汪云龍

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

先進土工實驗技術(shù)研發(fā)與礫性土動力特性試驗研究

汪云龍

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

室內(nèi)試驗是解決土動力學(xué)問題的基本手段之一，同時室內(nèi)試驗技術(shù)也是土動力學(xué)的重要研究內(nèi)容，為滿足研究工作需求，需要不斷研發(fā)新的技術(shù)手段。在2008年我國汶川大地震中，國際上首次出現(xiàn)了大規(guī)模的礫性土液化現(xiàn)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(chǔ)性工作。本文工作主要集中在兩個方面，一是土動力學(xué)若干試驗技術(shù)研發(fā)，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(chǔ)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(shù)，利用豎向振動臺的驅(qū)動以改變筒內(nèi)試樣的相對密度，自主研發(fā)了一套非粘性土試樣剪切波速與相對密度聯(lián)合測試系統(tǒng)。然后，利用本套系統(tǒng)，通過配制的不同含礫量的模擬土試驗，發(fā)現(xiàn)了剪切波速與相對密度呈冪函數(shù)變化的規(guī)律性結(jié)果，同時試驗結(jié)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(guī)律。此外，利用本套系統(tǒng)試驗，也發(fā)現(xiàn)了相同相對密度的礫性土與標準砂剪切波速關(guān)系的一般性規(guī)律，給出了含礫量對剪切波速影響的數(shù)學(xué)表達式。

論文完成了從英國GDS公司進口的國內(nèi)首臺大型動力三軸實驗系統(tǒng)的調(diào)試工作，并實現(xiàn)了大型動力三軸試樣剪切波速的試驗功能。以此為基礎(chǔ)，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(fā)現(xiàn)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(guān)于現(xiàn)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(jù)。然后，通過試驗研究了礫性土孔隙水壓力增長規(guī)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(fā)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(guān)系，提出了剪切模量與孔隙水壓力關(guān)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(qū)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(fā)了基于光纖光柵傳感技術(shù)的測量振動臺模型箱內(nèi)模擬土體內(nèi)部動力變形的方法，為室內(nèi)和將來的現(xiàn)場實驗直接測定

土體的動應(yīng)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(shù)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(fā)的，但適用范圍并非局限于此，完全可以用于其他土類。

關(guān)鍵詞土動力學(xué)試驗技術(shù)；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(shù)

（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