土的動(dòng)力特性測試

1、第三章第三章 土的動(dòng)力特性測試土的動(dòng)力特性測試3.1 3.1 概述概述認(rèn)識(shí)一種介質(zhì)、揭示它本質(zhì)特性的最有效和最根本的方法是對它認(rèn)識(shí)一種介質(zhì)、揭示它本質(zhì)特性的最有效和最根本的方法是對它進(jìn)行全面的試驗(yàn)測試，試驗(yàn)測試是土動(dòng)力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。對于土進(jìn)行全面的試驗(yàn)測試，試驗(yàn)測試是土動(dòng)力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。對于土在動(dòng)荷載作用下變形強(qiáng)度發(fā)展的規(guī)律以及表征這些特性的基本指在動(dòng)荷載作用下變形強(qiáng)度發(fā)展的規(guī)律以及表征這些特性的基本指標(biāo)，都必須通過室內(nèi)和現(xiàn)場的動(dòng)力測試來獲取。標(biāo)，都必須通過室內(nèi)和現(xiàn)場的動(dòng)力測試來獲取。土動(dòng)力特性的試驗(yàn)要求根據(jù)一定的試驗(yàn)方案，先在一定的試樣容土動(dòng)力特性的試驗(yàn)要求根據(jù)一定的試驗(yàn)方案，先在一定的試樣

2、容器中制備土的試樣，使其處于要求的密度、濕度、結(jié)構(gòu)和靜力狀器中制備土的試樣，使其處于要求的密度、濕度、結(jié)構(gòu)和靜力狀態(tài)；然后施加一定形式和不同強(qiáng)度的動(dòng)荷載，量測出此動(dòng)荷載作態(tài)；然后施加一定形式和不同強(qiáng)度的動(dòng)荷載，量測出此動(dòng)荷載作用下土樣上實(shí)際作用的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程、對應(yīng)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程和動(dòng)孔壓用下土樣上實(shí)際作用的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程、對應(yīng)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程和動(dòng)孔壓時(shí)程；最后，根據(jù)這三類基本的時(shí)程曲線及其對應(yīng)的關(guān)系來研究時(shí)程；最后，根據(jù)這三類基本的時(shí)程曲線及其對應(yīng)的關(guān)系來研究土性和有關(guān)指標(biāo)的變化規(guī)律，做出定性和定量的判斷。土性和有關(guān)指標(biāo)的變化規(guī)律，做出定性和定量的判斷。制定方案制定方案成樣成樣激振激振量測量測成果整理成果整

3、理成樣系統(tǒng)成樣系統(tǒng)激振系統(tǒng)激振系統(tǒng)量測系統(tǒng)量測系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)3.2 3.2 土動(dòng)力特性室內(nèi)測試的設(shè)備系統(tǒng)土動(dòng)力特性室內(nèi)測試的設(shè)備系統(tǒng) 3.2.1 3.2.1 土動(dòng)力特性測試的成樣系統(tǒng)土動(dòng)力特性測試的成樣系統(tǒng)土動(dòng)力特性測試的成樣系統(tǒng)，其作用在于形成一個(gè)滿足試驗(yàn)要求土動(dòng)力特性測試的成樣系統(tǒng)，其作用在于形成一個(gè)滿足試驗(yàn)要求條件條件( (濕度、密度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等初始狀態(tài)濕度、密度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等初始狀態(tài)) )并具有代表性的試樣。并具有代表性的試樣。成樣系統(tǒng)需滿足的要求包括：成樣系統(tǒng)需滿足的要求包括：便于裝樣；便于裝樣；便于飽和及控制密度與荷載；便于飽和及控制密度與荷載；便于應(yīng)變和孔壓的量測；便于應(yīng)

4、變和孔壓的量測；盡量消除各種邊界有害影響。盡量消除各種邊界有害影響。成樣系統(tǒng)應(yīng)包括的分項(xiàng)系統(tǒng)：成樣系統(tǒng)應(yīng)包括的分項(xiàng)系統(tǒng)：成樣容器；向試樣供水、排水；荷載施加傳遞。成樣容器；向試樣供水、排水；荷載施加傳遞。由于對靜、動(dòng)應(yīng)力施加條件上的差別，最簡單的成樣系統(tǒng)有由于對靜、動(dòng)應(yīng)力施加條件上的差別，最簡單的成樣系統(tǒng)有一維應(yīng)力和變形條件的振動(dòng)圓筒儀一維應(yīng)力和變形條件的振動(dòng)圓筒儀。它是一個(gè)剛性圓筒，其中裝滿了一定濕密狀態(tài)的試樣后，即它是一個(gè)剛性圓筒，其中裝滿了一定濕密狀態(tài)的試樣后，即可放在振動(dòng)臺(tái)上，對其施加振動(dòng)，或給予一定的沖擊荷載進(jìn)行試可放在振動(dòng)臺(tái)上，對其施加振動(dòng)，或給予一定的沖擊荷載進(jìn)行試驗(yàn)，測定試驗(yàn)孔

5、壓和變形的發(fā)展。驗(yàn)，測定試驗(yàn)孔壓和變形的發(fā)展。它簡單直觀，但應(yīng)力狀態(tài)較難控制，只能在較低壓力下反映它簡單直觀，但應(yīng)力狀態(tài)較難控制，只能在較低壓力下反映淺層砂的動(dòng)變形或液化特性，不能直接測定土的動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)。淺層砂的動(dòng)變形或液化特性，不能直接測定土的動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)。后來發(fā)展的后來發(fā)展的動(dòng)直剪儀系統(tǒng)動(dòng)直剪儀系統(tǒng)，其成樣系統(tǒng)類似普通直剪試驗(yàn)的容器，其成樣系統(tǒng)類似普通直剪試驗(yàn)的容器在容器內(nèi)裝滿一定濕密狀態(tài)的試樣后，即可放在振動(dòng)臺(tái)上，施加在容器內(nèi)裝滿一定濕密狀態(tài)的試樣后，即可放在振動(dòng)臺(tái)上，施加要求的靜荷載，然后，在交變的垂直荷載或剪切荷載單獨(dú)或同時(shí)作用要求的靜荷載，然后，在交變的垂直荷載或剪切荷載單獨(dú)或同時(shí)作

6、用下，來測定土在豎向和水平向的動(dòng)變形，研究動(dòng)變形與動(dòng)抗剪強(qiáng)度。下，來測定土在豎向和水平向的動(dòng)變形，研究動(dòng)變形與動(dòng)抗剪強(qiáng)度。它存在側(cè)壓不好控制和試驗(yàn)不好完全封閉，應(yīng)變不均勻，剪它存在側(cè)壓不好控制和試驗(yàn)不好完全封閉，應(yīng)變不均勻，剪切面不一定濕軟弱面等缺點(diǎn)切面不一定濕軟弱面等缺點(diǎn)為了盡可能模擬以動(dòng)剪應(yīng)力為主的地震波傳播作用的特性，為了盡可能模擬以動(dòng)剪應(yīng)力為主的地震波傳播作用的特性，雖然發(fā)展了單剪條件下的雖然發(fā)展了單剪條件下的動(dòng)單剪儀系統(tǒng)動(dòng)單剪儀系統(tǒng)，它在試樣容器內(nèi)制成一，它在試樣容器內(nèi)制成一個(gè)封閉于橡皮膜內(nèi)的方形試樣，其上施加垂直壓力，使容器的對個(gè)封閉于橡皮膜內(nèi)的方形試樣，其上施加垂直壓力，使容器的

7、對側(cè)壁在交變力作用下作往復(fù)剪切運(yùn)動(dòng)，以觀測試樣的動(dòng)力特性。側(cè)壁在交變力作用下作往復(fù)剪切運(yùn)動(dòng)，以觀測試樣的動(dòng)力特性。它比較適合研究地震作用下土的動(dòng)剪應(yīng)力和動(dòng)剪應(yīng)變的變它比較適合研究地震作用下土的動(dòng)剪應(yīng)力和動(dòng)剪應(yīng)變的變化特性，因?yàn)樗容^接近地震作用下土單元的理想化應(yīng)力條化特性，因?yàn)樗容^接近地震作用下土單元的理想化應(yīng)力條件。但由于試樣成型困難，應(yīng)力分布不均，側(cè)壓無法控制，件。但由于試樣成型困難，應(yīng)力分布不均，側(cè)壓無法控制，側(cè)壁摩擦的影響不好估計(jì)等缺點(diǎn)，所以很少應(yīng)用。側(cè)壁摩擦的影響不好估計(jì)等缺點(diǎn)，所以很少應(yīng)用。動(dòng)三軸試驗(yàn)動(dòng)三軸試驗(yàn)軸對稱應(yīng)力條件下的軸對稱應(yīng)力條件下的動(dòng)扭剪三軸儀系統(tǒng)動(dòng)扭剪三軸儀系統(tǒng)得

8、到了較好的應(yīng)用得到了較好的應(yīng)用(如如圖圖3.2所示所示)。它可以在圓柱狀試它可以在圓柱狀試樣的頂面上施加往返作樣的頂面上施加往返作用的扭矩，原則上實(shí)現(xiàn)用的扭矩，原則上實(shí)現(xiàn)了純剪條件。了純剪條件。在將它的柱狀試樣改為管狀試樣后，還可控制施加的動(dòng)剪應(yīng)力和管內(nèi)外在將它的柱狀試樣改為管狀試樣后，還可控制施加的動(dòng)剪應(yīng)力和管內(nèi)外的側(cè)壓力，使試樣內(nèi)的剪應(yīng)力比較均勻。在將內(nèi)外等高的管狀試樣改的側(cè)壓力，使試樣內(nèi)的剪應(yīng)力比較均勻。在將內(nèi)外等高的管狀試樣改為不等高，使試樣的外高為不等高，使試樣的外高h(yuǎn)1h1和內(nèi)高和內(nèi)高h(yuǎn)2h2之比等于試樣外徑之比等于試樣外徑r1r1和內(nèi)徑和內(nèi)徑r2r2之之比之后，則它更能使試樣內(nèi)各

9、點(diǎn)的剪應(yīng)變相等，得到均勻剪應(yīng)力比之后，則它更能使試樣內(nèi)各點(diǎn)的剪應(yīng)變相等，得到均勻剪應(yīng)力利用動(dòng)扭剪三軸儀系統(tǒng)可在封閉條件下進(jìn)行試驗(yàn)利用動(dòng)扭剪三軸儀系統(tǒng)可在封閉條件下進(jìn)行試驗(yàn)(體積不變體積不變)，它沒有側(cè)向摩擦的影響，能夠較好地模擬現(xiàn)場較為復(fù)雜的應(yīng)力條它沒有側(cè)向摩擦的影響，能夠較好地模擬現(xiàn)場較為復(fù)雜的應(yīng)力條件，因而它是一種較好的試樣容器形式。但它同樣因試樣制備上件，因而它是一種較好的試樣容器形式。但它同樣因試樣制備上的困難，上下左右不易密封，仍需要作出進(jìn)一步的改進(jìn)。的困難，上下左右不易密封，仍需要作出進(jìn)一步的改進(jìn)。利用大型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行土動(dòng)力特性的研究也是一種較好的方法。它利用大型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行土

10、動(dòng)力特性的研究也是一種較好的方法。它是在振動(dòng)臺(tái)上安置一個(gè)尺寸較大的砂箱或砂槽，觀測土受到振動(dòng)后表現(xiàn)是在振動(dòng)臺(tái)上安置一個(gè)尺寸較大的砂箱或砂槽，觀測土受到振動(dòng)后表現(xiàn)出來的動(dòng)力性狀。如果采取適當(dāng)方法將砂箱傾斜地固定在振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面出來的動(dòng)力性狀。如果采取適當(dāng)方法將砂箱傾斜地固定在振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，則也可研究不同傾角上，則也可研究不同傾角的影響。的影響。De AlbaDe Alba采用了大面積、薄厚度的試樣。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用了大面積、薄厚度的試樣。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn): :當(dāng)試樣的長高比大當(dāng)試樣的長高比大于于1010時(shí)，即可在試樣中出現(xiàn)不受邊界影響的自由場。時(shí)，即可在試樣中出現(xiàn)不受邊界影響的自由場。如果在試樣頂面上安置鋼

11、架如果在試樣頂面上安置鋼架( (內(nèi)填與砂粒大體相同的鋼球內(nèi)填與砂粒大體相同的鋼球) )或鋼板，則或鋼板，則通過它們的慣性作用，可使試樣受到動(dòng)剪應(yīng)力的激振作用。如果在試樣通過它們的慣性作用，可使試樣受到動(dòng)剪應(yīng)力的激振作用。如果在試樣上再加上蓋罩，通入氣壓，還可以模擬覆蓋壓力的作用。利用這種大型上再加上蓋罩，通入氣壓，還可以模擬覆蓋壓力的作用。利用這種大型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，De AlbaDe Alba的試驗(yàn)得出了與現(xiàn)場測定頗為一致的結(jié)果，從而為的試驗(yàn)得出了與現(xiàn)場測定頗為一致的結(jié)果，從而為正確應(yīng)用室內(nèi)試驗(yàn)的成果和了解液化的發(fā)展情況都作了很好的剖析。正確應(yīng)用室內(nèi)試驗(yàn)的成果和了解液化的發(fā)展情況都作

12、了很好的剖析。 3.2.2 3.2.2 土動(dòng)力特性測試的激振系統(tǒng)土動(dòng)力特性測試的激振系統(tǒng) 激振系統(tǒng)是一種對試樣產(chǎn)生動(dòng)荷載的系統(tǒng)。激振系統(tǒng)是一種對試樣產(chǎn)生動(dòng)荷載的系統(tǒng)。根據(jù)它的工作特點(diǎn)，可分為振動(dòng)臺(tái)和激振器兩類。根據(jù)它的工作特點(diǎn)，可分為振動(dòng)臺(tái)和激振器兩類。振動(dòng)臺(tái)：將試件置于振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，由振動(dòng)臺(tái)提供一定頻率振動(dòng)臺(tái)：將試件置于振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，由振動(dòng)臺(tái)提供一定頻率和振幅或加速度的振動(dòng)；和振幅或加速度的振動(dòng)；激振器：將激振器裝在試件上，由激振器產(chǎn)生一定頻率和大小激振器：將激振器裝在試件上，由激振器產(chǎn)生一定頻率和大小的振動(dòng)力，使試件產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。的振動(dòng)力，使試件產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。激振主要分為機(jī)械式、電磁式

13、、電動(dòng)一液壓式和氣動(dòng)式。激振主要分為機(jī)械式、電磁式、電動(dòng)一液壓式和氣動(dòng)式。（1）機(jī)械式激振機(jī)械式激振有偏心式、離心式和沖擊式。偏心式激振偏心式激振也稱偏心輪式激振。當(dāng)偏心輪中心O1，繞著轉(zhuǎn)軸中心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，振動(dòng)臺(tái)面就發(fā)生上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)(如圖3.5所示)。為了調(diào)節(jié)偏心距，常采用雙偏心輪裝置(如圖3.6所示)通過改變偏心距來調(diào)節(jié)所需要的振幅，通過改變偏心距來調(diào)節(jié)所需要的振幅，通過改變中心軸通過改變中心軸O O的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的頻率的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的頻率振動(dòng)臺(tái)的振幅不隨頻率而變化。振動(dòng)臺(tái)的振幅不隨頻率而變化。優(yōu)：這種振動(dòng)方式能運(yùn)行在低頻和大位移下，結(jié)構(gòu)簡單可靠優(yōu)：這種振動(dòng)方式能運(yùn)行在低頻和大位移下

14、，結(jié)構(gòu)簡單可靠缺：只能產(chǎn)生正弦波，振動(dòng)波形差，不易自動(dòng)控制缺：只能產(chǎn)生正弦波，振動(dòng)波形差，不易自動(dòng)控制離心式激振離心式激振也稱偏心塊式激振，如圖3.7（a）所示，它靠兩組偏心塊在作反向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力來激振。激振力的大小可以通過改變偏心塊質(zhì)量m、偏心距r或旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)節(jié)。它傳到地基的振動(dòng)力小，對地基要求不高，輸出波形也較好它傳到地基的振動(dòng)力小，對地基要求不高，輸出波形也較好沖擊式激振沖擊式激振以落體碰撞原理為基礎(chǔ)。單次沖擊時(shí)，一般采用自由落體式和擺式，多次沖擊時(shí)常采用凸輪式(如圖3. 8所示)。它結(jié)構(gòu)簡單制作和使用方便，但波形、沖擊持續(xù)時(shí)間和加速度幅值不易控制。（2）電磁式激振電磁式激振是根

15、據(jù)恒定磁場內(nèi)的帶電導(dǎo)體會(huì)受到一定電磁力作用產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因制成的。左圖為電磁式振動(dòng)臺(tái)的典型結(jié)構(gòu)。磁場為環(huán)形磁隙，磁力線 方向由右手定則確定;導(dǎo)體為圓形線圈形狀，稱為動(dòng)圈。動(dòng)圈置于磁隙時(shí)，由左手定則可知，動(dòng)圈將受向下作用的電磁力，使工作臺(tái)面向下運(yùn)動(dòng)。如改變電流通過動(dòng)圈的方向，動(dòng)圈即受向上作用的電磁力，使工作臺(tái)面向上運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)動(dòng)圈中通以交變電流時(shí)，工作臺(tái)面將做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。電磁式激振因其使用頻率范圍寬，輸出的振動(dòng)波好操作和使用方便，容電磁式激振因其使用頻率范圍寬，輸出的振動(dòng)波好操作和使用方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，故在土動(dòng)力學(xué)測試中應(yīng)用最廣。易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，故在土動(dòng)力學(xué)測試中應(yīng)用最廣。 （3）電動(dòng)-

16、液壓式激振電動(dòng)-液壓式激振是利用小型電磁式激振器來推動(dòng)液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，使液壓再往復(fù)作用到液壓伺服閥上，引起臺(tái)面的振動(dòng)(如下圖所示)。它既可用液壓隨動(dòng)系統(tǒng)代替大功率的功率放大器，適合于產(chǎn)生大的激振它既可用液壓隨動(dòng)系統(tǒng)代替大功率的功率放大器，適合于產(chǎn)生大的激振力，又保留了電磁式激振器易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且能產(chǎn)生各種振動(dòng)和力，又保留了電磁式激振器易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且能產(chǎn)生各種振動(dòng)和波形的優(yōu)點(diǎn)，但它要求地基堅(jiān)固，并會(huì)對周圍建筑物產(chǎn)生影響。波形的優(yōu)點(diǎn)，但它要求地基堅(jiān)固，并會(huì)對周圍建筑物產(chǎn)生影響。圖3.13是我國QDY系列電液伺服閥的一種形式。在圖中永磁產(chǎn)生的磁通功p由上向下，而由控制線圈電流產(chǎn)生的磁通c在磁

17、隙b、c處與p同向，在磁隙a、d處與p反向，這就使得銜鐵作一逆時(shí)針角位移，使在噴嘴檔板處的右間隙減小，而左間隙增大，引起油壓P2P1，推動(dòng)滑閥左移，同時(shí)帶動(dòng)鋼球、反饋桿、銜鐵組件順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直至檔板、銜鐵組件上的諸力達(dá)到平衡為止。若電流方向改變，則上述運(yùn)動(dòng)過程相反，滑閥往復(fù)運(yùn)動(dòng)使負(fù)載也作循環(huán)變化，從而將動(dòng)力作用也施加到試件上。 （4）氣動(dòng)式激振氣動(dòng)式激振是利用向活塞筒的上下兩腔輪換地供人和排出壓縮空氣的方法，使活塞桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到激振的目的。輪換地供、排壓縮空氣的工作由四通換向閥完成(如圖3.14所示)。隨著閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞桿即作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的頻率由閥芯的轉(zhuǎn)速控制。激振力的大小由壓縮空氣的

18、氣壓控制。這種激振方式操作簡便，設(shè)備簡單，但僅適合在低頻下工作。它的連通管路應(yīng)盡量做到粗、短、直、硬，避免氣路不暢和因局部彎曲和膨脹造成氣壓的損失。但是，如圖3.14(a)所示的換向閥只能產(chǎn)生近似方波的波形，經(jīng)原陜西機(jī)械學(xué)院(現(xiàn)改名為西安理工大學(xué))改進(jìn)后，變成如圖3.14(b)所示的樣子，即可以產(chǎn)生非常近似正弦波的波形。3.2.3 土動(dòng)力特性測試的量測系統(tǒng)土動(dòng)力特性測試的量測系統(tǒng) 量測系統(tǒng)的任務(wù)是測定振動(dòng)力作用時(shí)土試件上實(shí)際的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程和土所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程以及動(dòng)孔壓時(shí)程。 放大器放大器傳感器傳感器記錄器記錄器電測基本系統(tǒng)電測基本系統(tǒng)1.1.傳感器傳感器 把非電量轉(zhuǎn)換成為電量的器件，它的工作包

19、括把被振動(dòng)把非電量轉(zhuǎn)換成為電量的器件，它的工作包括把被振動(dòng)轉(zhuǎn)變成傳感元件運(yùn)動(dòng)的力學(xué)過程和把運(yùn)動(dòng)量再轉(zhuǎn)化成電量的物轉(zhuǎn)變成傳感元件運(yùn)動(dòng)的力學(xué)過程和把運(yùn)動(dòng)量再轉(zhuǎn)化成電量的物理過程。理過程。按力學(xué)過程分按力學(xué)過程分慣性式慣性式直接式直接式按物理過程按物理過程發(fā)電式發(fā)電式電參數(shù)式電參數(shù)式 發(fā)電式傳感器發(fā)電式傳感器 發(fā)電式傳感器輸入的是機(jī)械振動(dòng)量，輸出的是電量。發(fā)電式傳感器輸入的是機(jī)械振動(dòng)量，輸出的是電量。 電參數(shù)式傳感器電參數(shù)式傳感器 電參數(shù)式傳感器輸入的也是機(jī)械振動(dòng)量，輸出的測試電參數(shù)式傳感器輸入的也是機(jī)械振動(dòng)量，輸出的測試電學(xué)參數(shù)。電學(xué)參數(shù)。2.2.放大器放大器 放大器在傳感器與記錄器之間起著承上啟

20、下的作用。只放大器在傳感器與記錄器之間起著承上啟下的作用。只有通過它將傳感器輸出的電信號(hào)放大，才能推動(dòng)指示儀器或記有通過它將傳感器輸出的電信號(hào)放大，才能推動(dòng)指示儀器或記錄器工作。錄器工作。3.3.記錄器記錄器 記錄器可以采用陰波射線示波器加照相，或采用光線示記錄器可以采用陰波射線示波器加照相，或采用光線示波器、磁帶記錄儀和筆式記錄儀。波器、磁帶記錄儀和筆式記錄儀。4.4.現(xiàn)代測試系統(tǒng)現(xiàn)代測試系統(tǒng) 現(xiàn)代測試系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)（現(xiàn)代測試系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)（CAT系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。3.2.4 土動(dòng)力特性測試的設(shè)備與裝置土動(dòng)力特性測試的設(shè)備與裝置 如果根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究的需要，將不同的成樣

21、系統(tǒng)、激振系統(tǒng)和量測系統(tǒng)進(jìn)行組合搭配，即可得到不同的動(dòng)力實(shí)驗(yàn)裝置。 3.33.3 土動(dòng)力特性的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法土動(dòng)力特性的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法 常用的土動(dòng)力特性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法有動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)和共振柱實(shí)驗(yàn)。3.3.1 動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn) 常規(guī)的動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)可以得到一定密度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的飽和式樣，在均壓固結(jié)、軸向激振、不排水條件下動(dòng)應(yīng)力的時(shí)程曲線、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程曲線和動(dòng)孔壓的時(shí)程曲線等三條時(shí)程曲線。 1.1.動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的控制條件動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的控制條件 動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的控制條件主要指土性條件、動(dòng)力條件和排動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的控制條件主要指土性條件、動(dòng)力條件和排水條件。水條件。 1）土性條件）土性條件 土性條件主要是模擬所研究土實(shí)際的粒

22、度、濕度、密度土性條件主要是模擬所研究土實(shí)際的粒度、濕度、密度和結(jié)構(gòu)。和結(jié)構(gòu)。 2） 靜力條件靜力條件 靜力條件主要是模擬土在動(dòng)力作用起始時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。靜力條件主要是模擬土在動(dòng)力作用起始時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。 3） 動(dòng)力條件動(dòng)力條件 動(dòng)力條件主要是模擬動(dòng)力作用的波形、方向、頻幅和持動(dòng)力條件主要是模擬動(dòng)力作用的波形、方向、頻幅和持續(xù)時(shí)間。續(xù)時(shí)間。(seed地震波簡化方法）地震波簡化方法） 4） 排水條件排水條件 排水條件主要是模擬土的不同排水邊界對動(dòng)荷載作用下排水條件主要是模擬土的不同排水邊界對動(dòng)荷載作用下動(dòng)孔壓和動(dòng)變形發(fā)展的實(shí)際影響。動(dòng)孔壓和動(dòng)變形發(fā)展的實(shí)際影響。2.2.動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)

23、的實(shí)驗(yàn)方法 土動(dòng)力特性的實(shí)驗(yàn)要根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)方案，先在一定的式土動(dòng)力特性的實(shí)驗(yàn)要根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)方案，先在一定的式樣容器中制備土的試樣，使其處于要求的密度、濕度、結(jié)構(gòu)和樣容器中制備土的試樣，使其處于要求的密度、濕度、結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)；然后施加一定形式和不同強(qiáng)度的動(dòng)荷載，量測出在應(yīng)力狀態(tài)；然后施加一定形式和不同強(qiáng)度的動(dòng)荷載，量測出在此動(dòng)荷載作用下土式樣上實(shí)際作用的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程曲線和對應(yīng)的此動(dòng)荷載作用下土式樣上實(shí)際作用的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程曲線和對應(yīng)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線與動(dòng)孔壓時(shí)程曲線?？梢?，制備試樣，施加靜動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線與動(dòng)孔壓時(shí)程曲線?？梢?，制備試樣，施加靜力荷載，施加動(dòng)荷載和測試動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)孔壓、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程變力

24、荷載，施加動(dòng)荷載和測試動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)孔壓、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程變化是動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)?；莿?dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)。 1）試樣制備）試樣制備 試樣制備是實(shí)驗(yàn)研究中一個(gè)關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，它必須解決試樣制備是實(shí)驗(yàn)研究中一個(gè)關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，它必須解決好試樣的成型、密度、飽和度和均勻性問題。好試樣的成型、密度、飽和度和均勻性問題。 （1） 試樣的成型應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)儀器的要求。試樣的成型應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)儀器的要求。 （2） 為使試樣達(dá)到預(yù)定的密度，常用在一定試樣體積為使試樣達(dá)到預(yù)定的密度，常用在一定試樣體積 內(nèi)內(nèi)裝入相應(yīng)干砂重的方法來控制，也可先將飽和處理過裝入相應(yīng)干砂重的方法來控制，也可先將飽和處理過 的砂按一定的方法裝

25、滿樣模。的砂按一定的方法裝滿樣模。 （3 3） 試樣的飽和度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。試樣的飽和度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。 （4 4） 試樣的均勻性包塊粒度、密度和結(jié)構(gòu)各方面的均試樣的均勻性包塊粒度、密度和結(jié)構(gòu)各方面的均 勻性，它對孔壓的發(fā)展影響很大。勻性，它對孔壓的發(fā)展影響很大。 （5 5） 試樣周圍橡皮膜嵌入的情況會(huì)對實(shí)驗(yàn)成果有影響，試樣周圍橡皮膜嵌入的情況會(huì)對實(shí)驗(yàn)成果有影響， 必須重視。必須重視。 2）施加靜荷載）施加靜荷載 施加靜荷載就是在試樣的側(cè)向和軸向按照要求控制的固施加靜荷載就是在試樣的側(cè)向和軸向按照要求控制的固結(jié)應(yīng)力狀態(tài)施加側(cè)向壓力和軸向壓力。結(jié)應(yīng)力狀態(tài)施加側(cè)向壓力和軸向壓力。 3） 施

26、加動(dòng)荷載施加動(dòng)荷載 施加動(dòng)荷載要在試樣完全固結(jié)后進(jìn)行。施加動(dòng)荷載要在試樣完全固結(jié)后進(jìn)行。 4） 測算動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)孔壓、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程變化測算動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)孔壓、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程變化 動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)孔壓、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程比阿奴啊是實(shí)驗(yàn)的基本動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)孔壓、動(dòng)應(yīng)變的時(shí)程比阿奴啊是實(shí)驗(yàn)的基本成果。成果。 3.3.動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的成果整理動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)的成果整理 土的動(dòng)力特性一般是指土在一定的粒度、密度、結(jié)構(gòu)和靜土的動(dòng)力特性一般是指土在一定的粒度、密度、結(jié)構(gòu)和靜力與排水條件下，經(jīng)受某動(dòng)應(yīng)力作用時(shí)發(fā)展動(dòng)孔壓、動(dòng)變形和力與排水條件下，經(jīng)受某動(dòng)應(yīng)力作用時(shí)發(fā)展動(dòng)孔壓、動(dòng)變形和動(dòng)強(qiáng)度的特性規(guī)律和河里表征它們的特性參數(shù)，那么上述任何動(dòng)強(qiáng)度的特性規(guī)律和河里表征它們的特性參數(shù)，那么上述任何一個(gè)條件的變化均會(huì)導(dǎo)致動(dòng)孔壓、動(dòng)變形和動(dòng)強(qiáng)度在量上甚至一個(gè)條件的變化均會(huì)導(dǎo)致動(dòng)孔壓、動(dòng)變形和動(dòng)強(qiáng)度在量上甚至在質(zhì)上發(fā)生變化，因此它是一個(gè)復(fù)雜的問題。在質(zhì)上發(fā)生變化，因此它是一個(gè)復(fù)雜的問題。 1）動(dòng)孔壓的發(fā)展規(guī)律）動(dòng)孔壓的發(fā)展規(guī)律 在動(dòng)應(yīng)力作用過程中，動(dòng)孔壓是既波動(dòng)變化，又單調(diào)在動(dòng)應(yīng)力作用過程中，動(dòng)孔壓是既波動(dòng)變化，又單