汪云龍

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

先進(jìn)土工實(shí)驗(yàn)技術(shù)研發(fā)與礫性土動(dòng)力特性試驗(yàn)研究

汪云龍

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

室內(nèi)試驗(yàn)是解決土動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本手段之一，同時(shí)室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)也是土動(dòng)力學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，為滿(mǎn)足研究工作需求，需要不斷研發(fā)新的技術(shù)手段。在2008年我國(guó)汶川大地震中，國(guó)際上首次出現(xiàn)了大規(guī)模的礫性土液化現(xiàn)象，而目前此方面研究報(bào)道尚少，其中礫性土動(dòng)力特性研究是此方面的基礎(chǔ)性工作。本文工作主要集中在兩個(gè)方面，一是土動(dòng)力學(xué)若干試驗(yàn)技術(shù)研發(fā)，二是礫性土動(dòng)力性能研究。

含礫量對(duì)礫性土剪切波速影響研究以往未見(jiàn)報(bào)道，而此方面研究的基礎(chǔ)是基于剪切波速測(cè)量的礫性土場(chǎng)地液化判別方法。論文首先通過(guò)在鋼制承模筒上整合彎曲元剪切波速測(cè)試技術(shù)，利用豎向振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)以改變筒內(nèi)試樣的相對(duì)密度，自主研發(fā)了一套非粘性土試樣剪切波速與相對(duì)密度聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)。然后，利用本套系統(tǒng)，通過(guò)配制的不同含礫量的模擬土試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了剪切波速與相對(duì)密度呈冪函數(shù)變化的規(guī)律性結(jié)果，同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明，汶川地震液化土層平均顆粒級(jí)配配制的模擬土也服從這一規(guī)律。此外，利用本套系統(tǒng)試驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了相同相對(duì)密度的礫性土與標(biāo)準(zhǔn)砂剪切波速關(guān)系的一般性規(guī)律，給出了含礫量對(duì)剪切波速影響的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

論文完成了從英國(guó)GDS公司進(jìn)口的國(guó)內(nèi)首臺(tái)大型動(dòng)力三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)試工作，并實(shí)現(xiàn)了大型動(dòng)力三軸試樣剪切波速的試驗(yàn)功能。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行了礫性土試樣與標(biāo)準(zhǔn)砂試樣液化的初步對(duì)比試驗(yàn)。首先，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了動(dòng)強(qiáng)度相近情況下，礫性土試樣的剪切波速明顯大于標(biāo)準(zhǔn)砂試樣剪切波速，對(duì)目前關(guān)于現(xiàn)有砂土液化判別方法是否適于礫性土的爭(zhēng)論給出了試驗(yàn)論據(jù)。然后，通過(guò)試驗(yàn)研究了礫性土孔隙水壓力增長(zhǎng)規(guī)律，提出了以多項(xiàng)式形式表達(dá)的孔隙水壓力增長(zhǎng)模型，指出了礫性土和標(biāo)準(zhǔn)砂在孔壓發(fā)展模型中的不同。同時(shí)，通過(guò)分析振動(dòng)過(guò)程中孔隙水壓力增長(zhǎng)與剪切模量的衰減關(guān)系，提出了剪切模量與孔隙水壓力關(guān)系的3折線模型，并指出了礫性土和標(biāo)準(zhǔn)砂在上述模型中的區(qū)別。

為滿(mǎn)足土工物理模擬實(shí)驗(yàn)中土體動(dòng)力變形測(cè)量的需求，論文開(kāi)發(fā)了基于光纖光柵傳感技術(shù)的測(cè)量振動(dòng)臺(tái)模型箱內(nèi)模擬土體內(nèi)部動(dòng)力變形的方法，為室內(nèi)和將來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定

土體的動(dòng)應(yīng)變提供了新手段，并通過(guò)小型振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性和適用性。

論文試驗(yàn)技術(shù)的研究成果部分雖然是因?yàn)榈[性土動(dòng)力性能研究需要而研發(fā)的，但適用范圍并非局限于此，完全可以用于其他土類(lèi)。

關(guān)鍵詞土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)；礫性土動(dòng)力特性；剪切波速；彎曲元；土工模型實(shí)驗(yàn)；光纖光柵傳感技術(shù)

（作者電子信箱，汪云龍：wyl＿iem@hotmail.com）

中圖分類(lèi)號(hào)：TU41；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.05.008