動強度試驗是指動荷載下測定土的強度變形能力的試驗，是解決土體動力穩定性的基礎。土的振動液化是一種具有突發性強度喪失特點的特殊強度問題，動強度試驗是為土體抗震穩定設計提供動力學參數的有效方法。其中地震荷載是一種隨機動荷載，大多具有明顯的不規則性和不對稱性，是動強度試驗中必須考慮的荷載。
基本介紹
- 中文名：動強度試驗
- 外文名：dynamic strength test
- 學科：土力學
- 定義：動荷載下土的強度變形能力
- 研究：土的振動液化
- 影響因素：振動次數、土質
定義,研究現狀,相關儀器,
定義
土的動強度是土力學研究尚不深入的一個領域。國內外學者對此問題的論述分歧較大，特別是對飽和軟粘土的動強度。相當一些研究資料認為動強度不低於靜強度，而且認為當振次<50時，土的動強度均大於靜強度；當應變不超過1. 5%時，即使是中等靈敏的軟粘土，在200次循環荷載振動下，其強度也幾乎沒有變化。在建築工程中，動強度試驗是指通過動三軸試驗或其他動荷載試驗測定土體或地基承載力或抗液化能力。這裡動荷載一般多指地震。在室內進行土的動力特性試驗，主要包括兩方面的內容：（1）確定土的動強度，用以分析在大變形條件下地基和結構物的穩定性，特別是沙土的振動液化問題；（2）確定剪下模量和阻尼比，用以計算在小變形條件下土體在一定範圍內所引起的位移、速度、加速度或應力隨時間的變化。
動強度試驗通過試驗測量材料或結構承受動荷載的能力。動荷載主要包括按一定規律重複變化的周期性荷載、瞬時以較大幅值變化的衝擊載荷、形式上雜亂但有統計規律的隨機荷載。載入設備有激振器、振動台、衝擊擺、落錘、衝擊炮、爆炸裝置、可控火箭等設備；測量裝置有位移感測器、速度感測器、加速度感測器、雷射測振儀、動態應變儀、高速攝影和錄像等設備；另外還需要綜合數據採集、分析、處理和控制系統等設備。
研究現狀
土的動力特性主要是指變形特性和強度特性，強度問題一般屬於大變形範圍的問題，, 包括一般土的動力強度問題和特殊條件下土的振動液化問題。
室內動力測試儀器主要有動三軸儀 、動剪下儀、共振柱、振動台、離心機等，並對各測試儀器的特點作了簡單綜述，指出動三軸試驗的數據精度高、可靠性強。從隨機地震荷載作用下原狀黃土動強度的試驗中，出現了大量原狀黃土的室內動三軸試驗，有原狀黃土的動變形強度特性、黃土動力參數的測定、土的動強度與靜強度關係，國內外學者的研究成果不盡一致。通過工程實踐及試驗，土的動強度與土體的原位應力狀態直接相關，當土的固結主應力比Kc =σ1 / σ3 =1. 0 時，土的動強度最低，不論 Kc >1.0 或Kc<1.0 時，其強度均增大，即土體存在偏應力時，土的動強度都隨之增長，Kc又隨土的固結狀態不同而不同；在飽和擊實黃土的動模量、阻尼比、動強度、動孔壓及抗液化特性試驗中，指出飽和擊實黃土的動應力—應變關係符合雙曲線模型，模型中參數起始動剪下模量和最大動應力與軸向固結應力間均有良好的冪函式關係，且可以對不同固結應力狀態歸一，固結圍壓和固結比對阻尼比的影響較小，而動強度隨固結圍壓的增大而減小，隨Kc的增大而增大; 在原狀黃土的動強度和震陷隨含水量的變化規律中，塑限含水量可作為黃土動強度和震陷的界限含水量，小於塑限的含水量變化對震陷臨界動應力和動粘聚力的影響非常顯著，大於塑限的含水量變化對其影響微弱，指出動強度隨含水量增加而減小，隨固結壓力的增大而增大，震陷則與之相反，動摩擦角不受含水量的影響。室內土動力測試儀器及其特點，指出室內土動力測試的研究方向與重點是：試驗研究材料的擴大與延伸、複雜應力狀態下土動力學特性研究、小應變下土動力參數的求取、土的動強度和液化及動力參數影響因素對動強度與液化基本概念作了較深入的探討；進一步從實用出發探討黃土的動、靜力學特性參數之間的聯繫，以便用常規靜力特性參數評估動力特性的可能性，對於不同區域的原狀黃土在不同濕度狀態下進行了動三軸震陷資料與常規壓縮、濕陷試驗資料的分析，指出在某一地區黃土動力特性研究中，重視乾密度，尤其是含水量的變化是正確的，但對於不同地區的黃土，除考慮乾密度和含水量的影響外，還必須考慮各地黃土不同結構性所構成的影響。隨著土工試驗儀器的改進，對非飽和原狀黃土在動扭剪三軸儀上試驗，初步反映了非飽和黃土在動荷載作用下孔隙壓力的變化情況，非飽和黃土在常規動三軸試驗中一般難以得到較為準確和具有較好規律性的試驗結果；用 GDS 動三軸儀，在兩種控制方式( 應力和應變) 下， 對壓實黃土的動力特性和動力作用下的應力鬆弛特性進行了試驗研究， 給出壓實黃土在動下的應力應變隨時間變化的表達式。 綜上所述實現了動三軸試驗由單向振動到雙向振動的發展，使室內試驗更近似地模擬現場狀況。
相關儀器
動三軸儀是專門用於動三軸實驗的儀器。動三軸試驗屬於土的動態測試內容，是室內進行土的動態特性時較普遍採用的一種方法。傳統的振動三軸儀一般包括壓力室、激振設備和量測設備三個系統。振動三軸儀的壓力室與靜三軸儀的壓力室基本相同，結構材料、密封形式也大體一樣。在量測設備方面，振動三軸儀要比靜三軸儀複雜一些。振動三軸儀的量測記錄，一般採用電測設備，即將動力作用下的動孔隙水壓力、動變形和動應力的變化，通過感測器轉換成電量或電參數的變化，再經過放大，推動光電示波器的振子偏轉，引起光點移動，並在紫外線感光紙帶上分別記錄下來。振動三軸儀的激振設備，根據產生激振力方式的不同，可以分為電-磁激振式、慣性力振動式和電-氣激振式等類型。每種類型又分為單向激振和雙向激振兩種。
