[科普中国]-振动单剪试验

振动单剪试验是以其特点命名的。它是利用一种特制的剪切容器，使土样所受的剪应变基本上是均匀的，从而使其剪应力也基本均匀。这是一种理想的简单剪切情况，实际上接近于纯剪作用。

试验仪器振动单剪仪的试样容器为刚框式单剪容器，试样为方形，试样两侧由刚性版约束。上盖板和下底板的对角线由铰链联结，这样在固结时可向下移动，但不能张开，剪切时的剪切变形与侧板一致（如图1a所示）。试样包以橡皮膜，保证完全不排水，可以测量孔隙水压力。第一代的动单剪仪就是上述Roscoe（1953）单剪仪的基础上研制出来的，它是由四块刚性金属板铰接而成，当其作相对旋转时，刚性框板的原有矩形空间截面（内装试样，亦即试样的纵向竖截面）就会改变为左右倾斜的菱形截面（如图1b所示）。这样就在试样内产生了等角度的剪应变，由此而对应的剪应力亦基本上是均匀的。

振动单剪仪的激振部分与动三轴仪的基本相同，亦可分为电磁式、电液式和气动式等。振动载荷的波形一般为正弦波，频率为1-2HZ。

试验方法及结果试验方法用振动单剪仪进行试验的方法是首先使试样在要求的应力条件下完成固结、然后对试样施加一等幅值的往复振动剪应力，随着振动次数的增大，试样内的孔隙压力和应变不断发展，当试样内孔隙水压力等于作用于试样上的有效垂直压力时，试样发生液化，达到液化所需的振动次数称为液化周数。同一密度、同一固结应力状态下的一组试样，在不同的振动剪应力作用下达到液化的周数是不相同的，这样就可以得到动剪应力比（剪应力与垂直固结压力之比）与液化周数的关系曲线，称为抗液化强度曲线，在对数坐标下，这条曲线可近似的看作为直线（如图2所示）。实际应用时，可按地震震级所对应的等效循环作用次数求出相应的抗液化应力比。

动单剪试验优于动三轴试验之处，主要在于它所提供的动力作用条件更接近于天然土层受地震作用而产生液化的过程。因此，动单剪仪自发展以来，一直是以液化试验为主要功能。

土的模量和阻尼用振动单剪仪得到土的模量和阻尼的方法是：先使试样在要求的垂直应力及初始剪应力条件（模拟实际地基）下固结，然后对试样分级施加振动荷载，测定试样在各级动荷载作用下的剪应力与剪应变幅值曲线，作出某一振次下的滞回曲线，直接求得剪切模量及阻尼比。1

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所