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砂土剪切模量测定的弯曲元、共振柱和循环扭剪试验

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岩土工程学报 2016年第4期38卷 740-746页

作者：顾晓强杨峻黄茂松高广运同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室上海200092 香港大学土木工程系

利用弯曲元、共振柱和循环扭剪试验联合测定了不同围压和密实度条件下干砂的小应变剪切模量,研究了弯曲元试验中输出信号的特性和各种信号分析方法确定剪切波传播时间的可靠性,并对比了不同试验的结果。研究结果表明,在共振柱试验时,需... 详细信息

利用弯曲元、共振柱和循环扭剪试验联合测定了不同围压和密实度条件下干砂的小应变剪切模量,研究了弯曲元试验中输出信号的特性和各种信号分析方法确定剪切波传播时间的可靠性,并对比了不同试验的结果。研究结果表明,在共振柱试验时,需要考虑系统刚度对试验结果的影响,特别当试样刚度较大时。弯曲元输出信号中最先到达的是近场效应,其初始极化方向跟剪切波相反。近场效应随着输入频率的增加有一定程度的减小,但不会消失。实际试验中建议输入频率不断增加,直至输出信号比较稳定。值得注意的是,剪切初达波的振幅可能远小于后续振动,因此容易造成初达波的误判。时域初达波法能比较可靠准确地确定剪切波的传播时间,波峰法、交互相关法和交互功率法结果均随输入频率有较大波动,不能可靠地确定剪切波的传播时间。对比试验表明,弯曲元、共振柱和循环扭剪试验确定小应变剪切模量对细砂和粗砂均吻合良好,初步表明砂土粒径对不同试验方法结果的一致性没有影响。

关键词：砂土小应变剪切模量弯曲元共振柱循环扭剪

共振柱和弯曲元研究石灰固化粉土的小应变刚度特性

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建筑科学 2020年第7期36卷 99-105页

作者：袁振霞付英杰李新明尹松中原工学院建筑工程学院河南郑州450007 河南省环境岩土工程与地下工程灾害控制工程研究中心河南郑州450007

为研究石灰固化粉土的小应变刚度特性,利用共振柱和弯曲元对固化土和素土开展了不同围压下的小应变刚度测试。试验结果表明,石灰处理后粉土的小应变刚度显著提高,相同围压下固化土和素土的最大剪切模量比值为1.69~2.59。素粉土和石灰固... 详细信息

为研究石灰固化粉土的小应变刚度特性,利用共振柱和弯曲元对固化土和素土开展了不同围压下的小应变刚度测试。试验结果表明,石灰处理后粉土的小应变刚度显著提高,相同围压下固化土和素土的最大剪切模量比值为1.69~2.59。素粉土和石灰固化粉土的小应变刚度具表现出非线性特征,不同围压下的G-γ衰减曲线符合Hardin-Drnevich模型。固化土和素土的最大剪切模量和围压具有较强的线性相关性,并且固化土的刚度对围压的敏感性高于素土。研究还发现,采用共振柱和弯曲元得到的最大剪切模量非常接近。建议工程实践中采用弯曲元快速准确测定固化粉土的小应变刚度特征。本研究有助于对深化加固土的小应变刚度特性的理解,并为有关粉土的加固工程提供施工设计参数和理论指导。

关键词：石灰固化粉土小应变刚度共振柱弯曲元最大剪切模量围压

中国尾矿坝地震安全度（14）──利用共振柱对尾矿砂的测试及分析

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工业建筑 1995年第7期25卷 48-50页

作者：高建生李万升王治平冶金部建筑研究总院

基于利用自由振动法对尾矿砂的测试数据，分析了固结压力、孔隙比及含水量对剪切模量的影响，并给出了计算公式。

关键词：尾矿坝共振柱地震安全度尾矿砂测试

Stoke固定-自由型共振柱实验系统测试原理及标定方法

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实验技术与管理 2023年第6期40卷 68-73,89页

作者：袁丽崔振东张忠良中国矿业大学力学与土木工程学院深部岩土力学与地工程国家重点实验室江苏徐州221116

共振柱作为土动力学实验教学以及科学研究的重要设备,主要用来测试土的动力参数。目前共振柱实验在设备标定和试样安装方面存在一些问题,导致测试结果不可靠。该文基于扭转激振方式,通过推导Stoke固定-自由型共振柱的测试原理,以及不同... 详细信息

共振柱作为土动力学实验教学以及科学研究的重要设备,主要用来测试土的动力参数。目前共振柱实验在设备标定和试样安装方面存在一些问题,导致测试结果不可靠。该文基于扭转激振方式,通过推导Stoke固定-自由型共振柱的测试原理,以及不同标定棒以及附加块的重复标定实验,获得了具有不规则形状驱动系统的质量惯性矩,并对该共振柱实验设备进行了标定;通过共振柱测试软黏土的剪切模量,与动三轴和弯曲元测试结果进行了对比,得到共振柱与动三轴在应变重合范围内的剪切模量相同,以及在小应变范围的剪切模量与弯曲元测试结果接近的结论。

关键词：共振柱设备标定剪切模量扭转激振动三轴仪弯曲元

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在土工测试中共振柱的应用

河海大学学报（自然科学版） 1991年第6期19卷 36-41页

作者：徐亦敏姜朴河海大学农田水利工程系

本文通过多种土类的共振柱试验实测剪切模量,建立与振动三轴试验的液化剪应力、静三轴试验的非线性变形参数、膨胀土的含水量等相互关系。检验了用共振柱试验确定液化剪应力的可靠性,用共振柱试验来确定静三轴非线性变形参数值是可行的... 详细信息

本文通过多种土类的共振柱试验实测剪切模量,建立与振动三轴试验的液化剪应力、静三轴试验的非线性变形参数、膨胀土的含水量等相互关系。检验了用共振柱试验确定液化剪应力的可靠性,用共振柱试验来确定静三轴非线性变形参数值是可行的,提出了用现场波速法试验结果确定土体膨胀性大小。

关键词：膨胀土共振柱土动力学测量

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不同参数条件下重塑红壤土共振柱试验研究

不同参数条件下重塑红壤土共振柱试验研究

作者：王增亮东华理工大学

学位级别：硕士

土体动剪切模量和阻尼比是表征土动力特性的两个重要参数,也是土层地震反应分析和场地安全评估的关键。目前,国内外对原状土在小应变范围内的动力学特性的研究已相对成熟。实际工程中,常采用夯实、排水固结等方式处理原状土使其满足工... 详细信息

土体动剪切模量和阻尼比是表征土动力特性的两个重要参数,也是土层地震反应分析和场地安全评估的关键。目前,国内外对原状土在小应变范围内的动力学特性的研究已相对成熟。实际工程中,常采用夯实、排水固结等方式处理原状土使其满足工程建设的强度需求,且土的物理状态如含水率、密实度等随着时间的推移也是不断变化的;而土在不同物理状态下其动力特性参数差别较大。目前,对于土在不同物理状态时动力特性规律的研究较少。本项目通过对重塑红壤土在不同物理条件（含水率、围压、固结时间、击实功）下的动力特性参数开展研究,根据试验结果,得出了小应变范围内红壤土动剪切模量和最大阻尼比随着土含水率、固结时间、击实功、围压变化时的变化规律,是对土力学重塑土动力特性理论的重要补充。详述如下:（1）试验所测数据符合Hardin-Drnevich双曲线规律,并可用该双曲线方程可以准确拟合,相关系数R≥0.91,且研究给出了双曲线中参数a、b的值。（2）当围压增大时,红壤土动剪切模量也随之增大,试样最大动剪切模量与围压呈很好的线性关系。50kPa和350kPa围压下试样的动剪切模量与剪应变关系曲线形成一个包络线,围压在50kPa50kPa时试样动剪切模量与剪应变关系曲线在这个包络线以内,动剪切模量比曲线也表现出相似的趋势。（3）红壤土含水率增加时,其动剪切模量、最大动剪切模量均先减小后增大,土处于最优含水率时其最大动剪切模量值达到最小;试样最大阻尼比随着含水率的增加而减小。（4）通过研究固结时间对重塑红壤土动力特性的影响,得出固结时间对红壤土最大动剪切模量、动剪切模量比与剪应变关系曲线有影响,且这种影响存在规律性。具体表现为试样的最大动剪切模量随固结时间的增加而增大;试样最大阻尼比随固结时间的增大而减小。（5）通过控制制作试样的击实次数使得试样受到的击实功存在差异,从而研究小应变范围内红壤土动剪切模量和阻尼比受击实功的影响。研究结果表明,试样所受到的击实功越大,其最大动剪切模量也越大;试样最大阻尼比随着击实功的增加而增大。

关键词：重塑红壤土动剪切模量最大阻尼比共振柱

考虑初始组构影响的砂土小应变动力特性共振柱试验研究

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考虑初始组构影响的砂土小应变动力特性共振柱试验研究

作者：肖遥温州大学

学位级别：硕士

土的结构是指土中颗粒的排列特征(几何特性)和联结特性(力学特性),前者称为组构,后者称为颗粒联结。土体由于沉积历史和沉积环境的不同,会形成不同的内部结构,土体表现出来的各向异性与非线性是土体内部的结构要素发生变化的宏观表现。... 详细信息

土的结构是指土中颗粒的排列特征(几何特性)和联结特性(力学特性),前者称为组构,后者称为颗粒联结。土体由于沉积历史和沉积环境的不同,会形成不同的内部结构,土体表现出来的各向异性与非线性是土体内部的结构要素发生变化的宏观表现。结构性是土体的一个重要特性,对场地土体的力学行为具有重大影响。对于砂土而言,土中颗粒的排列特征(组构)是影响其力学特性的主要因素,过去对于组构对砂土力学特性的研究,尤其是小应变动力特性尚不充分。因此本文通过落砂法(DD)和湿捣法(MT)两种制样方法来实现两种组构砂土试样的制备,利用共振柱仪对不同初始组构下砂土试样开展小应变动力特性实验研究,具体研究内容如下:(1)利用共振柱仪对不同初始组构下丰浦砂试样开展等压条件下小应变动力特性试验,研究了不同围压、不同相对密实度和不同应变水平下两种组构对砂土小应变剪切模量和阻尼比的影响。研究结果表明在低围压和低密实度下DD和MT试样最大剪切模量(G)数值差别较小,随着围压和密实度增大,DD和MT试样G逐渐增大。不同组构对归一化动剪切模量与应变的关系曲线影响很小。(2)利用共振柱仪对不同初始组构丰浦砂进行了小应变动力特性的时间效应试验研究。研究结果表明相同条件下DD试样时间效应对G的影响均大于MT试样。在低围压和低密实度下,两种组构试样时间效应幅值相差最大。应力历史对DD试样剪切模量的时间效应影响大于MT试样。在低围压和低密实度下,MT试样阻尼比时间效应减少值大于DD试样。(3)对传统Stokoe共振柱进行改进,通过改进后共振柱,研究了在非均等固结下,砂土不同组构对小应变剪切模量的影响。研究结果显示:在低围压下固结应力比(k)对DD试样G的影响比MT试样明显。在高围压下,随着密实度增大,k对两种组构试样G的影响较小。非均等固结比k和组构对归一化剪切模量衰减曲线几乎无影响。

关键词：组构小应变动力特性共振柱时间效应非均等固结

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砂土共振柱动力特性研究

砂土共振柱动力特性研究

作者：毛浩燃浙江海洋大学

学位级别：硕士

土的动剪切模量和阻尼比是岩土工程设计施工中关键的2个参数,在土工抗震分析和动力设备基础设计等土动力问题分析中起着极其重要的作用。土的动力特性影响因素众多,以往的研究在某些方面依旧存在着争论与缺陷。本文在总结以往研究成果... 详细信息

土的动剪切模量和阻尼比是岩土工程设计施工中关键的2个参数,在土工抗震分析和动力设备基础设计等土动力问题分析中起着极其重要的作用。土的动力特性影响因素众多,以往的研究在某些方面依旧存在着争论与缺陷。本文在总结以往研究成果基础上,针对土体小应变动力特性,本文利用GDS共振柱测试系统,对日本丰浦砂进行了15组不同固结比条件下的试验。从小应变的范围内对日本丰浦砂进行了系统试验,探讨了不同固结比下围压和孔隙比与动剪切模量的关系,对不同固结比下土的动剪切模量进行归一化处理,得到归一化后不同固结比下的动剪切模量比与剪应变Gmax/G-γ关系曲线,探讨了固结比对阻尼比产生的影响,通过日本丰浦砂试验修正非均等固结条件下最大动剪切模量的建议公式,并与1969年Hardin及中国地震局在2005年给出砂土非均等固结建议公式进行对比,结果显示本文所给出的计算公式在增长幅度介于两式之间,但与中国地震局计算公式都显示土体非均等固结对最大动剪切模量的影响程度都比Hardin公式大。采用湿捣法与落砂法两种制样方法制作所得到不同组构条件的日本丰浦砂,进行了6组在35kPa固结围压和150kPa固结围压下动剪切模量时间效应试验,研究了不同组构下松砂、中密砂、密砂在小应变范围内剪切模量随时间效应下的变化情况。利用弯曲元在探究非均等固结条件下砂土最大动剪切模量变化情况,与共振柱非均等固结试验进行对比验证。

关键词：共振柱非均等固结时间效应组构弯曲元动剪切模量阻尼比

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水泥土动力特性的共振柱试验研究

水泥土动力特性的共振柱试验研究

作者：吕程伟湖北工业大学

学位级别：硕士

软土地基普遍分布在我国东部沿海地区以及内陆的沿江沿湖区域,由于软土具有抗剪强度低、压缩性高、含水量高等对抗震不利的工程性质,即使软土地区工程施工时上部荷载较小地基也往往会产生较大位移的沉降,而用水泥搅拌桩加固技术是进行... 详细信息

软土地基普遍分布在我国东部沿海地区以及内陆的沿江沿湖区域,由于软土具有抗剪强度低、压缩性高、含水量高等对抗震不利的工程性质,即使软土地区工程施工时上部荷载较小地基也往往会产生较大位移的沉降,而用水泥搅拌桩加固技术是进行软土地基处理的一种常用方法。通过搅拌机械设备将水泥与软土混合搅拌,利用水泥和软土之间发生的一系列物理、化学反应,使软土硬结为具有高强度、低压缩性、低渗透性的水泥土。水泥土的动力特性对水泥搅拌桩地基的抗震性能有显著的影响,也是工程地震安全性评价中必不可少的内容。土体的动剪切模量和阻尼比是土动力特性的两个重要参数,通过共振柱试验可以对土体小应变范围内的动力特性进行研究。本文利用GDS共振柱试验,主要进行了如下研究:(1)对共振柱进行了扭转激振和弯曲激振标定研究。利用GDS共振柱对不同直径、不同高度的铝质标定棒进行了一系列标定试验。研究结果表明:铝制标定棒的扭转激振共振频率随着共振柱驱动系统质量的增加而减小,随着试样的直径增大而增大,通过标定得到共振柱驱动系统的转动惯量I0值为0.0037kg·m2。共振柱驱动系统试样弯曲激振共振频率随直径增大而增大,随高度增大而减小,由瑞利波法得到的动弹性模量计算方法计算出的试样动弹性模量相近,检验了瑞利波法的可靠性,利用厂家提供的标定砝码和自制的5根不同高度的铝质标定棒对共振柱系统在试样顶端集中质量进行了标定,给出了基于瑞利波法考虑实际试样尺寸的共振柱试验动弹性模量计算方法。(2)通过GDS共振柱试验研究了不同水泥掺量、养护龄期和围压对水泥土动力特性的时间效应影响。试验结果表明:水泥掺量越大,养护龄期越长,水泥土最大动剪切模量越高。相同围压下,水泥土最大动剪切模量越小,水泥土主固结时间越长,固结后归一化动剪切模量越大。围压越大,水泥土时间效应越明显,高围压下水泥土最大动剪切模量显著增大。水泥土在时间效应阶段,其最大动剪切模量随时间呈近乎线性增长,对于短期内水泥土最大动剪切模量可以在室内利用共振柱试验测得水泥土归一化动剪切模量增长率后进行修正。(3)通过GDS共振柱试验研究了纯黏土和水泥土-黏土复合试样的动剪切模量G和阻尼比D的变化规律。研究结果表明,纯黏土和复合试样的动剪切模量G和阻尼比D随剪应变γ变化趋势一致。复合试样中水泥土的置换作用增大了试样整体的强度,在小应变范围内围压和置换率对动剪切模量G和阻尼比D的影响显著,随着剪应变增大,围压和置换率的影响减弱。复合试样的最大动剪切模量Gmax与围压和置换率表现出良好的线性关系。围压越大,提高水泥土的置换率对土体最大动剪切模量Gmax增强效果越明显。利用修正的Hardin-Drnevich双曲线模型可对不同置换率的复合土体动应力-应变关系进行预测。

关键词：水泥土共振柱动剪切模量动弹性模量阻尼比