20世纪30 年代,日本工程师饭田,首先制成了共振柱仪。1984年,国家地震局工程力学研究所,首先研制成了固定一
自由端类型的共振柱仪。1985年,能源部南京自动化研究所紧接着推出了固定一弹簧端类型的共振柱仪。饶有兴趣的是: 这二种仪器采用了相同的型号,即GZ一1型。1988年,浙江大学土木系和能源部南京自动化研究所联合研制了可以进行偏压固结的GS一1型共振柱仪,其试样的端部约束条件为固定一自由端。
我们可以将共振柱试验的工作原理简化为如图2所示的模型。图中圆柱试样的底端固定,试样的顶端附加一个集中质量块,并通过该质量块对试样施加垂直轴向振动或水平扭转振动。试样高度L。当土柱的顶端受到施加的周期载荷而处于强迫振动时,这种振动由柱体顶端,以波动形式,沿柱体向下传播,使整个柱体处于振动状态。
共振仪为了求得共振频率,必须逐级激振,这样求得共振频率前的振动,相当于预振,会使试样的性质在共振前发生某种程度的改变(Isenhower,1978),因此,80年代初,美国戴维斯州大学在共振柱试验的基础上发展了一种新的试验方法,即自振柱法(顾尧章等,1984)。这种试验方法改变了共振柱试验所采用的强迫激振的加荷方法,而是先对试样作某一角度的扭转,然后把扭力释放,让试样按其固有特性作自由振动,求得自振频率和振动衰减曲线,即可按前述公式计算试样的剪切模量和阻尼比。试验表明(李相崧,1982),用自振柱法测得的成果较之共振柱法更为可靠,更为稳定。