基于剪切波速的粗粒土填料压实密度控制理论

作者：陈晓斌^*; 谢康; 尧俊凯; 王业顺; 唐禄博

来源：中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(09): 3551-3561.

• 粗粒土
• 压实度
• 剪切波速
• GDS弯曲元系统

为了提出基于剪切波速的粗粒土压实度便捷测试方法，首先，基于弹性动力学与颗粒细观接触理论，建立了粗粒土的剪切波速与压实密度的理论方程；其次，建立数值模型，验证理论方程的合理性；最后，提出基于粗粒土的剪切波速的压实度测试方法，开展室内粗粒土剪切波速试验，验证理论方程的适用性。研究结果表明：通过弹性动力学与颗粒接触理论，引入粗粒土颗粒细观特性，如刚度、配位数和孔隙率，推导得出了粗粒土剪切波速与压实密度的理论方程；在理论方程中，颗粒的泊松比对剪切波速的影响不大，而颗粒弹性模量对剪切波速的影响较大；基于周期理论，建立剪切波速的Comsol数值模型，数值结果与理论方程计算结果趋势相同，且相对误差均在8%以内；普遍适用的激发频率范围为5～10 kHz，不论何种激发波，接收波形均为正弦波，且剪切波速随压实密度增加而增加，试验结果进一步验证了剪切波速-压实密度方程的适用性。在实际应用中，求出粗粒土填料参数M，就可通过测量压实填料的剪切波速快速得到其压实密度。

• 单位
  中南大学; 土木工程学院; 中国铁道科学研究院集团有限公司