›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (1): 74-82.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

CAS-1模拟月壤动剪切模量与阻尼比的试验研究

张 宇,余 飞,陈善雄,李 剑   

  1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071
  • 收稿日期:2012-11-09 出版日期:2014-01-10 发布日期:2014-01-14
  • 作者简介:张宇,男,1987年生,博士研究生,主要从事特殊土工程特性方面的研究工作

Experimental study of dynamic shear modulus and damping ratio of CAS-1 lunar soil simulant

ZHANG Yu,YU Fei,CHEN Shan-xiong,LI Jian   

  1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
  • Received:2012-11-09 Online:2014-01-10 Published:2014-01-14

摘要: 针对中国科学院地球化学研究所与国家天文台合作研制成功的CAS-1模拟月壤(国家标准试样),利用GDS共振柱试验仪对模拟月壤开展动力学参数的试验研究,分析了不同孔隙比、不同围压对动剪切模量G及剪应变 的影响规律。试验结果表明,在应力水平很低、孔隙比较大的真实月面环境条件下,动剪切模量G较小,阻尼比 较大,且随着动剪应变 的增大,动剪切模量快速减小,阻尼比急剧增大。采用Hardin-Drnevich模型,得到了不同孔隙比、不同围压下归一化动剪模量G/Gmax与归一化阻尼比 / 随 变化的平均拟合曲线,探讨了最大动剪切模量Gmax、最大阻尼比 和参考剪应变 等动参数与应力水平 的相关关系式,并据此给出了月壤钻取采样深度(0~3 m)内Gmax、 和 的值域区间以及各剪应变对应的G/Gmax和 的推荐值。

关键词: CAS-1模拟月壤, 动剪切模量, 阻尼比, 动剪切模量比, 共振柱试验, Hardin-Drnevich双曲线模型

Abstract: Through the dynamic tests on the CAS-1 lunar soil simulant (national standard sample) which is developed by the Institute of Geochemistry and the National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences with the GDS resonant column test instrument, the effect of the different void ratios and the different confining pressures on the dynamic shear modulus G and the damping ratio ? is analyzed. The test results show that, the dynamic shear modulus G is smaller as well as the damping ratio ? is larger, and dynamic shear modulus decreases rapidly as well as damping ratio increases sharply with the increase of shear strain in the real lunar surface environmental conditions with low stress level and large void ratio. By using the Hardin-Drnevich model, the average fitting curve of G/Gmax and ? /? max with the change of the dynamic shear strain ? under different void ratios and different confining pressures are obtained; and the correlation formulas between dynamic parameters of the maximum dynamic shear modulus Gmax, the maximum damping ratio ? max, the reference shear strain ? r and the stress level ? are discussed. Accordingly, the range intervals of Gmax, ? max, ? r within the drill sampling depth (0-3 m) of the lunar soil as well as the recommended values of G/Gmax and ? corresponding to each of the shear strain are presented.

Key words: CAS-1 lunar soil simulant , dynamic shear modulus, damping ratio, dynamic shear modulus ratio, resonant column test, Hardin-Drnevich hyperbolic model

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[1] 梁珂, 陈国兴, 刘抗, 王彦臻, . 饱和珊瑚砂最大动剪切模量的 循环加载衰退特性及预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 601-611.
[2] 梁珂, 何杨, 陈国兴, . 南沙珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 23-31.
[3] 芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.
[4] 梁 珂, 陈国兴, 何 杨, 刘景儒, . 基于相关函数理论的动模量和阻尼比计算新方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1368-1376.
[5] 杨文保, 吴琪, 陈国兴, . 长江入海口原状土动剪切模量预测方法探究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3889-3896.
[6] 庄心善, 王俊翔, 王 康, 李 凯, 胡 智. 风化砂改良膨胀土的动力特性研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 149-156.
[7] 张 炜,李 亚,周松望,蒋正波,吴 非,梁文洲,. 南海北部区域黏土循环动力特性试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2413-2423.
[8] 孔纲强,李 辉,王忠涛,文 磊,. 透明砂土与天然砂土动力特性对比[J]. , 2018, 39(6): 1935-1940.
[9] 刘飞禹,施 静,王 军,蔡袁强,. 三明治形加筋土筋-土界面动力剪切特性[J]. , 2018, 39(6): 1991-1998.
[10] 吴孟桃,刘方成,陈巨龙,陈 璐. 含水率对大应变下橡胶砂动剪模量和阻尼比的影响[J]. , 2018, 39(3): 803-814.
[11] 陈树峰,孔令伟,黎澄生, . 低幅应变条件下粉质黏土泊松比的非线性特征[J]. , 2018, 39(2): 580-588.
[12] 何明明,李 宁,陈蕴生,朱才辉. 不同循环加载条件下岩石阻尼比和阻尼系数研究[J]. , 2017, 38(9): 2531-2538.
[13] 刘 杰,雷 岚,王瑞红,王 飞,王 连,肖 蕾. 冻融循环中低应力水平加卸载作用下砂岩动力特性研究[J]. , 2017, 38(9): 2539-2550.
[14] 陈乐求,张家生,陈俊桦,陈积光,. 水泥改良泥质板岩粗粒土的静动力特性试验[J]. , 2017, 38(7): 1903-1910.
[15] 丁祖德,黄 娟,袁铁映,彭立敏,王志良,. 昆明泥炭质土动剪切模量与阻尼比的试验研究[J]. , 2017, 38(12): 3627-3634.
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[1] 杨 强,刘耀儒,冷旷代,吕庆超,杨春和. 能源储备地下库群稳定性与连锁破坏分析[J]. , 2009, 30(12): 3553 -3561 .
[2] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 雷明锋,彭立敏,施成华,安永林. 长大深基坑施工空间效应研究[J]. , 2010, 31(5): 1579 -1584 .
[4] 王铁行,罗少锋,刘小军. 考虑含水率影响的非饱和原状黄土冻融强度试验研究[J]. , 2010, 31(8): 2378 -2382 .
[5] 刘汉龙,陶学俊,张建伟,陈育民. 水平荷载作用下PCC桩复合地基工作性状[J]. , 2010, 31(9): 2716 -2722 .
[6] 米海珍,王 昊,高 春,朱浩稳. 灰土的浸水强度及残余强度的试验研究[J]. , 2010, 31(9): 2781 -2785 .
[7] 黄书岭,冯夏庭,周 辉,张传庆. 水压和应力耦合下脆性岩石蠕变与破坏时效机制研究[J]. , 2010, 31(11): 3441 -3446 .
[8] 邱恩喜,谢 强,赵 文,张 理. 基于岩体质量的红层软岩边坡坡度设计公式研究[J]. , 2011, 32(2): 542 -546 .
[9] 许 江,唐晓军,李树春,杨红伟,陶云奇. 周期性循环载荷作用下岩石声发射规律试验研究[J]. , 2009, 30(5): 1241 -1246 .
[10] 苗强强,陈正汉,田卿燕,钱尼贵,姚志华. 非饱和含黏土砂毛细上升试验研究[J]. , 2011, 32(S1): 327 -0333 .