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不同损伤程度的岩土具有不同的声学特性和超声波声学参数,超声波速能综合反映岩土体结构动力特性和动力损伤,在土动力学和岩土工程中发挥着重要作用。本文基于土动力学与弹性波、弹性动力学理论,探讨了超声波在土体中的传播特性和超声波岩土损伤检测技术,并以超声波速作为冲击荷载作用下土体结构损伤演化的主要指标,分析土体冲击损伤特性,计算土体冲击损伤度,为揭示动荷载作用下土体动力损伤演化规律提供科学依据和定量参数。
论文以冲击荷载作用下土体损伤特性为研究主题,开展如下的试验研究:
1.基于超声波的声学特性,研究分析了超声波在土体中的传播特点;
2.研究分析岩土体损伤检测技术的理论及其应用情况,评价使用不同岩土体损伤变量指标的利弊,并结合论文试验方案,选取超声波速作为土体冲击损伤变量指标;
3.选取厦门某地砂质粘土制备的室内试样,应用超声波检测技术,采集超声波传播声时数据,计算其纵、横波波速,研究砂质粘土试样含水率、密度对超声波的纵、横波波速的影响;
4.制定冲击荷载试验方案,通过试验和试验数据分析,研究冲击荷载的冲量、冲击次数和冲击频率对砂质粘土试样纵、横波波速的变化影响特性:
5.根据弹性波理论和相关试验测试结果,计算砂质粘土试样的初始剪切模量和动态泊松比,分析得到土体的动力参数及其影响特性;
6.以纵、横波波速为土体冲击损伤变量,选取超声波参数对应的损伤度计算方法,分析得到动荷载冲量、冲击频率和冲击次数等因素对砂质粘土损伤度的影响特性,并初步分析评估砂质粘土冲击损伤破坏程度。