土的动力性质

土在动力作用下的变形和强度特性。动力作用包括地震、爆炸、打桩与夯击、波浪等。土的动力性质与动力作用的类型有关。土在一次冲击作用下的抗剪强度一般都高于静力作用下的相应值，对于黏土约高1倍，对于砂土约高10%。土在往返作用下的抗剪强度，常随往返次数的增多而降低，一般可降低到静力抗剪强度的80%～90%；对灵敏性黏土和可液化土则将更低，其数值需通过专门的试验确定。

表示土在动力作用下变形特性的常用参数是剪切模量和阻力比。土在小应变（剪应变小于10^-6～10^-4）时呈线弹性性质。土在剪应变为10^-6时的剪切模量称为最大剪切模量（G_max）。G_max值与土类（砂土或黏土）有关，并主要随孔隙比（e）的减小、有效压力（σ′₀）的增大以及黏土超固结比的增大而增大。

当剪应变大于10^-4后，土呈非线性弹塑性性质。常以往返剪应力幅值（τ_a）与往返剪应变幅值（γ_a）之比作为土的动力剪切模量（G）。从图中可以看出，剪切模量随剪切应变的增大而减小。

往返剪切滞回圈示意图

土的阻尼比（D）（参见阻尼），相对于单自由度黏弹性振动体系中的阻尼比，仅有当量或等效的意义，反映出土体中动能的耗散特性。D值是滞回圈面积ΔW（图中ACA′C′A的面积）与动应变能W（图中三角形ABOA的面积）之比乘以常数（1/4）π。D一般随γ_a的增大而增大。G和D对土体的动力反应和共振现象有重大影响。

在允许排水的条件下，土受到冲击、振动或往返荷载所产生的体积变化，主要与土的密度、应力状态、动应变幅值和往返（或重复）作用次数有关。当砂土在应力空间的剪缩区内时，往返剪切可使其体积逐次压缩，并最终趋于稳定，称为振稳（shakedown）；反之，在剪胀区内时，往返剪切可使其体积逐次膨胀，并出现递增破坏。饱和黏土在冲击荷载下也产生固结压密，对于灵敏性黏土还可能出现触变现象，由于颗粒骨架结构的改变，在允许排水的条件下也引起体积变化。