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土动力学是土力学的一个重要分支,它是研究土在动力作用下的工程性质与行为的学科。土动力学的任务在于探求动荷载作用下土的动强度、动变形等特性变化的规律性,并在此基础上,通过应用近代力学的原理,分析研究在各种类型动力影响下土工建筑物及建筑物土质地基的变形稳定性和强度稳定性。本文通过进行室内动力学试验:共振柱试验和动三轴试验,对南水北调中线工程禹州段弱膨胀土的动力特性进行了研究,主要取得以下研究成果: (1)通过共振柱试验,研究了在动荷载作用下不同围压和不同干密度分别对饱和膨胀土动力学参数的影响规律。动剪切模量随动剪应变的增大而衰减:当动剪应变小于10-4时,动剪切模量衰减速度缓慢;当动剪应变超过10-4后,动剪切模量衰减速度加快。在相同条件下,动剪切模量随围压和干密度的增大而增大;最大动剪切模量随围压和干密度的增大而增大。动剪切模量比随动剪应变的增大而逐渐降低,动剪切模量比集中在一个狭窄的条带内,试验点离散性较小,有很好的归一性。阻尼比随动剪应变的增大而减小,随围压和干密度的增大而增大。 (2)通过动三轴试验,研究了饱和膨胀土的动强度特性。分析不同试验条件下的动强度曲线,发现动强度随振动次数的增加而呈衰减的特性;在相同条件下,试样所处的围压越高,干密度越大,其动强度越大。振动次数对膨胀土的动强度参数有明显的影响作用,其动粘聚力及动内摩擦角的值随振次的增加而减小。当破坏振次相同时,动粘聚力及动内摩擦角的值随试样的干密度增大而增大。 (3)通过动三轴试验,研究了饱和膨胀土的动本构特性。土的动应力-应变关系曲线基本上呈双曲线形式,与等效线性模型中对曲线的描述相符。存在一个临界动应变,当试样在动荷载作用下产生的变形超过该临界动应变后,试样从弹性阶段进入到塑性阶段,试样本身所具有的性质也从弹性转变成塑性,抵抗变形的能力也会明显的降低。动应力随围压和干密度的增大而增大;动弹性模量随动应变的增大而降低,随围压和干密度的增大而增大;最大动弹性模量随围压和干密度的增大而增大;动弹性模量比随着动应变的增大而降低,动弹性模量比集中在一个狭窄的条带内,试验点离散性较小,有很好的归一性。