试验土力学论文综述

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1、1)测试目的(测试的目标、方法的适用范围)我国地处环太平洋地震带和喜马拉雅一地中海地震带之间,又加之全球地震现象发生频繁，城市抗震防灾问题日显突出，我国对土体地震失稳破坏的认识逐渐加深，如何针对地震荷载安全经济地设计施工是抗震防灾的首要问题。土的动模量和阻尼比是土动力学特征的重要参数.在工程场地地震安全性评价工作和土层地震反应分析中不可缺少，因此土的动模量和阻尼特征试验研究成为地震等动荷载作用下土丁建筑物设计和计算的基本依据.参数取用的合理性将直接影响工程建筑结构的安全性和经济性。然而，不同的地区土质不同，影

2、响土的动模量和阻尼比的因素也很多，因此不可简单的直接使用经验公式，必须采用实验方法确定模型参数，尤其对于一些重大工程必须采用实验方法进行分析。土的动力学参数测试方法一般有两种，一种是现场测试,另一种是实验室测试，两者相互补充，各有所长,有时可以相互验证。现场测试的优点是避免了在取样、运输过程中所产纶的扰动对试验结果的影响，现场测试的主要物理量是土的波速，从中可以得到土的初始模量。比如说Pitilakis和Anastassiadis(1992)对希腊的天然沉积土进行了现场和实验室试验，测定剪切波速、剪切模量和阻

3、尼比,测试结果表明，现场测试的剪切波速和标准贯入值相当吻合。一些学者采用井下台阵记录，利用反演分析方法来研究土层的动力参数oToshikazu等借助了井下台阵记录，运用遗传算法提出了一种反演方法,推测包括剪切波速、土层厚度和阻尼比等在内的土层的动力参数，并应用到一两层土模型中，反演的结果和实际接近。运用井下台阵记录反演土的非线性,为土的非线性研究提供了一条新的方式和途径，其分析成果可与实验室的方法和结果做对比，但这一方法不能作为工程上测定土动力参数的方法。因为它既要有井下台阵记录又要已知土层钻孔剖面资料，同吋

4、需要各土层的强震和弱震记录,造价昂贵，而强震记录难得，另外原理方法本身还需深入的研究。实验室测定土的动模量和阻尼比已有很多的研究成果，已成为较成熟的技术手段。土的动力学参数的确定一般可用4种主要仪器:共振柱仪、扭剪仪、剪切仪和三轴剪切仪。不同的仪器有不同的应变范围和不同的测量结果。三轴剪切仪是实验室测定压缩模量和阻尼比常用的方法，是根据动应力和动应变关系的滞回曲线，求出各项参数指标，但要给出动剪切模量，需假定泊松比不变的情况下进行转换,这与实际情况不符，因此还有待于进一步研究。使用剪切仪可采用应力应变法测定土

5、的模量和阻尼，但其在高度和水平面上剪力分布不均匀，在地震荷载下不排水条件难以满足，目前主要用于测量动强度。振动扭剪试验也是采用应力应变法测定土的剪切模量，但试样成型较困难，土体中非线性应力应变分布还不十分清楚,试验技术和分析方法还有待于进一步研究。以一维波动理论为基础的共振柱仪实验，是小应变条件下测定土动力特性参数较为理想的方法，由于它具有实验结果离散性小，操作方便等优点，已成为土动力学特性测试很重要的实验手段。上述各个方法的主要区别是试样成型方式、施加动荷载方式和分析方法不同，在实践中要具体问题具体分析。2

6、）测试参数（描述工程体特性的直接或间接的参数）土的动模量和阻尼比是该实验主要测试的试验参数，也是土动力学特性首要的两个参数。动弹性模量反映土体在周围荷载作用下弹性变形的动应力-动应变关系，为动应力与动应变的比值。阻尼比是一种岩土材料或结构物体系在循环荷载作用下能量耗散的现象，通常以热能的形式出现，其结果是引起振动的衰减。动剪切模量为剪应力与剪应变的比值，可以反映土体应力应变的关系。鉴于土的动模量和阻尼比在土层和土体地震反应分析中的重要性，国内外许多学者利用实验室手段进行了较广泛的研究，取得了许多有价值的研究成

7、果，对土动力学和地震工程学的发展起了很大的推动作用。除了上述动模量和阻尼比，围压、初始剪应力、试验频率、稠度状态、超固结比等都是影响土体特性的参数，到现在为止，已知其影响因素就有15个左右，不但有几个主要影响因素成倍成量级地影响动模量和阻尼比，试验方法、仪器和数据分析方法同样影响其结果，其中一些影响机理和方法还不甚清楚，这也是将来亟待研究的重点方向。