很多人关心岩石或者土体的最大动剪切模量,弯曲元和超声波是最常用的方法,这两种测试方法的思路基本上一样,都是从试样一头发射一个剪切波信号,在试样另外一头采集,把传输时间测定下来后计算波速,然后通过Q=pV2的公式即可计算出试样的最大动剪切模量。
但是由于两种方法剪切波的产生方式不同,实际上又有明显的差别:
弯曲元测试:弯曲元测试方法采用压电陶瓷产生剪切S波,通过给压电陶瓷芯片施加一个波形信号,压电陶瓷会根据电信号发生变形,产生剪切应力波,使得剪切波的能量像水面的涟漪一样向试样另外一头传播直至被探头采集到,如果试样模量小,波就传输得慢,模量大就传输得快,一般来说波速从20m/s到几千米/秒都有可能,所以弯曲元测试方法可以用于土(低波速,通常在200m/s以下)的动剪切模量测试,也可以用于岩石(高波速,通常在3000~4000m/s左右)的动剪切模量测试。通过发射压缩P波,弯曲元也可以用于动弹性模量测试。
超声波测试:超声波测试是通过超声波探头发出一个超声波信号,在试样另外一头采集超声波信号,通过测量传输时间计算出波速,从而得到模量参数。但是超声波有一个特点,就是超声波有一个最慢波速,通常来说我们认为声波在空气中传输的速度是最慢的,大约为340m/s,所以在超声波测试中如果试样的波速低于340m/s的时候,测试结果都会为超声波的最低波速,这样比较软的试样(比如土的波速通常不大于200m/s)就无法使用超声波方法来进行动剪切模量测试,所以超声波法通常用于混凝土或者岩石的测试而不是土。欧美大地er-CZ