›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S1): 220-224.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S1.037

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

干砂弹性参数测定的弯曲-伸展元试验

顾晓强1, 2,杨 峻3,黄茂松1, 2,高广运1, 2   

  1. 1. 同济大学 岩土与地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2. 同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092;3. 香港大学 土木工程系,香港
  • 收稿日期:2014-09-08 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:顾晓强,男,1981年生,博士,助理研究员,主要从事土动力学和宏微观土力学等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51308408);海外及港澳学者合作研究基金(No.51428901)。

Measurement of elastic parameters of dry sand using bender-extender element

GU Xiao-qiang1, 2, YANG Jun3, HUANG Mao-song1, 2, GAO Guang-yun1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Department of Civil Engineering, The University of Hong Kong, Hong Kong, China
  • Received:2014-09-08 Online:2015-07-11 Published:2018-06-14

摘要: 利用安装在共振柱测试系统中的弯曲-伸展元,开展了干砂中P波(压缩波)和S波(剪切波)的室内试验,详细地分析了干砂中P波和S波的信号特征,研究了输入频率、土体密实度和有效围压对输出信号的影响。对比各种信号分析方法,并参考共振柱试验结果确定了S波的传播时间。根据实测波速和波动理论,确定了土体的弹性参数,包括剪切模量,侧限模量和泊松比。研究结果表明,P波和S波的输出信号频率在一定程度上随输入信号频率、土体密实度和有效围压的增加而增加,且P波信号比S波信号更容易确定波的传播时间;土体的弹性模量随土体密实度和有效围压的增加而增加,但剪切模量增长比侧限模量快;土体的泊松比并非一个常数,随着土体密实度和有效围压的增加而下降。初步探讨了利用剪切模量估算泊松比,以方便实际工程应用。

关键词: 砂土, 剪切模量, 侧限模量, 泊松比, 弯曲-伸展元, 共振柱

Abstract: The compression wave (P-wave) and shear wave (S-wave) in dry sand are measured simultaneously by a bender-extender element incorporated in a resonant column apparatus. The characteristics of the output P-wave and S-wave signals are analyzed; and the effects of the input signal frequency, soil density and effective confining pressure on the signal characteristics are investigated. According to the wave propagation theory and measured S-wave and P-wave velocity, the elastic properties of the dry sand are calculated, including shear modulus, constrained modulus and Poisson’s ratio. The results indicate that to some extend the frequency of the output signal increases with increasing input frequency, soil density and effective confining pressure. Compared with S-wave, it is easier to determine the P-wave travel time and thus the wave velocity. The elastic modulus of the soil increases with increasing density and effective confining pressure, especially the shear modulus. The Poisson’s ratio decreases with increasing density and confining pressure, instead of a constant. Attempt is also made to estimate the Poisson’s ratio based on shear modulus considering the convenience of application in the practical engineering.

Key words: sand, shear modulus, constrained modulus, bender-extender element, resonant column

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[1] 王晓磊, 刘理腾, 刘润, 刘历波, 董林, 任海. 地震历史对各深度土体抗液化性影响的振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2657-2666.
[2] 杨奇, 王晓雅, 聂如松, 陈琛, 陈缘正, 徐方, . 间歇循环荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1671-1683.
[3] 江杰, 付臣志, 柴文成, 欧孝夺, . 砂土地基中桩顶竖向-水平加载路径下柔性单桩水平承载力分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1375-1384.
[4] 高燕, 余骏远, 陈庆, 史天根, . 侧限条件下密实砂土蠕变的颗粒运动特征[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1385-1394.
[5] 杨阳, 田英辉, 张春会, 王荣, 王智超, 王乐, . 砂土海床中海底管道贯入阻力演化特征及细观机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1001-1008.
[6] 吴宏, 叶治, 张宇亭, 刘华北, . 穿越不同密实度饱和砂土地层的盾构隧道地震响应三维数值分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1204-1216.
[7] 闫志晓, 李雨润, 王东升, 王永志, . 覆水砂土场地中桥梁群桩基础地震响应离心试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 861-872.
[8] 孙佳政, 傅翼, 仇雅诗, 徐长节, 张恒志, 冯国辉, . RB模式下砂土非极限主动土压力的 离散元模拟与理论研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 603-614.
[9] 王维铭, 陈龙伟, 郭婷婷, 汪云龙, 凌贤长, . 基于中国砂土液化数据库的标准贯入试验液化 判别方法研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 279-288.
[10] 周兵红. 一种预测砂土土-水特征曲线的简化方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 222-228.
[11] 安然, 孔令伟, 师文卓, 郭爱国, 张先伟, . 结构性黏土的原位刚度衰减规律及数学表征[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 410-418.
[12] 雷华阳, 张文振, 霍海峰, 冯双喜, 李其昂, 刘汉磊, . 水汽补给下砂土冻胀量与微观结构参数关联研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2337-2346.
[13] 张津津, 李博, 余闯, 张茂雨, . 矿渣−粉煤灰地聚合物固化砂土力学特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2421-2430.
[14] 刘燕晶, 王路君, 朱斌, 陈云敏, . 考虑填充和黏结作用的含水合物 沉积物弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2471-2482.
[15] AHMAD Hussein, MAHBOUBI Ahmad, NOORZAD Ali, HOSEINI Mohammad Hosein, . 包裹式土工格栅−砂土相互作用对条形基础承载 力−沉降特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2550-2567.
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[1] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[2] 梁桂兰,徐卫亚,谈小龙. 基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J]. , 2010, 31(2): 535 -540 .
[3] 马文涛. 基于灰色最小二乘支持向量机的边坡位移预测[J]. , 2010, 31(5): 1670 -1674 .
[4] 于琳琳,徐学燕,邱明国,闫自利,李鹏飞. 冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响[J]. , 2010, 31(8): 2448 -2452 .
[5] 王 伟,刘必灯,周正华,王玉石,赵纪生. 刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法[J]. , 2010, 31(12): 3928 -3933 .
[6] 王海波,徐 明,宋二祥. 基于硬化土模型的小应变本构模型研究[J]. , 2011, 32(1): 39 -43 .
[7] 曹光栩,宋二祥,徐 明. 山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法[J]. , 2011, 32(S1): 1 -5 .
[8] 刘华丽 ,朱大勇 ,钱七虎 ,李宏伟. 边坡三维端部效应分析[J]. , 2011, 32(6): 1905 -1909 .
[9] 刘年平 ,王宏图 ,袁志刚 ,刘竟成. 砂土液化预测的Fisher判别模型及应用[J]. , 2012, 33(2): 554 -557 .
[10] 王卫东 ,李永辉 ,吴江斌 . 超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟[J]. , 2012, 33(12): 3818 -3824 .