小应变幅的动剪切模量常用野外波速法和室内共振柱试验测定,也可用经验公式估算。
1、波速法
根据所测得的从振源到拾振器之间的距离和剪切波(或压缩波)到达拾振器所需要的时间来计算剪切波波速vs,则得:
波速法按其激振和接收方式的不同,有表面波波速法、上孔法、下孔法和跨孔法(两个或更多个钻孔)等,以后者用得较多。
2、共振柱法
在实心或空心的圆柱形土样上施加纵向振动或扭转振动,并逐级增大驱动频率,直到试样发生共振为止。根据一端固定、一端自由的端部条件,并忽视端部激振器的质量,可得
式中 f为扭转振动时的共振频率;l为试样的高度;γ为土的容重;ɡ为重力加速度。
影响土的动剪切模量的变量有剪应变幅、有效平均主应力、孔隙比、颗粒特征、土的结构、应力历史、振动频率、饱和度和温度等,其中有几个变量是相互联系的(如土的孔隙比、结构和颗粒特征)。对小应变幅动剪切模量,剪应变幅的影响可以忽略。
对于净砂,在小剪应变幅(小于10-5)的情况下,动剪切模量主要是孔隙比和有效平均主应力的函数。较大的剪应变幅将使动剪切模量减小。颗粒特征、饱和度和振动频率对动剪切模量的影响很小。
用共振柱法试验时, 土的最大粒径不大于5.0毫米;但在1981年也报道了极粗粒土(如铁路道碴d50=45毫米)的共振柱法试验研究。在共振柱法中,如考虑到次时间效应(对砂土,可忽略),就会使试验结果较接近于现场实测值,且误差在10%以内。