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聂守智 ［１ － ２］ 假定试验时锥面涂油十分光滑，与土体接触面上无黏结力和摩阻力，锥体和土体极限
平衡之间的土重和锥重相比甚小，可忽略不计。在锥重 Ｐ作用下，圆锥入土深度为 ｈ 时，有：
ｓ
２
Ｐ α α ｓｉｎθ
ｃ＝ [ ( ) ( ) ] ｃｏｓ θ （１）
ｃｏｓ
＋ θ － ｓｉｎ
＋ θ ｔａｎ 
ｕ
２
２
２
! ｈｓｉｎ α
ｓ
２
２
式中：ｃ为不排水抗剪强度，ｋｇ?ｃｍ ；Ｐ为圆锥重，ｋｇ；ｈ 为慢放圆锥入土深度，ｍｍ；α为圆锥顶
ｕ ｓ
角，°；为内摩擦角，°；θ 为轴对称剖面线与水平线的夹角，°。
当  ＝ ０ 时
２
Ｐ α ｓｉｎθ
( )
ｃ＝ ｃｏｓ ＋ θ （２）
ｕ
２
! ｈｓｉｎ α ２ ｃｏｓ θ
ｓ
２
计算结果显示当 α ＝ ３０° 、θ ＝ ５５．５° 时，式（２）的 ｃ最大，把 α ＝ ３０° 和 θ ＝ ５５．５° 代入式（２），得
ｕ
４９ ．２３Ｐ
ｃ＝ （３）
ｕ ２
ｈ
ｓ
则无侧限抗压强度为：
９８ ．４６Ｐ
ｑ＝ ２ｃ＝
ｕ
ｕ
ｈ ２
ｓ
为了便于应用，聂守智计算了式（１）中 θ 值，并绘制 ｈ 和 ｃ、的关系图，见图 １。得知 ｈ 和 ｃ
ｕ
ｕ
ｓ
ｓ
值后即可查出 值。

图 １ 圆锥入土深度 ｈ ｓ 和土的 ｃ ｕ 、的关系 ［２］

振动三轴仪是研究土体在双向（轴向及水平方向）动荷载作用下动力特性的一种试验仪器。在国内
尚无同类型仪器的时候，为了更好地模拟土体的受力状态，满足对尾矿坝砂土进行振动液化试验的需
要，聂守智等 ［３］ 研制了惯性力式双向振动三轴仪。通过双向振动台及动力设备对压力室内土体施加轴
向荷载，动态模拟土体的受力状态，测定土体在双向动荷载作用下的动态孔隙水压力、应力、应变等
指标，填补了土工建筑物和地基在地震荷载下的振动液化测量仪器的空白，是我国最先采用、目前仍
广泛应用的土动力特性测试仪器。
１．２ 水工结构与力学性能 在大坝抗震性能研究中，大坝模态参数（自振频率、振型及阻尼）反映了
大坝结构的动力特性，是人们关心的一类基本参数。大坝原型动力试验是确定大坝模态参数和研究大
坝动力特性及抗震性能的重要手段，因为只有原型结构才能准确反映结构的工作特性、边界条件以及
各种介质之间的相互作用。在原型动力试验中，振动激发方式可分为强迫振动、自由振动及脉动三
类。由于强迫振动和自由振动激发方式存在对稳频精度要求高、须借助大型起振设备、适用范围有限
等局限性，因此利用脉动分析结构的动力特性得到了较大发展。在结构原型试验中，采用脉冲激振技
术，以不同形式的激励函数作为输入，以响应作为输出，并利用传递函数分析结构的模态参数，可以
较方便地得到结构的多阶频率、振型及较为精确的模态阻尼系数。针对坝体原型动力试验及模态识别

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