圓柱形擊實(shí)試件的剪切波傳播特性及其波速測(cè)試方法研究.pdf

1、剪切波波速是描述土體工程性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，能很好地反映巖土的動(dòng)力學(xué)特性，在工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛。目前，測(cè)試土體剪切波速度的方法主要有兩種:原位測(cè)試法和室內(nèi)測(cè)試法。前者能獲得工程土體實(shí)際的剪切波傳播速度，但其測(cè)試成本高、操作繁雜，能考慮的條件較為單一，且試驗(yàn)結(jié)果的適用范圍較窄。室內(nèi)測(cè)試法操作較為簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行參數(shù)化研究，并可以考慮不同的試驗(yàn)條件。但該方法常會(huì)受到剪切波換能器、試樣尺寸、測(cè)試位置等因素的影響，從而難以獲得土體的真實(shí)剪切波速值

2、，阻礙了該方法在工程中的應(yīng)用。鑒于此，本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—基于三維波電場(chǎng)耦合全息成像的堤壩隱患診斷技術(shù)研究(51279219)，基于發(fā)明專利—一種室內(nèi)擊實(shí)試件的橫波波速測(cè)試方法(201210075217X)和彈性波傳播理論，提出圓柱形擊實(shí)試件的剪切波傳播特性及其波速測(cè)試方法研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)基于彈性波傳播理論，建立了分析彈性波在圓柱形擊實(shí)試件中傳播的三維有限元模型?；谠撃Ｐ?，分別計(jì)算了在

3、不同加載頻率、不同加載激勵(lì)大小以及不同尺寸條件下模型中的波動(dòng)。
　　(2)基于有限元計(jì)算結(jié)果，分析了加載頻率、加載激勵(lì)大小以及模型尺寸對(duì)剪切波傳播的影響規(guī)律。結(jié)果表明，模型中的剪切波速度和波能衰減均隨著加載頻率的增大而增大，但總體來說，加載頻率對(duì)剪切波傳播的影響程度不大;瞬時(shí)激勵(lì)大小對(duì)剪切波速度基本沒有影響;直徑0.2m是剪切波速度發(fā)生明顯變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。若超過該直徑，增大直徑對(duì)剪切波速度的影響很小;若小于該直徑，即使直徑變化很小，

4、剪切波速度也將明顯增大，而且剪切波速度隨著直徑的改變幾乎是呈線性變化。
　　(3)基于專利—一種室內(nèi)擊實(shí)試件的橫波波速測(cè)試方法，制作不同干密度的擊實(shí)試件并測(cè)試各試件中的剪切波速度，得到剪切波速度與干密度之間近似呈線性關(guān)系。采用超聲波檢測(cè)法測(cè)試了各擊實(shí)試件的縱波速度，得到縱波速度與干密度近似呈線性關(guān)系。根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算了土的彈性參數(shù)并進(jìn)行了分析。
　　(4)綜合數(shù)值模擬分析以及實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)實(shí)測(cè)剪切波速度進(jìn)行了修正，并提出了修正