振動單剪試驗

振動單剪試驗是以其特點命名的。它是利用一種特製的剪下容器，使土樣所受的剪應變基本上是均勻的，從而使其剪應力也基本均勻。這是一種理想的簡單剪下情況，實際上接近於純剪作用。

基本介紹

• 中文名：振動單剪試驗
• 外文名：dynamic simple shear test
• 學科：土動力學
• 用途：測定土的模量和阻尼

試驗儀器

振動單剪儀的試樣容器為剛框式單剪容器，試樣為方形，試樣兩側由剛性版約束。上蓋板和下底板的對角線由鉸鏈聯結，這樣在固結時可向下移動，但不能張開，剪下時的剪下變形與側板一致（如圖1a所示）。試樣包以橡皮膜，保證完全不排水，可以測量孔隙水壓力。第一代的動單剪儀就是上述Roscoe（1953）單剪儀的基礎上研製出來的，它是由四塊剛性金屬板鉸接而成，當其作相對旋轉時，剛性框板的原有矩形空間截面（內裝試樣，亦即試樣的縱向豎截面）就會改變為左右傾斜的菱形截面（如圖1b所示）。這樣就在試樣內產生了等角度的剪應變，由此而對應的剪應力亦基本上是均勻的。

振動單剪儀的激振部分與動三軸儀的基本相同，亦可分為電磁式、電液式和氣動式等。振動載荷的波形一般為正弦波，頻率為1-2HZ。

圖1

試驗方法及結果

試驗方法

用振動單剪儀進行試驗的方法是首先使試樣在要求的應力條件下完成固結、然後對試樣施加一等幅值的往復振動剪應力，隨著振動次數的增大，試樣內的孔隙壓力和應變不斷發展，當試樣內孔隙水壓力等於作用於試樣上的有效垂直壓力時，試樣發生液化，達到液化所需的振動次數稱為液化周數。同一密度、同一固結應力狀態下的一組試樣，在不同的振動剪應力作用下達到液化的周數是不相同的，這樣就可以得到動剪應力比（剪應力與垂直固結壓力之比）與液化周數的關係曲線，稱為抗液化強度曲線，在對數坐標下，這條曲線可近似的看作為直線（如圖2所示）。實際套用時，可按地震震級所對應的等效循環作用次數求出相應的抗液化應力比。

動單剪試驗優於動三軸試驗之處，主要在於它所提供的動力作用條件更接近於天然土層受地震作用而產生液化的過程。因此，動單剪儀自發展以來，一直是以液化試驗為主要功能。

圖2

土的模量和阻尼

用振動單剪儀得到土的模量和阻尼的方法是：先使試樣在要求的垂直應力及初始剪應力條件（模擬實際地基）下固結，然後對試樣分級施加振動荷載，測定試樣在各級動荷載作用下的剪應力與剪應變幅值曲線，作出某一振次下的滯回曲線，直接求得剪下模量及阻尼比。