[科普中国]-块体共振试验

地基土动特性参数对于工程实践和地球科学研究，均具有重要意义。在工程实践中，它是动力基础的设计依据。块体共振试验是现场测定土层动模量和阻尼的试验。试验时在地表或试坑内浇筑块体，沿垂直或水平方向激振，测量该系统的振幅与频率关系曲线，由此计算土层的动模量和阻尼系数。

简介块体共振试验是指使用现场浇筑块体来测量地基的阻尼系数和动模量。影响地基上块体导纳值的参数包括激振力圆频率，地基土的剪切波速、密度、泊松比以及块体的尺寸、弹性模量、密度和泊松比。当块体弹模保持恒定时，速度导纳幅频曲线峰值随土体波速的增大而减小，而共振频率则逐渐增大。共振法对地基进行动测的机理，主要体现为块体质点振动特性与这些参数的内在变化关系。

复合地基的动测技术复合地基动检测包括两方面的内容，一是检测柔性桩的桩身完整性，二是预估承载力是否达到设计要求。因动测中激发能量较小，属于低应变方法，无法产生足够的变形而使地基进入非弹性阶段，所以工程界对低应变动测能否确定地基的承载力存在分歧。在稳态激振力作用下，通过实测低频导纳曲线的斜率和共振频率，可以按一定的理论方法求得复合地基的动刚度。而通过静载试验得到的荷载-位移曲线的初始斜率，一般称为地基的静刚度，而静刚度与其承载力又具有一定的相关性。国内外一些动静试验资料对比表明，动刚度与静刚度之间有一定的相关性，因此可以通过动测来推求地基的承载力。对动力测试确定桩基完整性的研究比较多，但对复合地基的动测确定承载力的研究文献很少。从理论上分析影响复合地基动刚度的因素以及动-静刚度对比系数的变化规律，以寻求新的确定复合地基承载力的方法，是非常必要的。共振法：在桩基动测中，共振法使用强迫振动方法使桩产生共振，并根据测得的共振频率特性曲线来判断桩的质量、缺陷位置、垂直和水平容许承载力等。共振频率的高低、响应值的大小反映了桩－土体系的动力特性以及桩身的完整性。这种方法被尝试应用于复合地基的动测中同样加以使用。 根据复合地基受力及其破坏机理，国内外学者尝试采用的复合地基共振法测试系统，其特点是：①块体底部的土受到块体的约束，位移保持均匀；②块体的振动特性直接受到地基复合模量高低的影响；③对块体振动特性产生影响的复合地基深度范围与静载试验的相近；④试验数据分析的原理与桩基础动测有所不同，应该利用土动力学和基础振动原理进行分析，而不是采用一维杆件模型1。

土的阻尼土的阻尼比是土动力学重要特征参数之一，反映了土动应力-应变关系的滞后性，或土中质点振动量随空间和时间而减小的特性。一般把土当作黏弹性体来确定其阻尼比。分几何阻尼 (又称辐射阻尼) 和材料阻尼(又称内阻尼) 两部分，前者可用弹性动力学理论来计算，后者常由共振柱试验和振动三轴试验等方法测定。描述内阻尼的常用术语有阻尼比、对数递减率、比阻尼容量等。

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方正 - 副教授 - 江南大学