1 剪切波速测试装置

在三轴压力室内测试土样的剪切波速，关键在于要开发出适合于测试土样且能够在三轴压力室水中工作的剪切波速传感器。为此我们采用扭转振动圆环制做剪切波速传感器。当在圆环上下两面施加一个激励时，圆环将产生扭转振动；反之，当圆环产生扭转振动时，在圆环的上下两面电极间又会产生相应的电荷。于是，如果在土样两端面各放置一个扭振圆环，一个用于发射扭剪波，另一个用于接收扭剪波。理论分析表明，对于直径为3.91 cm 长为8.0 cm 的土样，只要测量扭转振动通过土样的时间和土样的高度，就可以正确测得土样的剪切波速。

针对所使用的HX–100 动三轴仪上下压头的形状与特点，开发了三轴压力室内专用的密封剪切波速传感器。进一步，又开发出从三轴压力室内引出测量导线的密封接头。从而形成了一套新型剪切波速与振动三轴联合试验装置。其中的剪切波速传感器，既能测量试验土样的剪切波速，又能作为进行振动三轴液化试验的传力压头；采用DB4 型多波参数分析仪驱动传感器发射与接收扭转振动测量信号。该测试装置传感器的特性指标为工作频率5.0 kHz，工作带宽1.7 kHz，机械品质因数2.92。这些参数表明，这里开发出的传感器具有低工作频率和机械品质因数，能测试各种土样的剪切波速。

2 试验方法

控制剪切波速的振动三轴液化试验的关键是必须有一种方法，能够有效改变试验土样的初始剪切波速。经过反复尝试，发现采用超固结并结合3~4 Hz 的小幅预剪振动方法，可以有效改变试验土样的初始剪切波速。具体方法为：当土样在等向固结压力 c0 σ 作用下排水固结后，继续增大固结应力到 c1 σ ，并使土样排水固结。然后关闭排水阀门，在 c1 σ 固结压力作用下，给土样施加3~4 Hz的小幅预剪振动应力。一般取预剪动应力比 d c0 σ 2 ⋅σ 不大于0.05。当累积孔压上升至原固结压力的5%时，停止预剪振动并打开排水阀门使土样排水固结，然后再将固结压力恢复到 c0 σ ，测试此时土样的剪切波速。

控制土样初始剪切波速的振动三轴液化试验的步骤为：①制备试验土样，利用真空饱和法使土样饱和；② 给土样施加固结压力并使其排水固结；③测试土样的剪切波速；④ 如果土样的剪切波速不满足要求，按上述方法对土样进行预处理以改变土样的初始剪切波速；⑤ 测试处理后土样的剪切波速。如果不满足试验要求，重复过程④；⑥ 在不排水条件下，给土样施加振动应力，直到土样液化为止。

需要说明的是，计算土样剪切波速时，土样高度的精确测量是通过动三轴仪的轴向应变测试系统完成的。

3 试验土样

本次试验涉及20 多个不同的工程场地、埋深为0～20 m 的原状饱和砂土。其中大部分场地为海洋工程场地。根据对试验土样的颗分结果，可以把试验土样分为4 类12 种，基本代表了工程中常见的可液化砂土。试验时，首先进行原状土样的剪切波速与振动三轴液化联合试验，然后进行相应砂土的重塑土样试验，且在进行振动三轴液化试验前，将重塑土样的初始剪切波速恢复到原状土样的剪切波速 。