共振柱試驗

20世紀30 年代，日本工程師飯田，首先製成了共振柱儀。1984年，國家地震局工程力學研究所，首先研製成了固定一自由端類型的共振柱儀。1985年，能源部南京自動化研究所緊接着推出了固定一彈簧端類型的共振柱儀。饒有興趣的是: 這二種儀器採用了相同的型號，即GZ一1型。1988年，浙江大學土木系和能源部南京自動化研究所聯合研製了可以進行偏壓固結的GS一1型共振柱儀，其試樣的端部約束條件為固定一自由端。

共振柱試驗儀器具有應力條件明確、試驗結果可靠、穩定等優點。廣泛應用於研究土在小應變範圍內的動力特性，並用它來確定土的基本動力參數。

共振儀種類有很多，各種共振儀的主要差別在於端部約束條件和激振方式不同。如圖1所示為一種國產共振儀的結構示意圖。

我們可以將共振柱試驗的工作原理簡化為如圖2所示的模型。圖中圓柱試樣的底端固定，試樣的頂端附加一個集中質量塊，並通過該質量塊對試樣施加垂直軸向振動或水平扭轉振動。試樣高度L。當土柱的頂端受到施加的週期載荷而處於強迫振動時，這種振動由柱體頂端，以波動形式，沿柱體向下傳播，使整個柱體處於振動狀態。

共振柱試驗的基本原理就是利用特製的裝置對一個圓柱形試樣施加動載荷，使之產生扭轉振動或者垂直振動，並測得一條包括共振峯在內的完整的幅頻曲線，即可利用式：

計算試樣的彈性模量，剪切模量和阻尼比，試樣的阻尼比也可通過自由振動法按下式計算直接算得：

共振儀為了求得共振頻率，必須逐級激振，這樣求得共振頻率前的振動，相當於預振，會使試樣的性質在共振前發生某種程度的改變（Isenhower，1978） ^[1]  ，因此，80年代初，美國戴維斯州大學在共振柱試驗的基礎上發展了一種新的試驗方法，即自振柱法（顧堯章等，1984） ^[2]  。這種試驗方法改變了共振柱試驗所採用的強迫激振的加荷方法，而是先對試樣作某一角度的扭轉，然後把扭力釋放，讓試樣按其固有特性作自由振動，求得自振頻率和振動衰減曲線，即可按前述公式計算試樣的剪切模量和阻尼比。試驗表明（李相崧，1982） ^[3]  ，用自振柱法測得的成果較之共振柱法更為可靠，更為穩定。 ^[4]