Page 191 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 王海生，等： 砂砾土中爆炸模型试验相似材料性能测试及配制方法 第 4 期

1.3
0.33 −0.024
0.8 3.5 e min =0.19w 12.74 +0.25d 50
e max =1.15w +0.01d 50 1.2 0.32
2
2
R =0.95 R =0.98
1.1 0.31
0.30
1.0
0.29
0.9 e max e min 0.28
0.27
0.8
0.26
0.7 0.25
0.24
0.6
3.0 0.9 0.9 0.5
2.5 0.8 0.8 1.0
2.0 0.7 0.7 1.5
1.5 0.6 w 0.6
1.0 0.5 2.0
0.5 w 2.5 d 50
d 50
(a) Fitting of e max to w, d 50 (b) Fitting of e min to w, d 50
图 4 e max 、e mi 与 n w、d 5 的拟合关系
0
Fig. 4 Fitting relationship between e max , e min and w, d 50
3 弯曲元波速测试试验及结果分析
基于上述研究成果可知，在保持与原状土相对密实度 D 一致的条件下，可通过调控细粒含量 w 和
r
平均粒径 d 来精确控制重塑试样的制样密度。考虑到土体爆炸地冲击效应同时受密度和波速（土中声
0
5
阻抗）支配，有必要系统研究相似土样的弹性波速特性。目前，室内弹性波速测试主要采用共振柱试验
法和弯曲元测量法。其中共振试验法存在明显尺寸效应限制（试样直径不超过 50 mm），参照 GB/T
50123–2019《土工试验方法标准》 [14] 要求的试样直径与最大颗粒粒径比（不小于 5～6 倍），本研究所用
砂-砾混合配制土样难以满足该尺寸约束条件。弯曲元测量法凭借其原理简明、操作便捷及无损检测等
技术优势，加之更宽松的试样尺寸适应性（试样直径不超过 100 mm），已发展成为三轴仪、固结仪等土工
测试系统的标准配制，在土体波速测试领域获得广泛应用 [22-23] 。
3.1 弯曲元试验方法及过程
本试验采用英国 GDS 公司生产的静三轴仪上搭载的弯曲元测试系统进行波速测试，弯曲元构造及
试验原理详见文献 [22-24]。此次选取最大粒径不超过 10 mm 的 8 组试样：T-10、D-10、X-10、H-10、
T-5、D-5、X-10、H2-5。采用尺寸均为直径 70 mm、高 105 mm 的实心圆柱试样，按照表 1 的制样密度称
样。制样前，先后安装弯曲元发射元、橡皮膜、护筒，护筒与橡皮膜之间需抽真空以确保橡皮膜紧贴护
筒，每组试样分 5 层压实；安装顶部弯曲元接收元，拆除护筒；安装三轴仪压力罩，注入围压液体（蒸馏
水）。试验装置如图 5 所示。

Proctor hammer Receiver Pressure cover
element

Distilled water
Guard sleeve Rubber
membrane

Emission
element Cell pressure
controller

图 5 GDSTTS 静三轴仪试验系统和弯曲元测试系统
Fig. 5 GDSTTS static triaxial test system and bending element test system

045201-8