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圆柱形击实试件的剪切波传播特性及其波速测试方法研究汇报人：2024-01-14

引言圆柱形击实试件制备与实验设计剪切波在圆柱形击实试件中传播特性分析波速测试方法研究与比较实验结果与数据分析结论与展望contents目录

01引言

研究背景和意义岩土工程领域需求圆柱形击实试件作为岩土工程中的常用试样，其剪切波传播特性的研究对于工程安全具有重要意义。波速测试的重要性剪切波波速是评价岩土体工程性质的重要指标，对于预测岩土体的变形和破坏行为具有重要作用。推动相关理论和技术发展深入研究圆柱形击实试件的剪切波传播特性及其波速测试方法，有助于推动相关理论和技术的发展，提高工程实践水平。

国内外研究现状目前，国内外学者对于圆柱形击实试件的剪切波传播特性进行了一定的研究，但主要集中在理论分析和数值模拟方面，缺乏系统的实验研究。发展趋势随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来研究将更加注重实验与数值模拟的相结合，以更深入地揭示剪切波在圆柱形击实试件中的传播规律。国内外研究现状及发展趋势

本研究旨在通过实验手段，系统研究圆柱形击实试件的剪切波传播特性，探讨不同因素（如密度、含水量、固结压力等）对剪切波波速的影响规律，并建立相应的预测模型。研究内容采用超声波测试技术，对圆柱形击实试件进行剪切波波速测试。通过对比分析不同试样的测试结果，揭示剪切波传播特性与试样物理性质之间的关系。同时，结合数值模拟方法，对实验结果进行验证和深入分析。研究方法研究内容和方法

02圆柱形击实试件制备与实验设计

选用具有代表性且易于获取的土壤类型，如砂土、黏土或粉质黏土等，确保试件材料与实际工程应用相符。按照设定的干密度和含水量，将土壤进行击实，制备成圆柱形试件。击实过程中需控制击实功和击实次数，以获得均匀的密度分布。试件材料选择与制备制备过程材料选择

搭建能够产生剪切波并测量其传播速度的装置，包括剪切波发生器、传感器和数据采集系统等。剪切波传播装置在圆柱形试件的一端施加剪切波，通过传感器记录剪切波在试件中的传播时间，并根据试件的尺寸计算出剪切波的传播速度。测试方法实验装置搭建与测试方法

数据采集使用高精度数据采集系统，实时记录剪切波在试件中的传播时间和相关参数，确保数据的准确性和可靠性。数据处理对采集到的数据进行处理和分析，包括数据筛选、异常值处理、平均值计算等，以获得准确的剪切波传播速度和相关特性参数。数据采集与处理

03剪切波在圆柱形击实试件中传播特性分析

剪切波传播遵循弹性力学基本方程，包括运动方程、几何方程和物理方程。弹性力学理论通过联立弹性力学基本方程，可以推导出剪切波在介质中传播的波动方程。波动方程根据波动方程和介质参数，可以计算出剪切波在介质中的传播速度。波速公式剪切波传播理论基础

通过建立试件的有限元模型，模拟剪切波在试件中的传播过程，可以得到波速、波形等参数。有限元法离散元法边界元法将试件离散为一系列颗粒单元，通过颗粒间的相互作用模拟剪切波的传播过程。利用边界积分方程模拟剪切波在试件中的传播，适用于处理复杂边界条件问题。030201剪切波在试件中传播过程模拟

试件密度含水量击实功温度影响因素分析试件密度越大，剪切波传播速度越快，反之则越慢。击实功的大小直接影响试件的密实度和剪切波传播速度，击实功越大，试件越密实，波速越快。试件含水量对剪切波传播速度有显著影响，一般随着含水量的增加，波速先增大后减小。温度对剪切波传播速度也有一定影响，一般随着温度的升高，波速逐渐减小。

04波速测试方法研究与比较

传统波速测试方法介绍超声脉冲法利用超声波在试件中的传播时间计算波速。通过在试件两端放置超声换能器，发射和接收超声波信号，测量传播时间并计算波速。敲击法通过敲击试件一端，在另一端接收振动信号，测量振动信号的传播时间并计算波速。该方法简单易行，但精度较低。

利用激光干涉原理测量试件的变形，进而计算波速。通过在试件表面粘贴反射镜，将激光束照射在反射镜上，测量反射光与参考光之间的干涉条纹变化，得到试件的变形量并计算波速。激光干涉法利用高速摄像机拍摄试件表面的散斑图像，通过数字图像相关算法计算试件的变形场，进而得到波速。该方法具有非接触、全场测量等优点。数字图像相关法新型波速测试方法原理及实现

超声脉冲法与敲击法比较01超声脉冲法精度较高，但需要对试件进行预处理，如涂抹耦合剂等；敲击法简单易行，但精度较低，易受敲击力度、位置等因素影响。激光干涉法与数字图像相关法比较02激光干涉法精度高，但需要对试件进行精密调整，如保证激光束与试件表面垂直等；数字图像相关法无需接触试件，全场测量，但受光照条件、散斑质量等因素影响。优缺点总结03传统波速测试方法简单易行，但精度较低；新型波速测试方法精度高，但操作复杂、设备成本高。在实际应用中，应根据具体需求和条件选择合适的方法进行测