地震作用下振动台试验刚性模型箱侧壁柔性材料研究

doi:10.13722/j.cnki.jrme.2018.0471

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摘要岩土工程振动台试验中模型箱的边界效应直接影响试验数据的可靠性，在刚性模型箱侧壁内衬柔性材料已经成为减弱边界效应的一种重要方法。基于振型叠加法原理，建立土–箱–柔性材料集中质量模型，推导模型箱侧壁合理设置柔性材料参数的理论公式，并分析柔性材料的弹性模量、厚度、泊松比、密度、阻尼比变化对模型箱边界效应的影响。结果表明，当输入波及岩土体参数确定后，柔性材料的设计转化为求解不定方程。在输入波和岩土体参数下，采用所推导的理论公式与数值计算2种方法得出柔性材料最优弹性模量值的误差仅为3.3%，且该柔性材料参数下模型箱内土体的位移与自由场的最大误差仅为3.7%，说明运用公式求解的柔性材料参数对减弱刚性模型箱边界效应具有明显效果，理论公式在岩土工程振动台模型试验中模型箱边界的设计方面具有重要的参考价值。

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关键词 ：隧道工程, 岩土模型试验, 边界效应, 柔性材料, 刚性模型箱, 振动台试验, 振型叠加法

Abstract：The boundary of the model box in shaking table test directly affects the reliability of the test data. Lining the flexible material in the side wall of model box has become an important method to mitigate the boundary effect. A model in terms of concentrated mass to represent the soil-box-flexible material was established based on the principle of mode superposition. A theoretical formula for determining the rational parameters of flexible material parameters for model box was deduced. The influence of elastic modulus，thickness，Poisson?s ratio，density and damping ratio of flexible material was analyzed. When the input wave and the parameters of soil are determined，the parameters of the flexible material are governed by an indefinite equation. With the designated input wave and soil parameters，the error of the optimal elastic modulus of flexible materials is only 3.3% by using the theoretical formula derived in this paper and the numerical calculation. The maximum error of the soil displacement in the free field and in the model box is only 3.7%，showing that the flexible material can significantly weaken the boundary effect of the rigid model box.

Key words： tunnelling engineering geotechnical model test boundary effect flexible material rigid model box shaking table test mode superposition method

引用本文:

张涛，高波，范凯祥，郑清，黄海峰，申玉生，赵洪督. 地震作用下振动台试验刚性模型箱侧壁柔性材料研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2018, 37(10): 2415-2424.
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链接本文:

http://www.rockmech.org/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2018.0471 或 http://www.rockmech.org/CN/Y2018/V37/I10/2415

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