利用瞬态锤击法测定粉砂土密实度的研究
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摘要
利用瞬态锤击法来测定粉砂土的密实度是一项新课题。本文通过试验获得的数据，分析地基土的动力参数与土体的本身性质之间的关系，并应用动力基础半空间理论，得到了全新的利用瞬态锤击法来测定粉砂土的密实度的方法。
地基土的主要动力参数为土的动剪切模量，而利用实验所得的数据，分析动剪切模量G与地基土的干密度(孔隙比)、含水量以及地基土的剪切变形等参数之间的关系，就可以得到地基土的动剪切模量的表达式。
通过采用动力基础半空间理论，分析锤击产生的地基土的振动频率与地基土的动剪切模量之间的相关关系，就又可以得到地基土自振动频率与土体本身性质之间的关系，即与土体的密实度之间的关系。
这样，采用本文所得到的分析结果，利用落锤冲击地基土，通过分析试验得到的数据，就可以得到待测地基土的密实度。
The instant hammering method to measure the density of silt or sand subsoil is a new research subject. By using the data of the experiment,this dissertation has analysed the relationship between the dynamic parameter and the self-property,then based on the elastic half space theory of the dynamic foundation,this dissertation get the method to measure the density of silt or sand subsoil using instantaneous implusion.
The main dynamic parameter of the subsoil is the dynamic shear modulus. Base on the data of the experiments,analyzing the relationship between the dynamic shear modulus and the characteristic parameters such as the density,the water content and the shear distortion,the expression of the dynamic shear modulus of the subsoil is picked out.
Base on the elastic half space theory of the dynamic foundation,analyzing the relationship between the vibration frequency and the dynamic shear modulus of the soil,a relationship between the vibration frequency and the self-property of the subsoil can be carried out.That is the expression about the relationship between the vibration frequency and the density of the soil can be carried out.
Thus,based on the method recommended by this dissertation,using instant hammering the subsoil,by analyzing the data,the density of the subsoil can be got.
地基土的主要动力参数为土的动剪切模量，而利用实验所得的数据，分析动剪切模量G与地基土的干密度(孔隙比)、含水量以及地基土的剪切变形等参数之间的关系，就可以得到地基土的动剪切模量的表达式。
通过采用动力基础半空间理论，分析锤击产生的地基土的振动频率与地基土的动剪切模量之间的相关关系，就又可以得到地基土自振动频率与土体本身性质之间的关系，即与土体的密实度之间的关系。
这样，采用本文所得到的分析结果，利用落锤冲击地基土，通过分析试验得到的数据，就可以得到待测地基土的密实度。
The instant hammering method to measure the density of silt or sand subsoil is a new research subject. By using the data of the experiment,this dissertation has analysed the relationship between the dynamic parameter and the self-property,then based on the elastic half space theory of the dynamic foundation,this dissertation get the method to measure the density of silt or sand subsoil using instantaneous implusion.
The main dynamic parameter of the subsoil is the dynamic shear modulus. Base on the data of the experiments,analyzing the relationship between the dynamic shear modulus and the characteristic parameters such as the density,the water content and the shear distortion,the expression of the dynamic shear modulus of the subsoil is picked out.
Base on the elastic half space theory of the dynamic foundation,analyzing the relationship between the vibration frequency and the dynamic shear modulus of the soil,a relationship between the vibration frequency and the self-property of the subsoil can be carried out.That is the expression about the relationship between the vibration frequency and the density of the soil can be carried out.
Thus,based on the method recommended by this dissertation,using instant hammering the subsoil,by analyzing the data,the density of the subsoil can be got.
引文
1、郭庆国、刘贞草，超径粗粒土最大干密度的近似测定方法，水利学报，1993年10月第10期
2、义宗贞、董长山，应用微型贯人仪检测沙漠油田地基压实质量的探索，石油工程建设，2000年4月第2期
3、李忠，微波炉法测定土样含水量的实践初探，广东土木与建筑，2002年5月第5期
4、阮思学、洪忠景、李康仁，微波炉烘干法在土工试验中的应用，西部探矿工程，2001年第6期
5、黄国昌，土壤密实度测试新技术，工程技术与管理，1994年第4期
6、彭全升、谭洪，核子密度湿度仪射线防护情况的调查分析，铁道劳动安全卫生与环保，1992年第1期
7、柴永胜，根据红外线辐射通量的测定估算土壤的应力状态，港工技术与管理，1991年第3期
8、盛连安、顾炳其，路基压实度快速测定瞬态冲击法，土木工程学报，1998年2月，第31卷第1期
9、公路工程技术标准 (JTJ001-97)，北京：人民交通出版社，1997
10、公路工程质量检验评定标准 (JTJ071-98)，北京：人民交通出版社，1999
11、公路土工试验规程 (JTJ051-93)，北京：人民交通出版社，1993
12、郭建杨，强夯地面沉降特征及地基双层构造的形成：强夯加固机理探讨之五，土工基础，1997年第11期
13、夏建民、班晓东，回填土屋里力学性质探讨，岩矿测试，2002年第12期
14、宗岩，浅谈土的相对密度与土的压实度关系，甘肃农业，2001年第6期．
15、刘建民，从压实土体的强度特征看黄土的现场压实控制，工业建筑，1994年第10期
16、吴世明等编著，土动力学，中国建筑工业出版社,2000年12月
17、Hardin,B. O. and Richart,F.E.(1963)Elastic Wave Velocities in Granular Soils,J. Soil Mech. and Found. Div.,ASCE,VOL.123,No. 12,pp.1096-1105
18、袁晓铭、孙锐等，常规土类动剪切模量比和阻尼比试验研究，地震工程与振动，Vol．20，No．4
19、黄博，粉土和粉砂的动力特性及地震液化研究，浙江大学博士学位论文，2000年9月
20、徐亦敏、姜朴，在土工测试中共振柱的应用，河海大学学报，1991年11月，第19卷第6期
21、Seed, H.B. and Idriss , I.M.(1970) Soil Moduli and dumping Factors for Dynamic Response Analyses, EERC, Report No.0-10, U.C. Berkeley, Calif
22、Hardin,B. O. and Drnevich,V.P(1972) Shear Moduli and Damping in soils: Design Equations and Curves,J. Soil Mech. and Found. Div.,ASCE,Vol98, No. SM7,pp.667～692
23、Dyvik, R. and Madshus, C. (1985) Lab Measurements of G_(max) Using Bender Elements,Proc. Advances in the Art of Testing under Cyclic Conditions,Detroit, pp. 186～196
24、Hardin,B.O.,Black W L. Vibration modulus of normal consolidated clay.J. Soil Mech. and Found.,ASCE,1968,Vol94,No. SM2
25、严人觉、王遗荪、韩清宇，动力基础半空间理论概论，中国建筑工业出版社，1981年3月第一版
26、F. R.Norwood:Exact transient response of an elastic half space, loaded over a rectangular region of its surface,J. Appl. Mech. Trans. ASME, Vol.36,pp516～522,1969.
27、T.Y. Sung: Vibration in semi-infinite solids due to periodic surface loading,ASTM Special Technical Publication,No.156,Symposium of Dynamic Testing of Soils,Philadelphia,1953.
28、J.E. Luco, R. A. Westmann: Dynamic response of circular footings, Eng. Mech. Div. ASCE,Vol,97,No. EM5,1971.
29、Curtzwiiler: Harmonic response of masses on an elastic half space, ASNE Vibartions Conference and International Design Automation Conference, Vol.2, 1971
30、陈云敏，成层地基中的瑞利波及其谱分析测试技术，浙江大学博士毕业论文，1989年4月
31、陈炯，动力基础的竖向分析，土木工程学报，2002年8月，第35卷第4期
32、柯金华，用弹性半空间理论设计动力基础，成都建筑，1991年第11期
33、王锡康，对地基动刚度及惯性作用的研究，岩土工程学报，1984年第4期
34、王锡康、刘新满、秦志坚、史玉良，基础和构筑物在垂直振动作用下土体惯 性的考虑，冶金建筑，1981年第1期
35、BarKan, D.D. and Ilyichev, V.A., Dynamics of Bases and Foundations, Proceedings of the Ninth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 2, 1977, p.630
36、A. O. Awojobi: Vertical vibration of a rigid circular foundation on Gibson soil,Geotechnique,Vol.22,No.2,1972.
37、陈禹、丁建江等，土的初始动剪切模量与孔隙比及相关贯入度值相关关系，浙江工业大学学报，第28卷第2期，2000年6月
38、胡文尧、王天龙，原状饱和粘性土在地震作用下的剪切模量和阻尼比[J]，岩土工程学报，1980年第2期
39、袁灿勤，现场波速试验地基土的动剪切模量，江苏地质，1991年第1期
40、翟瑞彩，软粘土动剪切模量的研究，力学与实践，1996年第18期
41、钱学德、郭自平，非饱和无粘性土的动剪切模量的实用计算方法，河海大学学报：自然科版，2000年第3期
42、王士杰、田伟等，粉土压实特性分析初探，河北农业大学学报，2002年第25期
43、华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学编，地基及基础，中国建筑工业出版社，1991年新一版
44、卜发东，软土地区土密实度瞬态锤击测试及分析方法研究，浙江大学博士学位论文，2001年6月
2、义宗贞、董长山，应用微型贯人仪检测沙漠油田地基压实质量的探索，石油工程建设，2000年4月第2期
3、李忠，微波炉法测定土样含水量的实践初探，广东土木与建筑，2002年5月第5期
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5、黄国昌，土壤密实度测试新技术，工程技术与管理，1994年第4期
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8、盛连安、顾炳其，路基压实度快速测定瞬态冲击法，土木工程学报，1998年2月，第31卷第1期
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10、公路工程质量检验评定标准 (JTJ071-98)，北京：人民交通出版社，1999
11、公路土工试验规程 (JTJ051-93)，北京：人民交通出版社，1993
12、郭建杨，强夯地面沉降特征及地基双层构造的形成：强夯加固机理探讨之五，土工基础，1997年第11期
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14、宗岩，浅谈土的相对密度与土的压实度关系，甘肃农业，2001年第6期．
15、刘建民，从压实土体的强度特征看黄土的现场压实控制，工业建筑，1994年第10期
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18、袁晓铭、孙锐等，常规土类动剪切模量比和阻尼比试验研究，地震工程与振动，Vol．20，No．4
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21、Seed, H.B. and Idriss , I.M.(1970) Soil Moduli and dumping Factors for Dynamic Response Analyses, EERC, Report No.0-10, U.C. Berkeley, Calif
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25、严人觉、王遗荪、韩清宇，动力基础半空间理论概论，中国建筑工业出版社，1981年3月第一版
26、F. R.Norwood:Exact transient response of an elastic half space, loaded over a rectangular region of its surface,J. Appl. Mech. Trans. ASME, Vol.36,pp516～522,1969.
27、T.Y. Sung: Vibration in semi-infinite solids due to periodic surface loading,ASTM Special Technical Publication,No.156,Symposium of Dynamic Testing of Soils,Philadelphia,1953.
28、J.E. Luco, R. A. Westmann: Dynamic response of circular footings, Eng. Mech. Div. ASCE,Vol,97,No. EM5,1971.
29、Curtzwiiler: Harmonic response of masses on an elastic half space, ASNE Vibartions Conference and International Design Automation Conference, Vol.2, 1971
30、陈云敏，成层地基中的瑞利波及其谱分析测试技术，浙江大学博士毕业论文，1989年4月
31、陈炯，动力基础的竖向分析，土木工程学报，2002年8月，第35卷第4期
32、柯金华，用弹性半空间理论设计动力基础，成都建筑，1991年第11期
33、王锡康，对地基动刚度及惯性作用的研究，岩土工程学报，1984年第4期
34、王锡康、刘新满、秦志坚、史玉良，基础和构筑物在垂直振动作用下土体惯 性的考虑，冶金建筑，1981年第1期
35、BarKan, D.D. and Ilyichev, V.A., Dynamics of Bases and Foundations, Proceedings of the Ninth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 2, 1977, p.630
36、A. O. Awojobi: Vertical vibration of a rigid circular foundation on Gibson soil,Geotechnique,Vol.22,No.2,1972.
37、陈禹、丁建江等，土的初始动剪切模量与孔隙比及相关贯入度值相关关系，浙江工业大学学报，第28卷第2期，2000年6月
38、胡文尧、王天龙，原状饱和粘性土在地震作用下的剪切模量和阻尼比[J]，岩土工程学报，1980年第2期
39、袁灿勤，现场波速试验地基土的动剪切模量，江苏地质，1991年第1期
40、翟瑞彩，软粘土动剪切模量的研究，力学与实践，1996年第18期
41、钱学德、郭自平，非饱和无粘性土的动剪切模量的实用计算方法，河海大学学报：自然科版，2000年第3期
42、王士杰、田伟等，粉土压实特性分析初探，河北农业大学学报，2002年第25期
43、华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学编，地基及基础，中国建筑工业出版社，1991年新一版
44、卜发东，软土地区土密实度瞬态锤击测试及分析方法研究，浙江大学博士学位论文，2001年6月