长江科学院土工离心机的应用与发展

土工离心机是研究复杂岩土工程问题的大型专用设备,长江科学院（以下简称长科院）早在 20 世纪 80 年代建成了当时国内最大的总容量300g-t 、有效容量180g-t 的土工离心机,为我国离心机研制和离心模型试验技术的发展奠定了重要基础。简要总结了国内外土工离心机的发展历史,介绍了长科院第一代土工离心机的研制过程和意义,回顾了第一代离心机所开展的重要研究工作及所取得的成果;详细叙述了长科院第二代土工离心机的研制过程和性能。在此基础上,对近期完成的几个离心模型试验成果进行介绍,并通过多项试验研究验证了试验系统的可靠性。     

土工离心机设计综述(二)

四、土工离心机的设计满足土工离心模型试验的土工离心机,必须由如图8所示的七大部件组成。土工离心机的性能用其加速度与有效质量(模型质量和模型盒质量之和)的乘积来表示(单位:gt)。由离心机的机械特性曲线(见图9)可知:am=常量     

φ6M离心机试验情况简介

本文阐述了利用我院已建成的大型离心机,进行土工和结构模型试验的概况并介绍了离心机的特点、基本形式、性能指标以及所使用的试验装置和方法。通过土工和结构模型的实测数据,说明离心机运转正常,机械性能良好,能满足试验要求。     

国内土工离心机及专用试验装置研制的新进展

近30年来,国内土工离心模拟试验技术的长足进步和丰硕成果,带动了土工离心机设备研制技术的不断改进和创新。性能先进,功能更加齐全的大容量土工离心机不断诞生,专用试验装置的研制也朝着多用途、高g值方向发展。我国土工离心机主机、振动台、爆炸与撞击、机械手系统的设计和建造技术已经进入国际先进行列。目前,国内土工离心机研制技术已经进入了新的阶段,巨型土工离心机的建设设想也将提到议事日程上来。在简要介绍土工离心机系统的基础上,就国内土工离心机及专用试验装置研制的新进展作了综合介绍。     

基于LXJ-4-450平台的土工离心模型试验研究

土工离心机是岩土工程领域最有效的物理模拟手段之一。近年来,随着现代液压、电控及测试技术的飞速发展,土工离心模型试验技术水平显著提升,应用领域也不断拓展。本文基于中国水利水电科学研究院的LXJ-4-450离心模拟试验平台,对新型机载设备及相应的试验成果进行总结,综述了近年来土工离心模型试验的研究进展。具体而言,研制了模拟污染物迁移的离心试验装置,探讨了污染物在土壤中的迁移机理;研制了离心模拟爆炸试验装置,验证了冲击波及气泡脉动在超重力场下的相似关系;研制了离心模拟溃坝试验系统,揭示了土坝漫顶破坏机理;此外,配置了世界首台水平、垂直双向离心机振动台,揭示了饱和砂土地基液化机理及地震动传播规律;开发了基于液压系统的离心模拟试验大荷载施加方法;最后,对中国水科院新建的大型土工离心机试验平台进行了介绍。     

土工离心机振动台及其试验技术

利用土工离心机振动台进行模型试验是研究土工材料及其建筑物在地震荷载作用下动力特性的有效手段.这一先进的地震模拟方法在国外已得到大量应用,在国内却刚刚起步,为此中国水利水电科学研究院计划在现有大型土工离心机基础上,建设一台高性能的离心机振动台.本文分析了部分国外离心机振动台的主要特点和研究现状,介绍了中国水利水电科学研究院拟建的离心机振动台及其主要技术参数,同时介绍了动力离心模型试验所需的相关附属设备和试验技术.     

垃圾土边坡失稳离心模拟试验研究

垃圾围城现象在中国十分明显,其潜在的危害是在极端气候和环境条件下,由于强降雨和渗滤液回灌引起有效应力降低,从而导致填埋体发生滑坡,甚至演化为流滑现象。本文根据中国城市垃圾土的特点,配置了垃圾土试样并制作模型,采用大型土工离心机针对不同龄期的垃圾土边坡在多种工况组合条件下进行了模型试验。为了使模型边坡在高加速度场下达到破坏,开发了变角度模型箱。在离心机转动过程中,通过调整模型箱的角度来增加边坡的坡度,直至垃圾土边坡模型达到破坏。试验过程中同时监测模型变形,通过数据分析,发现了垃圾土边坡变形及失稳的一般性规律。本文同时给出一种离心模拟试验中模型边坡安全储备的估算方法。     

土石坝溃坝离心模型试验中水流控制与测量

针对目前土石坝溃坝离心模型试验中存在的问题,研发了一套伺服水阀流量控制装置,显著提高了土石坝溃坝离心模型试验上游来水条件的控制精度,有效降低了模型试验结果的不确定性;建立了土石坝溃坝离心模型试验的水流相似准则;提出了一种采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰测量土石坝溃坝离心模型试验中溃坝洪水流量过程的方法,并通过超重力场下的放水试验,证明了薄壁矩形量水堰的流量系数与离心机加速度无关,采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰可准确测定土石坝溃坝离心模型试验中的溃坝洪水流量过程。     

电液式土工离心机振动台的研制

介绍了南京水利科学院研制的电液式土工离心机振动台以及基于网络技术的数据采集系统。经验证表明，该土工离心机振动台与数据采集系统的技术指标和性能，完全能满足工程试验研究的需要。     

离心机技术在岩土工程领域应用的研究进展综述

当前土工离心机技术已经成为国内外研究的热点,为了促进我国离心机技术的发展,对近年来国外土工离心机模型技术在岩土工程领域的研究现状进行分析和总结显得尤为重要。首先介绍了近年来国外土工离心机的发展现状,然后主要总结了近年来土工离心机在土质边坡稳定性、土工织物加固边坡、以及地震作用对岩土体及结构物影响这3个方面的研究进展,最后探讨了目前国外土工离心机技术应用方面值得我国学习和借鉴之处,展望了土工离心机技术未来研究的方向。     

土工离心模型试验技术的一些进展

对近年来在土工离心模型试验技术方面取得的一些进展加以概括和总结,包括模型材料的选择，离心模型试验误差分析，数据采集系统的研制，动态模型技术，动力土工离心模型试验等方面，另外，还就其应用方面的一些进展作卫简单的评述。     

土工离心模型试验

土工离心模型能够模拟和原型同样的应力水平,故可用来研究原型的性状,在国内外已引起了广泛的重视,1982年,南京水利科学研究所进行了首次土工离心模型试验——在华东水利学院的光弹离心机上进行了某铁路路堤的岸坡稳定试验。现将试验设备及试验情况简介如下。     

长科院大型离心机及试验技术通过鉴定

由原水利电力部1979年下达长江科学院研制半径为3m的大型离心机于1983年12月调试完成主机后,陆续完善和发展了光弹、土工、岩石(体)结构模型试验技术,至今已成功运转了8年,先后为三峡工程、深圳国际机场、广佛高建公路等10多个工程建设     

土工离心模型试验大流量供水系统设计研究

当前的土工离心模型试验的几种供水方式存在流量小、不稳定、测不准、造价高等问题,针对这些问题,研发了一套离心机大流量供水及控制系统。系统主要包括：上层供水系统、下层储水和供水系统、排水系统以及流量量测控制系统。系统采用环形水箱作为二级储水、供水箱,利用离心机旋转产生的巨大离心力驱动水流向模型试验箱内供水,同时采用离心实验专用孔隙水压力传感器来辅助监测流量,通过计算机控制布置在重力场与低离心力侧的电控阀门来实现流量的分级控制。该系统当前管路在50g离心力场下持续供水最大流量可达8 L/s, 100g离心力场下理论最大供水流量可达100 L/s,结合不同的模型试验箱布置,系统可开展降雨、库水位变动导致的滑坡、溃坝、枢纽泄洪消能等需水离心模型试验研究。     

国际土工离心模型试验研究学术会议简介

国际土工离心模型试验研究学术会议1988年4月25～27日在巴黎召开,我国派代表出席了会议,提交的11篇论文选入了论文集,其中有我院科研所刘麟德和唐剑虹的《巨型离心机用于土工试验研究》及《深厚覆盖层坝基建堆石坝及混凝土防渗墙离心模型试验研究》两篇论文。会议共收到世界各国提交的论文100多篇,经评审后,选入了87篇,内容包括土工离心     

土工鼓式离心机研发及在海底滑坡研究中的应用

为快速发展海洋土力学,大连理工大学于2009年引进了国内首台土工鼓式离心机GT450/1.4。通过与国际上同类产品的比较,详细介绍了鼓式离心机GT450/1.4的机械系统、控制系统、数据采集系统以及自主开发的配套设备PIV图像观测系统、黏土真空搅拌器、大型固结仪、撒样器的研发过程及工作原理。并以海底滑坡为研究对象,采用现场取样土,对深海滑坡进行探索性研究。离心模型试验结果表明:鼓式离心机GT450/1.4性能优良,功能全面,在机械设备规模、数据采集精度、控制系统自动化程度及作动器加载模式方面均优于国外同类产品,同时便于升级改造为“土工鼓-臂联合式离心机”。土工鼓式离心机对于研究海底滑坡等相关海洋工程领域课题具有一定的优越性。     

LXJ—4—450土工离心机在岩土工程中的应用

人们希望通过离心机增加模型的重力，以达到模型与原型土工结构物之间具有相同性状及相似关系的目的。这种想法由来已久，直到１９３２年苏联莫斯科水力设计院才建成了世界上第一台土工离心机。近年来由于自动控制技术及数据采集技术的发展，使得从高速旋转的离心机中获得...     

CKY-200型土工离心机主机电气系统研制

土工离心机是离心模型试验的重要设备,可为离心模型试验提供过载环境平台。论述了CKY-200型土工离心机主机电气系统的工作原理、基本配置及实现方法。电气系统由拖动系统、静态数采系统、摄影系统、摄像系统、动平衡系统等组成。拖动系统采用全数字直流调速方式,系统对外电网波动、负载变化和其它扰动能进行快速补偿;影响离心机运行安全的参数均进入启动联锁电路,其采用PLC控制,使得检测点与控制点集中,便于故障检测及维修,主控柜布线更加简洁;转速测量与控制采用了光电编码器,保证了转速的测量精度和系统的调节精度,其中“跟踪与保持”功能的设置,有利于离心机长时间运行;数据采集方面,测量传感器与采集模块之间采用多种方式对接,为使用者提供了灵活的接线方式;摄影系统采用定点高速闪光摄影方式。测试结果表明：该离心机的调速精度高;数据采集性能稳定、可靠;能够稳定可靠地拍摄离心模型的动态清晰、完整图像;能实时监测不平衡力,根据不平衡力大小可执行相应的控制策略;安全保护措施完善;48 h满载无故障可靠运行。     

在高离心场中模拟大型桩结构的原型特性

利用大离心机进行桩结构模型试验,除离心机外,还必须具备较为复杂的试验附属设备。本文结合过去两年开展的工作,介绍了桩基的试验原理及研制的离心试验加荷装置,模型参数量测、模型桩等设备。利用该套设备已成功地进行了多次桩基原型性能试验。     

长江科学院岩土离心机

正离心模型试验是目前岩土工程研究最重要的手段之一。通过高速旋转的离心机,可使小比尺模型再现原型的应力场,使得模型和原型应力相等、变形相似、破坏机理相同。长江科学院是我国最早研制和应用大型岩土离心机的单位之一。20世纪80年代初,即建成了当时国内最大