Damping-ratio measurements by the spectral-ratio method

Author： Wang Yu-Hsing Yan Wai M. Lo Kai Fung

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.43, Iss.11, 2006-11, pp. : 1180-1194

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Abstract

In this paper, bender elements are used as sensors to measure the damping ratio of soil by the spectral-ratio method. The results of numerical and physical experiments suggest that adequate measurement precision can be achieved by reducing the two types of inherent biases arising from (i) the near-field effect and (ii) the different transfer functions of the two receiver bender elements. The first bias can be avoided by setting sensors to r₁/λ ≥ 2.0 and r₁/r₂ ≥ 2.0, where r₁ and r₂ are the distances between the source and the first and second receivers, respectively; and λ is the wavelength. The second bias can be minimized by modifying the original spectral-ratio method to accommodate the self-healing technique. The damping ratios, measured by this modified method, obtained from the experiment conducted in a tailor-made, true-triaxial apparatus are very similar to those obtained from resonant column tests under the same state of stress.Key words: bender element, damping ratio, spectral-ratio method, near-field effect, true-triaxial apparatus.Dans cet article, des languettes piézocéramiques ont été utilisées comme capteurs pour mesurer le rapport d'amortissement du sol par la méthode du rapport spectral. Les résultats des expériences numériques et physiques suggèrent qu'on peut atteindre une précision de mesure en réduisant les deux types de déviations inhérentes provenant de (i) l'effet du champ rapproché et (ii) les différentes fonctions de transfert des deux éléments piézocéramiques récepteurs. La première déviation peut être évitée en fixant les capteurs à r₁/λ ≥ 2,0 et r₁/r₂ ≥ 2,0, où r₁ et r₂ sont les distances entre la source et les premier et deuxième récepteurs respectivement, et λ est la longueur d'onde. La deuxième déviation peut être minimisée en modirfiant la méthode originale de rapport spectral pour accommoder la technique d'autocorrection. Les rapports d'amortissement mesurés par cette méthode modifiée, obtenus à partir de l'expérience réalisée dans un appareil vrai triaxial construit spécialement pour cette tâche, sont très semblables à ceux obtenus par des essais à la colonne résonnante sous le même état de contraintes.Mots clés : languette piézocéramique, rapport d'amortissement, méthode de rapport spectral, effet de champ rapproché, appareil vrai triaxial.[Traduit par la Rédaction]