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堆石料剪切波速的影响，结果表明，对于级配良好的堆石料，剪切波速随着粒径的增大而增大。此
外，通过反演分析 ［２３］ 及现场波速 ［２４］ 测量得到的最大动剪模量要显著高于室内试验测量值，由于现场
颗粒尺寸远大于室内试验尺寸，因此，堆石料的动力特性可能具有明显的缩尺效应。
本文采用试样直径 ８００ｍｍ的超大型三轴仪与常规大型三轴仪，针对两河口板岩及古水玄武岩筑
坝堆石料开展了不同最大粒径的堆石料动力变形特性试验，重点研究了平行相似级配条件下堆石料最
大动剪切模量、动剪切模量比的尺寸效应。研究成果可为同类工程动力响应分析提供更加合理的试验
与数值计算依据。

２ 试验设备及校准

２．１ 试 验 设 备 试 验 仪 器 为 大 连 理 工 大 学 工 程 抗 震 研 究 所 研 制 的 超 大 型 三 轴 仪 及 常 规 大 型 三 轴
仪 ［１０ － １１］ 。其中超大型三轴试样尺寸为直径 ８００ｍｍ，高 １７００ｍｍ，最大围压 ３ＭＰａ。常规大型三轴试样
尺寸为直径 ３００ｍｍ，高 ７００ｍｍ，最大围压 ４ＭＰａ。超大型三轴仪及常规大型三轴仪均布置有内置力
传感器和高压防水的局部位移计（ＬＤＴ），可分别消除传力轴摩擦力对力测量的影响以及端部误差对轴
向应变测量的影响 ［２５ － ２６］ 。
２．２ 试验设备校准 本文采用某硅质砂土进行常规大型三轴及超大型三轴的校准试验。Ｏｍａｒ等 ［２７］ 的
研究表明，当试样直径大于 １１７倍的最大粒径时砂土试样不存在缩尺效应的影响，即试样尺寸不对砂
土的力学特性产生影响。因此，试验前首先将试验用料过 ２ｍｍ的筛网，使试验材料的最大粒径控制
为 ２ｍｍ，对于常规大型三轴仪的径－ 径比为 １５０，超大型三轴仪的径 － 径比为 ４００，均超过了 １１７。硅
质砂土级配如表 １所示。平均粒径 ｄ 为 ０．７ｍｍ，比重为 ２．７６，最大最小孔隙比分别为 ０．７６２，０．４５９，
５０
３
制样干密度为 １．７５ｇ?ｃｍ ，对应孔隙比为 ０．５７７。
表 １ 硅质砂试验级配

粒径范围?ｍｍ １～＜２ ０．５～＜１ ０．２５～＜０．５ ０．０７５～＜０．２５ ＜０．０７５
颗粒含量?％ １７．８３ ４９．６５ １５．３２ １１．６９ ５．５１

制样采用分层振捣法，超大型三轴试验共分 １０层装样，每层 １７ｃｍ，常规大型三轴试验分 ７层装
样，每层 １０ｃｍ。采用表面振动器击实，击振频率均为 ５０Ｈｚ。试样不进行饱和，直接进行排气固结，
固结围压为 １．０ＭＰａ，固结比 Ｋ为 ２．０。固结完成后，保持排气阀门打开，在周围压力不变的条件下，
ｃ
由小到大逐级施加轴向正弦振动荷载，每级振动 ６周，振动频率为 ０．１Ｈｚ，取第 ５振次试验结果计算
动弹性模量以及阻尼比。
下的动弹性模量 Ｅ以
根据每级动应力 σ ｄ 作用下的试验结果，整理得到了硅质砂在不同动应变 ε ｄ ｄ
关系曲线，从图中可以看出局部应变计的测量精度高于
ｄ
及阻尼比 λ ，图 １—２给出了 Ｅ－ ε ｄ 以及 λ － ε ｄ
－ ５
ｄ
１０ ，且超大型三轴试验及常规大型三轴试验的 Ｅ－ ε ｄ 以及 λ － ε ｄ 关系曲线几乎重合。通过对比可以得
出，两台设备在小应变量程范围内测量结果均准确可靠，两台设备得到的试验结果具有可比性。

图 １ 硅质砂土动弹性模量 Ｅ ｄ 与动应变 ε ｄ 的关系 图 ２ 硅质砂土阻尼比 λ与动应变 ε ｄ 的关系

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