动力离心机试验前后土体状态变化的波速表征

摘要

波速常用于表征土体饱和状态与剪切模量，在离心机动力试验中也同样重要。本文研制了用于波速测试的弯曲元和伸缩元，构建了用于动力离心机试验的土体波速测试系统，通过一系列室内单元试验和离心机试验，验证了该测试系统的有效性和可靠性。在此基础上，基于波速表征了动力离心机试验前后土体状态的变化，并且评价了振动前后干砂场地与饱和砂场地的差异。研究结果表明，采用分别接地电磁屏蔽可以有效排除电磁干扰，在不同重力水平和激发频率下波动信号均稳定可靠；通过合理地选择压电陶瓷元件几何尺寸、传播距离与激发频率，近场效应的干扰可以忽略不计；接近于元件和砂土耦合体系固有频率的激发频率可以显著提高信号强度，便于准确判别波动到达时间；干砂场地的剪切波速随围压的增加而增加，其变化规律与既有经验公式一致；压缩波速具有饱和敏感性，可以很好地识别制样过程中砂土的饱和状态；多次振动前后，干砂场地剪切波速几乎不变，而饱和砂场地剪切波速随振次增加而增加，表明饱和砂土液化潜力降低。

关键词

离心机 / 动力试验 / 砂土 / 压电陶瓷元件 / 波速

基金资助

国家自然科学基金项目(52061135112)