先進土工實驗技術研發與礫性土動力特性試驗研究

汪云龍

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

先進土工實驗技術研發與礫性土動力特性試驗研究

汪云龍

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

室內試驗是解決土動力學問題的基本手段之一，同時室內試驗技術也是土動力學的重要研究內容，為滿足研究工作需求，需要不斷研發新的技術手段。在2008年我國汶川大地震中，國際上首次出現了大規模的礫性土液化現象，而目前此方面研究報道尚少，其中礫性土動力特性研究是此方面的基礎性工作。本文工作主要集中在兩個方面，一是土動力學若干試驗技術研發，二是礫性土動力性能研究。

含礫量對礫性土剪切波速影響研究以往未見報道，而此方面研究的基礎是基于剪切波速測量的礫性土場地液化判別方法。論文首先通過在鋼制承模筒上整合彎曲元剪切波速測試技術，利用豎向振動臺的驅動以改變筒內試樣的相對密度，自主研發了一套非粘性土試樣剪切波速與相對密度聯合測試系統。然后，利用本套系統，通過配制的不同含礫量的模擬土試驗，發現了剪切波速與相對密度呈冪函數變化的規律性結果，同時試驗結果表明，汶川地震液化土層平均顆粒級配配制的模擬土也服從這一規律。此外，利用本套系統試驗，也發現了相同相對密度的礫性土與標準砂剪切波速關系的一般性規律，給出了含礫量對剪切波速影響的數學表達式。

論文完成了從英國GDS公司進口的國內首臺大型動力三軸實驗系統的調試工作，并實現了大型動力三軸試樣剪切波速的試驗功能。以此為基礎，進行了礫性土試樣與標準砂試樣液化的初步對比試驗。首先，通過試驗發現了動強度相近情況下，礫性土試樣的剪切波速明顯大于標準砂試樣剪切波速，對目前關于現有砂土液化判別方法是否適于礫性土的爭論給出了試驗論據。然后，通過試驗研究了礫性土孔隙水壓力增長規律，提出了以多項式形式表達的孔隙水壓力增長模型，指出了礫性土和標準砂在孔壓發展模型中的不同。同時，通過分析振動過程中孔隙水壓力增長與剪切模量的衰減關系，提出了剪切模量與孔隙水壓力關系的3折線模型，并指出了礫性土和標準砂在上述模型中的區別。

為滿足土工物理模擬實驗中土體動力變形測量的需求，論文開發了基于光纖光柵傳感技術的測量振動臺模型箱內模擬土體內部動力變形的方法，為室內和將來的現場實驗直接測定

土體的動應變提供了新手段，并通過小型振動臺實驗驗證了方法的可行性和適用性。

論文試驗技術的研究成果部分雖然是因為礫性土動力性能研究需要而研發的，但適用范圍并非局限于此，完全可以用于其他土類。

關鍵詞土動力學試驗技術；礫性土動力特性；剪切波速；彎曲元；土工模型實驗；光纖光柵傳感技術

（作者電子信箱，汪云龍：wyl＿iem@hotmail.com）

中圖分類號：TU41；

文獻標識碼：A；doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.05.008