积；——三角形面积。第五节土的振动三轴试验一术语定义及土的动力学性质简介（二）阻尼比另一种常用的计算小应变时阻尼比的方法为自由振动法，见图6.5-2

3、，用下式计算阻尼比式中：——阻尼比；——计算所取的振动次数；——停止激振后第1周的振幅，mm;——停止激振后第周的振幅，mm。第五节土的振动三轴试验一术语定义及土的动力学性质简介（三）动强度土在动荷载作用下，土的应力、应变及孔隙压力随时间（振动次数）而变，动强度是经一定振动次数后试样达到破坏的振动剪应力，振动剪应力与破坏周数的关系曲线称为动强度曲线，见图6.5-3。第五节土的振动三轴试验图6.5-2振幅随时间的衰减曲线图6.5-3不同破坏标准的动剪应力比与破坏周数的关系第五节土的振动三轴试验•二试验目的和适用范

4、围：土的振动三轴试验是室内进行土的动力特性测定时较普遍采用的一种方法。试验目的是测定饱和土在动应力作用下的应力、应变和孔隙水压力变化过程，通过试验确定土的动剪切模量、阻尼比和动强度等。试验测得的参数一是用于分析周期荷载作用下地基和结构物的稳定问题，特别是砂土液化问题；另一是用于计算周期荷载作用下土体在一定范围内引起的位移、速度、加速度和应力随振次的变化等。本试验适用于饱和砂土、粉土和黏土。一般采用固结不排水试验。•三采用标准：SL237－032－1999第五节土的振动三轴试验•四仪器设备•主要设备：电磁式振动三

5、轴仪，有常规控制和计算机控制式两种。由主机、静力控制系统、动力控制系统和量测系统组成。主机：包括压力室和激振器等，如图6.5-4所示。静力控制系统：用于施加围压、轴压和反压等，与一般静三轴仪基本相同。动力控制系统：包括交流稳压电源、超低频信号发生器、超低频峰值电压表、电源、功率放大器、超低频双线示波器等。量测系统：用于量测轴向力、轴向位移、及孔隙水压力，由传感器、动态应变仪、光线记录示波器或x－y函数记录仪等组成。•辅助设备：与一般静三轴试验相同。电磁式振动三轴仪示意图第五节土的振动三轴试验五操作要点•（一）准

6、备工作1检查土动三轴仪各组成部分，确认激振系统、静力系统及量测系统都能正常工作。2明确试验参数，包括试样密度、固结压力及固结应力比等。•（二）试样制备试样制备的要求和方法与静三轴试验相同。原状样制备扰动样制备（击实法）、砂土试样制备充填土试样制备（土膏法），应分别按SL237—017－1999规程有关规定进行。第五节土的振动三轴试验五操作要点（三）试样饱和试样饱和过程也与静三轴试验相同。视土样类型不同可分别采用抽气饱和、水头饱和、二氧化碳饱和、反压饱和等方法，具体操作细节详见SL237—017－1999规程4.

7、2条。（四）试样固结动三轴试验通常要求在三个不同的主应力比下进行固结。对于可自动控制施加静载的新型土动三轴仪来说，只要试验前按试验的要求进行设置（如设定固结应力比K值、加荷级数、荷载增量大小，各级荷载增量持续时间等），试验机即可自动完成试样的固结。第五节土的振动三轴试验五操作要点•（四）试样固结在进行等压固结（σ1/σ3=1）时，动三轴加压方式与静三轴略有不同。静三轴的加压活塞与试样为点接触，加围压σ3时轴压σ1也同步加上，σ1＝σ3。动三轴由于活塞与试样相连，σ1与σ3需分开施加。一般先加σ3，在加σ3之前应

8、将活塞固定，以免加σ3时试样受挤压向上变形而破坏。加完σ3，由荷载传感器控制施加σ1，动作衔接要尽量快。加荷完毕，松开活塞，开始固结。在进行不等压固结（K＝σ1/σ3>1）时，要求固结过程尽量保持K值大致不变。对松软试样，为了避免一次加荷引起试样破坏，应分许多级加荷逐步固结。每级固结时先加围压σ3，后加轴压σ1。第五节土的振动三轴试验五操作要点•（五）施加动应力固结完成后，在不排水条件