土体剪切模量和阻尼比的试验对比研究
新近沉积土的动剪切模量和阻尼比试验分析
新近沉积土的动剪切模量和阻尼比试验分析作者：杨沧生来源：《科技创新导报》 2014年第34期杨沧生(云南省地震工程研究院云南昆明 650041)摘要：在重大工程进行抗震设计的过程中，土的动剪切模量与阻尼比是最为基础性的数据。
该文以昆明滇池湖盆地区的重大工程为例，对该地区的多种新近沉积土进行了动剪切模量和阻尼比试验，为该地区经济在经济快速发展的过程中新建重大工程提供抗震设计数据。
关键词：盆地沉积土动剪切模量比阻尼比中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)12（a）-0077-01在土动力特征中，动剪切模量和阻尼比是参数中较为重要的，是重大工程在抗震设计中必需的基础性资料。
该文以昆明滇池湖盆地区的官渡区、西山区、海口镇、昆阳县、呈贡县为例，对该地区的新近沉积土进行了动剪切模量和阻尼比试验分析。
云南省的防震减灾工作已经从局部重点防御转变为有重点的全面防御。
与云南省昆明滇池湖盆地区抗震工作的开展相结合，对云南昆明滇池湖盆地区的动剪切模量和阻尼比试验有着非常重要的现实意义。
1 动剪切模量和阻尼比试验的必要性云南昆明滇池湖盆地区具有非常优越的地理位置，旅游、磷矿、水资源等资源非常丰富。
随着经济的发展，旅游交通、水资源与磷矿开发在该地区得到快速的发展。
在基础设施进行建设过程中，对抗震有着非常高的要求。
除了这三类工程之外，该地区其他具有抗震要求的重大工程也在不断新建。
因此，对该地区的新近沉积湖相土进行动剪切模量和阻尼比试验，对于该地区重大工程的抗震设计有着非常重要的意义。
选取的土样的工程背景如表1所示，土样沉积环境如表2所示。
2 动剪切模量和阻尼比试验的仪器与方法动剪切模量和阻尼比试验采用的仪器为北京新技术研究所DDS-70动三轴试验系统，对试验进行过程控制与数据采集，能够确保试验的精度。
试验时先按规定制备土试样，其高80mm，直径39.1mm，而后进行浸水饱和，在一定的固结比应力下固结，待固结完成后，在不排水的条件下施加动应力进行动弹模试验。
重塑红黏土动剪切模量与阻尼比的共振柱试验_李剑
四川大学学报（ 工程科学版）
JOURNAL OF SICHUAN UNIVERSITY （ ENGINEERING SCIENCE EDITION）
Vol． 45 No． 4 July 2013
3087 （ 2013 ） 04006207 文章编号： 1009-
随着高速铁路的发展， 列车速度得到了显著提 但高速铁路运营时间的累积造成越来越多的高 高， ［1 ］ 铁路基病害问题便凸显出来 。 为使列车高速、 安 全、 舒适运行， 并尽可能减少维修， 应严格控制路基 的沉降变形。在保证路基填料的材质及施工质量的 路基本体自重作用下的压密变形数值是有 前提下， 限的， 在此基础上， 小应变幅值条件下， 路基在动荷 载作用下的动力响应分析就成为路基沉降变形的重
对第 1 组试样进行了较大剪应变的共振试验， 以便 ， 分析在较大剪应变条件下 动剪切模量和动阻尼比 的变化规律。 为方便进行数据处理， 对 3 组试样进行编号。 TS2 和 TS3 分别表示 3 组试样。 TS1 － 50 采用 TS1 、 和 TS1 － 100 分别表示第 1 组试样中进行围压 50 和
［2 ］
1． 3
试验方案
为使试样满足《高速铁路路基设计标准 》 对路 其基本参数根据前述物理力学 基力学性能的要求， 特性试验确定。 试样含水率取最优含水率， 即 20% 。 密度的取 ［14 ］ 《铁路工程土工试验规程》 要求 ： 铁路基床 值根据 底层填料的压实系数要达到 95% 以上， 在此取 K = 3 0 ． 95 ， 因此， 试样密度为 1 ． 84 g / cm 。 试样制作通过 液压千斤顶压 制 成 型。 试 验 所 用 土 样 尺 寸 为 Φ50 mm × 100 mm。 为保证试验数据的准确性、 可对比性， 选用 3 组 参数相同的土样进行平行试验。每组土样包括 4 个 100 、 150 和 200 kPa 的共振 土样， 分别进行围压 50 、
不同地区原状黄土动剪切模量与阻尼比试验研究
0引 言
黄土是我国分布较广的区域性特殊土，多集中分 布在地震多发且烈度较高的中西部地区[1-2]，加之黄土 所具有的大孔隙及柱状节理等独特结构，黄土地区在 地震作用下大量的滑坡、震陷和地裂等自然灾害给人 民的生命和财产造成巨大损失，这使得众多专家和学
者们关注于动荷载作用下黄土地区工程问题[3-8]。用土 动力学的方法对黄土的动力特性进行深入研究，对于 黄土地区工程建设和震害预测具有十分重要的现实意
但是，我国黄土分布广泛、成因类型复杂，现有 的这些研究成果也只是限制于某一特定的区域，研究 地点零散，研究成果不够系统。由于黄土地区自然地 理位置不同，气候特点和自然地理环境存在差别，所 以在黄土的力学特性等方面具有明显的区域特征。对 黄土进行区域间研究，分析比较黄土的动剪切模量和 阻尼比在不同区域间的联系规律等研究尚不多见。基 于这一前提条件，本文以兰州、洛川和杨凌地区原状 黄土为对象，研究其动剪切模量和阻尼比的变化规律， 力求从空间平面上把握其分布规律，有效地预测由于 所处地理位置和所受荷载条件的不同而给土体动力性 质带来的不确定性，为黄土地区的工程建设提供参考， 同时对于开展黄土地区地震小区划研究也具有一定的 实际意义。
─────── 基金项目：国家自然科学基金项目（50578134）；教育部新世纪优秀人 才支持计划项目（NECT-06-0864） 收稿日期：2010–04–07
第9期
王志杰，等. 不同地区原状黄土动剪切模量与阻尼比试验研究
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义。 土的动剪切模量和阻尼比是土动力学特性的首要
参数，是土层和地基地震反应分析中必备的两个重要 参数，也是场地地震安全性评价中必不可少的内容， 对其进行试验研究是土工建筑物抗震设计和动力计算 分析所必需的基本依据[9-11]。这两个参数的选择是否 合理，将直接影响到工程结构的安全性和经济性。
土的动剪切模量、阻尼比和泊松比研究进展
土的动剪切模量、阻尼比和泊松比研究进展贺为民;李德庆;杨杰;李怡青【摘要】介绍了现场测试与实验室测试土的最大动剪切模量的差别、动剪切模量和阻尼比与剪应变关系的表达式及其地区经验成果、固结比对最大动剪切模量影响、动泊松比研究、实验误差及其对地震动的影响等方面的主要成果。
提出应加强动泊松比研究，加强共振柱和动三轴试验土动力学参数统一的数学模型研究，加强土动力学参数在均等固结与非均等固结条件下关系研究，加强土动力学参数与土的常规物理力学性质指标关系研究和土动力学参数实验误差研究。
【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】9页(P309-317)【关键词】动剪切模量;阻尼比;泊松比;土动力学;地震安全性评价【作者】贺为民;李德庆;杨杰;李怡青【作者单位】中国地震局地球物理勘探中心,河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】P315.9报道综述目前在工程场地土层地震反应分析和土工构筑物的地震稳定性评价中，常常采用等效线性化方法。
该方法考虑土的非线性时必须用到的土动力学参数有：最大动剪切模量、动剪切模量比与剪应变关系曲线、阻尼比与剪应变关系曲线。
陈国兴等[1]、孙静等[2]曾对土的动模量、阻尼比的研究成果进行了总结或述评。
《工程场地地震安全性评价GB17741-2005》[3]的颁布和实施，促进了土动力学参数相关测试、试验和研究工作，取得了一批新的成果。
本文主要对近年来土的动剪切模量、阻尼比、泊松比的研究成果进行梳理和总结，从地震反应分析应用角度提出今后的工作建议。
1 现场测试与实验室测试比较土动力学参数的现场测试(原位测试)方法主要是波速测试法，即通过测试(钻孔内)土层剪切波速、P波波速和取土原状样测试土的密度，利用弹性波理论公式计算获得不同深度处的土层动剪切模量、动弹性模量以及动泊松比。
该方法主要适用于小应变的情况，获得的动剪切模量、动弹性模量分别为土的初始动剪切模量(最大动剪切模量)、初始动弹性模量(最大动弹性模量)。
山东东营地区土的动剪切模量比和阻尼比试验研究
山东东营地区土的动剪切模量比和阻尼比试验研究王津津;张建民;郭婷婷;杨传成;蔡文霞【摘要】对山东东营地区埋深3.0～57.3 m的土层划分标准层,对采集的42组粘土、粉质粘土、粉土(中密)、粉质粘土与粉砂互层土样进行动三轴试验,通过统计分析给出了这些样品动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化试验结果,并与袁晓铭等(2000)给出推荐值进行了对比分析.结果表明,东营地区各类岩土的试验结果值在该地区具有一定的代表性和适用性,并在该地区地震安全性评价工作中得到了应用.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2014(037)002【总页数】5页(P263-267)【关键词】动剪切模量比;阻尼比;山东东营【作者】王津津;张建民;郭婷婷;杨传成;蔡文霞【作者单位】山东省地震工程研究院,山东济南250021;山东省地震工程研究院,山东济南250021;山东省地震工程研究院,山东济南250021;山东省地震工程研究院,山东济南250021;山东省地震工程研究院,山东济南250021【正文语种】中文【中图分类】TV411.80 前言动剪切模量和阻尼比作为土动力特性的重要参数，是土动力计算和场地地震安全性评价中不可或缺的内容(蔡辉腾等，2009)。
历次地震的震害调查表明，土的动力学特性对震害有明显的影响，土层的共振、滤波、放大效应已受到岩土工程界的普遍重视(孙静等，2004)。
这两个参数的选择是否合理，将直接影响到工程结构的安全性和经济性。
国内很多学者针对土的动剪切模量比和阻尼比进行了大量的试验研究，并取得了一些较为有价值的研究成果。
祝龙根和吴晓峰(1988)用Dmevich共振柱仪提出了低幅剪应变条件下福建饱和标准砂样的G/Gmax－γd和λ－γd经验公式;中国地震局1994年颁布的《中华人民共和国地震行业标准工程场地地震安全性评价工作规范》(DB001－94)也给出了砂土G/Gmax－γd和λ－γd关系的推荐值;袁晓铭等(2000)利用改造后的共振柱仪，对来自全国中东部十几个地区的常规土类进行了大量试验，给出2种固结压力下典型土类G/Gmax－γd和λ－γd关系的推荐值(本文简称“推荐值”，见表3)，分别适用于土体埋深小于10 m和10～20 m两种情况。
结构性土动剪切模量和阻尼比的试验研究
结构性土动剪切模量和阻尼比的试验研究土的动力特性是影响地面运动特性的主要因素之一。
岩土的动模量和阻尼比是岩土动力学特性的首要参数,是目前场地地震反应分析、土工构筑物地震稳定性评价中必备的动力参数,目前土体动剪切模量和阻尼比的研究主要集中于对不同地区土体动力特性的差异性的认识上,以及土体物理性质、静力学条件、加载方式和试验方法的不同对其的影响,而关于结构性对动剪切模量和阻尼比的影响的相关研究还较少,而这对于土体来说恰恰是及其重要的,因此开展相关试验研究是正确认识土体结构性对其动力学特性影响的有效途径。
本文从土体的结构性入手,通过制备人工结构性砂土和粘土,开展了一系列共振柱试验,通过试验确定了动剪切模量和阻尼比,研究了结构性对两个参数的影响,分析了造成这种影响的原因,最后探讨初始孔隙比、固结压力、相对密实度和胶结程度等因素对最大动剪切模量、动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比的影响规律,在此基础上给出考虑土体结构性动剪切模量比和阻尼比变化幅度的推荐值,本文的主要工作如下:1.结构性土的制备方法研究本研究采用向纯净砂和粘土中添加水泥和食糖来获得人工制备的结构性土试样,模拟土体的结构性和大孔隙特性,采用共振柱仪完成动剪切模量和阻尼比的试验,为使试验结果具有可对比性,本文还将结构性土与重塑土进行了对比。
本试验所用土样全部是重塑样。
2.人工制备结构性砂土动剪切模量、阻尼比试验研究采用逐级循环加载的共振柱试验开展结构性砂土动剪切模量、阻尼比试验研究,试验中通过改变水泥掺量、固结围压、相对密实度等条件,绘制不同影响因素下的G<sub>d</sub>/G<sub>dmax</sub>-γ、λ-γ曲线,考察结构性砂土动剪切模量比与剪应变、阻尼比与剪应变非线性关系的变化规律。
3.人工制备结构性粘土动剪切模量、阻尼比试验研究采用逐级循环加载的共振柱试验开展结构性粘土动剪切模量、阻尼比试验研究,试验中通过改变固结围压、孔隙比等条件,绘制不同影响因素下的G<sub>d</sub>/G<sub>dmax</sub>-γ、λ-γ曲线,考察结构性粘土动剪切模量比与剪应变、阻尼比与剪应变非线性关系的变化规律。
渤海海域典型场地土的动剪切模量比和阻尼比的统计值
渤海海域典型场地土的动剪切模量比和阻尼比的统计值兰景岩;刘化涤;吕悦军;谢卓娟【摘要】收集渤海海域内近40个海洋平台的钻孔资料,结合室内振动三轴试验,归纳整理出372组渤海原状土样动力学测试的原始数据,利用数理统计方法给出渤海海域内不同类型土体、不同埋深的动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的平均曲线及统计值.研究结果可作为土动力学研究的补充,同时有利于加深对不同土质动力学性能的认识,为渤海海域内其它海洋建设工程的地震安全性评价工作提供借鉴和参考.%Collecting the borehole records of nearly 40 ocean-platforms in Bohai Sea and combining indoor dynamic triaxial test, we sorted out 372 original data tested by undisturbed soil sample dynamics of the Bohai Sea. By use of the mathematical statistics method, we obtained the average curves and statistical values of dynamic shear modulus and the damping ratios, both of them varied with the shear strain in different soil types and different depth in Bohai Sea. The results could be used as a supplement to the soil dynamics study. was helpful of deepening the understanding about dynamic property of different soil, and provided experience and reference for the seismic safety evaluation of other engineering construction projects in Bohai Sea.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】8页(P260-267)【关键词】海域土;动剪切模量比;阻尼比;渤海海域【作者】兰景岩;刘化涤;吕悦军;谢卓娟【作者单位】中国地震局地壳应力研究所,北京100085;中交路桥技术有限公司,北京100029;中国地震局地壳应力研究所,北京100085;中国地震局地壳应力研究所,北京100085【正文语种】中文【中图分类】P315.93场地条件是影响震害的重要因素，其中土动力学参数对地震波的放大作用也是地震工程界公认的影响震害的要素之一 (袁一凡，1992;薄景山等，2003;贺秋梅等，2006)。
岩土动剪切模量阻尼试验及应用研究
岩土动剪切模量阻尼试验及应用研究一、本文概述《岩土动剪切模量阻尼试验及应用研究》一文主要围绕岩土的动剪切模量和阻尼特性展开深入研究，探讨了岩土材料在动荷载作用下的力学行为及其工程应用。
文章首先介绍了岩土动剪切模量和阻尼的基本概念，阐述了其在岩土工程中的重要性，并指出了当前研究中存在的问题和挑战。
接着，文章详细介绍了岩土动剪切模量阻尼试验的原理、方法和设备，包括试验材料的选择、试验条件的控制、数据采集和处理等方面。
通过对试验数据的分析和处理，文章得出了岩土动剪切模量和阻尼与加载频率、应变幅值等因素的关系，揭示了岩土材料在动荷载作用下的力学特性。
文章还进一步探讨了岩土动剪切模量和阻尼在工程中的应用，如地震工程、岩土工程稳定性分析、岩土工程数值模拟等方面。
通过实际工程案例的分析，文章验证了岩土动剪切模量和阻尼在工程应用中的重要性和实用性。
文章总结了岩土动剪切模量阻尼试验及应用研究的成果和进展，并展望了未来的研究方向和应用前景。
本文旨在为岩土工程的理论研究和实践应用提供有益的参考和借鉴。
二、岩土动剪切模量阻尼理论基础岩土体的动力特性，尤其是动剪切模量和阻尼比，是评估其在地震或其他动力荷载作用下的响应和稳定性的关键参数。
动剪切模量描述了岩土体在剪切应力作用下的动态刚度，而阻尼比则反映了岩土体在振动过程中能量的耗散情况。
动剪切模量通常定义为在动态剪切应力作用下，岩土体所能承受的剪切应力与应变之比。
其大小受到岩土体自身性质（如密度、颗粒大小、含水率等）和外部动荷载特性（如频率、振幅等）的共同影响。
岩土体的阻尼比则与其内部微观结构的摩擦、粘性以及能量耗散机制有关。
在理论上，动剪切模量和阻尼比可以通过对岩土体进行室内或现场试验来测量。
其中，共振柱试验和循环剪切试验是两种常用的方法。
通过这些试验，可以获取不同应力水平、应变幅值和振动频率下的动剪切模量和阻尼比数据，进而建立相应的经验公式或本构模型来描述岩土体的动力特性。
两种土样剪切波速测试方法的对比试验研究
第24卷 第23期岩石力学与工程学报 V ol.24 No.232005年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.，2005收稿日期：2004–05–17；修回日期：2004–08–30 基金项目：天津自然科学基金资助项目(023607511)作者简介：程国勇(1971–)，男，博士，2004年于天津大学建筑工程学院岩土工程专业获博士学位，现任副教授，主要从事岩土工程性质、测试两种土样剪切波速测试方法的对比试验研究程国勇1，张 立2，王建华3(1.中国民用航空学院，天津 300300；2. 国家粮食储备局 郑州科学研究设计院，河南 郑州 450053；3. 天津大学，天津 300072)摘要：扭剪波传感器是一种刚刚兴起的土样剪切波速测试装置。
将扭剪波测试方法与弯曲单元测试方法通过试验进行了对比，对比结果表明：无论对于粘性土还是砂性土，弯曲单元方法测试结果比扭剪型剪切波速传感器测试结果偏低20%左右。
然后用理论剪切波速已知的有机玻璃棒对扭剪型剪切波速传感器的测试结果进行了验证，发现该方法测试结果与理论值相差仅1.2%。
这表明用扭剪波测试土样的剪切波速是一种更加可靠的方法。
关键词：土力学；土样剪切波速；弯曲单元法；扭剪波；扭剪型剪切波速传感器中图分类号：TU 413 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)23–4368–05STUDY ON TWO TYPES OF TECHNIQUES OF SHEAR WA VEVELOCITY TEST FOR SOIL SPECIMENCHENG Guo-yong 1，ZHANG Li 2，WANG Jian-hua 3(1. Civil Aviation University of China ，Tianjin 300300，China ；2. Zhengzhou Science Research and Design Institute ，StateAdministration of Grain Reserve ，Zhengzhou 450053，China ；3. Tianjin University ，Tianjin 300072，China )Abstract ：Torsion shear wave transducer is a newly developed device to test the shear wave velocity of soil specimen which has not been reported before. Parallel shear wave velocity tests are carried out on cohesive and cohesionless soil specimens by using torsion wave transducer and another method ，bending element method ，separately. The results show that test results by the bending elements are 20 percent lower than that obtained from torsion wave transducer for the same kind of soil specimen under the same consolidation condition. To check which device is more reliable ，another test is performed in which the shear wave velocity of plexiglass rod ，whose true shear wave velocity is known ，is tested with torsion wave transducer ，and the test result has only 1.2% relative error to the real value ，which means that the torsion wave transducer is a more reliable shear wave velocity test device.Key words ：soil mechanics ；shear wave velocity of soil specimen ；bending elements method ；torsional shear wave ；torsion shear wave transducer1 引 言在室内土工试验中，土样的弹性剪切模量(初始模量)是一个重要的力学参数。
砂卵(砾)石动剪切模量比与阻尼比的试验研究
砂卵(砾)石动剪切模量比与阻尼比的试验研究王晓军;赵凤新;尤红兵;聂大巍【摘要】砂卵(砾)石的动剪切模量比和阻尼比是河谷地貌场地地震反应分析的重要参数,对设计地震动参数的确定有重要影响.本文利用商洛市地震小区划项目砂卵石的动三轴试验结果,结合其他砂卵(砾)石动三轴试验结果,分组统计得到了稍密、中密、密实砂卵(砾)动三轴试验的推荐结果.建立了典型场地模型,研究了其动剪切模量比和阻尼比的不确定性对场地地震反应的影响.研究表明:动剪切模量比、阻尼比平均值±1倍标准差的不确定性对砂卵石场地峰值加速度的影响较小,说明了分组及统计结果的合理性;不同概率水平下,动剪模量比、阻尼比的变化导致高频部分反应谱有明显差异,0.04-0.1s的反应谱变化范围在20％左右,但对大于1.0s的长周期反应谱影响很小.针对砂卵(砾)石动剪切模量比和阻尼比的研究对提高工程场地设计地震动参数的可靠性具有重要意义.%The dynamic shear modulus ratio and damping ratio of sand gravel are important parameters for seismic response analysis of valley geomorphic sites,which have an important impact on the determination of design ground motion parameters.In this paper,based on the project of Shangluo Seismic Microzonation,the dynamic triaxial test of sandy pebbles has been bined with the other results of sandy gravel,the recommended results of slightly dense,medium dense and dense sandy gravel were obtained.By building the typical site model,the influence of the dynamic shear modulus ratio and the damping ratio uncertainty on the seismic response of the site is studied.The results show that the uncertainty of the average of the dynamic shear modulus ratio and the damping ratio ± 1 times thestandard deviation has little effect on the peak acceleration of the sandy pebble site,and the rationality of the grouping and statistical results is explained.Under different probability levels,the change of shear modulus ratio and damping ratio leads to a significant difference in the response spectrum of high frequency.The response spectrum of 0.04-0.1 s range from about 20％,but it has little effect on the long period spectrum of more than 1.0s.The study of dynamic shear modulus ratio and damping ratio of sandy gravel has great significance to improve the reliability of the designing ground motion parameters.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2018(013)001【总页数】12页(P1-12)【关键词】砂卵石;动剪切模量比;阻尼比;不确定性;场地地震反应分析【作者】王晓军;赵凤新;尤红兵;聂大巍【作者单位】陕西省地震局,西安 710068;中国地震灾害防御中心,北京 100029;中国地震灾害防御中心,北京 100029;陕西省地震局,西安 710068【正文语种】中文在各类重大工程场地的地震安全性评价中，一般采用等效线性化方法进行场地地震反应分析（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2005）。
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１ 试 验土样 和试 验方 法
粉质粘土
１４ ．
粉土
０ ５ ２
细砂
０． １ ４
１ １ 试样 ．
试验所用土样 为原状 的粘性 土样 、 扰动 的粉 土和砂 样 ， 分别 对 以上 土样进行 了试验 ， 同种土样的含水 量和干 密度相 同。其 中 共振柱试验试样直径 为 ５ ｆ 高为 １ ０ｒｌ， ０ｍｒ， ｌ ０ Ｔ 在各 向等压力下 固 ｎｔ
尼 比的对 比试验研究较少 ， 而且在通过试 验研究土 的最大动 剪切
Ｇ＝Ｇ０ （ ＋７ Ｌ） ／１ ／ ， Ｄ／ Ｄ一 （ 一Ｇ／ ） １ Ｇｏ 。
量 由于试验仪器 、 样类 型 以及试验 方法 等 的不 同， 试 所得 到 的结 果存在一定差异 ， 一些学者发现并讨论 了这一现象 ＿ 。阮元成 ＿ ２ ｊ ３ ｊ 用 ＤＴ －５ Ｃ １ ８型共 振柱仪 研究 了原状 土和 重塑 土 的 Ｇ ； 存 森 一 徐 等 ｌ 用 Ｓｏ ｏ 型扭转单剪仪 和共振柱仪研究 了试 样直径不 同 、 ４ ］ ｔｋｅ 试 样类 型不 同（ 实心和空心 ） 时所 得动剪切模量 的差异 ； 蒋寿 田等ｌ ５ ｊ 应用共振柱 和动三轴 仪 比较分 析 了不 同仪器 和不 同方 法所 确定 的动剪切模量之 间的关系。但 到 目前为 止 ， 对共 振柱与动单 剪测
１２ 试 验 仪 器和 试 验 方 法 ．
如 ～图 ３所示 。从 图 中可 以看 出用修 正 的 Ｈ ｒｉ ａｄｎ － 本试验采用 Ｉｒ ５ ］ ｃ１ ８型共振 柱 仪 。 振柱 试验 是 在一 定湿 线对 比 ， 图 ｌ ｒ 共 Ｄ ｖｃ 模 型拟合后 的剪应 变大于 ｌ 时的 Ｇ一 ７曲线与 动单 ｍｅｉ ｈ ０ 度、 密度 和应力条 件下的土柱上 ， 加纵向振动 ， 逐级改变 驱动 施 并 拟 但 频率 ， 出土 柱的共振频 率 ， 测 再切 断动 力 。 记 出振 动衰减 曲线 。 剪试验 曲线拟合很好 ， 合后 的剪切 模量 比试验 值偏小 ； 差别 测 不大 ， ８ 在 ％左右 。Ｄ一 ７曲线 与动单剪试 验 曲线拟合 规律较好 ， 然后根据这个振 动频率以及试 样的几何尺寸 和端部限制 条件 ， 计 算出试样 的动模量 ， 据衰减 曲线计算 出阻尼 比。 根 不 同垂直压力下固结 ， 施加 水平 方 向的周期剪 应力 ， 接得 出试 直
结； 动单剪试验试样 直径 为 ６ ． ｌ ， １８Ｆ ｎ 高为 ２ ｌ ， Ｋ 状态下 ｆ ｒ ０Ｆ ｎ 在 ｆ ｒ 固结。
５ ０
ｌ０ ０
２０ ０
１５ ．
１２
０． ４ ６
０． ８
０３ ６
０． ７ ２
４０ ０
１２ ．
０． ７
０． ９ ２
用 修正的 ＨａｄｎＤ ｖｃ 型对三种 土 的共 振柱数 据进行 ｒｉ－ ｍｅｉ ｈ模 拟合得到剪应变大于 ｌ 时的剪切模量和阻尼 比， 出用修正的 ０ 作 Ｈ ｒｉ－ ｍｅ ｉ ａｄ Ｄ ｖｃ ｎ ｈ模型拟合后 的 Ｇ一 ７和Ｄ一 ７曲线与试验结果曲
土 体 剪 切 模 量 和 阻尼 比 的试 验 对 比研 究
张
摘
伟
余 湘娟 孙 爱 华
要： 在不 同固结压 力下 分别对 原 状粘 性土 样 、 动粉 土 样和 砂样 进 行 了共 振柱 和 动单 剪试 验 ， 修正 的 Ｈａｄｎ 扰 用 ｒｉ—
Ｄ ｖ ｈ 型对 共振柱试验 结果进行拟合 ， 出剪应 变大于 ｌ－ 时的剪切 模量 和阻尼 ， 此结果 与振动单 剪仪结果 对 ｍｅ ｃ 模 ｉ 得 ０４ 用
表 １ 不同性质 的土在不 同固结压力下的 ｎ值
固结压力 ／Ｐ ｋａ
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分析由原状 的粘性土样 、 扰动 的粉 土土样和砂样 的共振柱试 验和 振动单 剪试 验所确定的动剪切模量 和阻尼 比， 研究 了剪应 变大 于 ｌ －时 的剪切模量 和 阻尼可 以通过 Ｈ ｒｉ－ ｍｅｉ 模 型 由共振 ０４ ａｄ Ｄ ｖｃ ｎ ｈ 柱试验结果拟合得到 ， 此结 果与 振动 单剪仪 结果 拟合 较好 ， 因此 对 于粘性土 、 粉土和砂都 可以只做共振柱试验 得到剪切 模量 和阻
与阻尼 比 Ｄ 在剪应 变小于 １ 时用共 振柱 三轴 仪测试 ， 应变 １ 时 的剪切模 量和 阻尼 比是通 过 ＨａｄｎＤ ｖｃ ０ 剪 ０ ｒｉ－ ｍｅｉ ｈ模型进 行拟 大 于 ｌ 叫时用振动单剪仪测试 … 目前 国 内对 于剪切 模量 和阻 合 ， ０ １。 计算公式如下 ＿ ： ６ ｊ
其 中 ， 为静止侧压力系 数 ； 为竖 向压力 ； 为最 大阻 Ｋｏ Ｄ一
尼比 ， 一般 取 ０ ３ Ｇ 为初始 剪切模量 ， ．； 即剪应变为 ｌ 时 的剪 ０ 切 模量 ， 随试样 的平 均固结应力 ｏ Ｇｏ 增大而增大 。 在剪应 变 大 于 ｌ 叫 时 ， ０ 动剪 模 量 由修 正 的 Ｈａｄ － ｍｅｉ ｒｉ Ｄ ｖ ｈ ｎ ｃ 模 型 Ｇ＝Ｇｏ （ ＋ａ ／ ￣得 出 （ ／１ ７ ７） ａ为拟 合参 数 ， 同的土对 应不 不 同的值 ） 曲线拟 合较 好 。分别 对三 种土 的共振 柱试验数 据进行 ， 分析得 出了这三种土 的 ａ值 ， 如表 ｌ所示 。
比发现拟合较好。
关键词 ： 正的 Ｈ—Ｄ模型 ， 修 动剪切模 量， 参考剪应变
中图分类号 ： Ｕ４ １ Ｔ ３ 文献标 识码 ： Ａ
动剪切模量和阻尼作为土动力特性 的重要参 数 ， 土动力计 ２ 试验 结 果 比较 及分 析 是 算和场地地震安全性评价 中不可或缺 的 内容 ， 动力计算 所用 的剪 在共振柱试验 中 ， 以测 出共振 频率 和位移 ， 后通过 计算 可 然 切模量 Ｇ与阻尼 比Ｄ 都随剪应变 ７的大小而变 化。剪切模量 Ｇ 得 出剪应变小于 ｌ 时 的剪 切模量 和 阻尼 比， 于剪 应变 大于 ０ 对
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第３ ４卷 第 ６ 期２０Biblioteka ８年 ２月 山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣｒＵＲＩ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ． １３ ６
Ｆｂ ２ ０ ｅ． ０８
・１ ・ ９
文章编号 ：０ ９６ ２ （０ ８ ０ ．０ ９０ １ ０ —８ ５ ２ ０ ）６０ １ —２
定土的剪切模量和阻 尼 比的对 比试验 研究很少 。文 中通过 比较
ｒ ｙ＝
其 中 ， 为参考剪应变 ， 由下式计算 ：
ｒ／ 。 ｆ Ｇｏ
其 中 ，ｆ为试样破坏 时的最 大剪应 力 ， ｒ 由下式计算［ ： ｊ
｛ １Ｋ ｉ＋ｏ］ （ Ｋ ｝ 『 ＋。 ｓ ｃ４～ １ 。２ 。 （ ） ｃ ２ 一 ） 考 声 ｓ