试验类型分类及应用场景

室内测定动力参数的方法有振动三轴试验、振动单剪试验、振动扭剪试验、共振柱试验和振动台试验等。它们按照加载方式可分为三类，见表3.4。室内试验的主要缺点是土样受到扰动，特别是软土、高灵敏度黏土及粉砂。扰动越大，剪切模量越低、阻尼比越大。

表3.4　室内试验确定土的动剪模量G及阻尼比λ

动三轴仪是目前最普遍用于测定土的动力参数的仪器，它便于控制各种应力状态，不足之处是：在现场情况，大主应力开始是接近竖向的，地震引起的剪应力，只使大主应力转一个小角度；而在三轴仪上，振动荷载的每一次应力循环可使大小主应力成90°的改变。如图3.24 所示。振动三轴试验只能求得动弹性模量，据此换算成动剪切模量。

图3.24　振动三轴试验

图3.25　两种单剪仪(www.xing528.com)

（a）单剪均匀应力 （圆断面）；（b）单剪均匀应变 （矩形断面）

对于单剪仪，直接加上往复循环的剪应力，同时测得动剪应变，可直接求得动剪切模量。单剪仪有圆形和方形两种，如图3.25 所示。加载方式使应力状态比较符合现场情况，但边界条件的局部影响，使角上和边上应力集中，或不均匀的应变状态，使土样过早破坏，从而使测出的剪切模量偏低。

共振柱试验是对圆柱状或圆筒状试样依次施加不同频率的激振力使试样振动，测定其共振频率，确定弹性波在试样中传播的速度，从而计算剪切模量、弹性模量和阻尼比等参数的试验。共振柱试验按试样端部的约束条件不同分为一端固定一端自由和一端固定一端用弹簧和阻尼器支承两种主要型式，如图3.26 所示。按激振方式不同可分为扭转振动和纵向振动共振柱试验。后来也发展成一种一端固定一端自由，在自由端施加瞬时扭矩后立刻撤除，使试样按其固有特性作自由振动，根据自振频率求得相应动参数的自振柱试验。

图3.26　共振柱试验

（a）一端固定一端自由；（b）一端固定一端用弹簧和阻尼器支承

不论哪种型式的共振柱试验，都是由加压系统、激振系统和量测系统三大主要部分组成。