用离心机作结构模型试验的若干问题探讨

本文从结构模型试验的相似关系出发,探讨了离心机的优势和特点,并对时效问题和几种典型的离心试验问题进行了讨论,可为进一步应用离心机作参考。     

对岳登明提出问题的答复

岳登明同志对1991年《长江科学院院报》第2期“用离心机作静力结构模型试验”一文,提出了一些意见,特就这些问题,简要答复如下,并与岳登明同志商榷。岳登明认为:在水压和自重联合作用下,在离心机内沿缓倾角裂隙AB面上的剪切强度(阻滑力)根据摩尔-库伦准则可写成     

离心机在复杂结构光弹模型实验中的应用

本文介绍了利用离心机作光弹性结构模型试验的方法,论述了利用离心加载方式作结构模型的重力荷载、水荷载、泥沙荷载等是精度较高、操作方便的方法、结合光弹试验的要求,讨论了对离心机的基本性能、参数的要求,同时介绍了长江科学院1985年已投产的φ6m离心机的使用情况。本文最后对离心试验的一些技术问题作了讨论,并介绍了一个工程实例。     

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。     

新型离心机串联模型试验方法及其初步应用研究

为解决以往离心机试验中将大型地质物理模型过渡缩尺时无法与离心加速度相匹配的问题,在综合分析以往离心试验技术的基础上,结合现有离心试验技术的不足,提出新型离心机串联模型试验技术。该技术通过两次量纲变换,即在模型设计阶段,原型地质体经过第一次量纲变换至常规模型试验尺度(m倍),然后经过第二次量纲变换换算至离心模型试验尺度(n倍),将模型缩小至原来的1/mn。第一次变换将模型进行较大尺度的缩减,因此第二次将其变换至离心试验尺度时将具有较大的灵活度,能够适应承载能力较小的离心机模拟高程较大的地质体的工作特征。此技术实现了将天然地质模型缩尺至离心机试验箱内,并结合弱化岩土力学强度的方法,从而解决大尺度地质结构模型模拟中存在的缩尺困难的问题。结合我国西南某水电站边坡开展了初步验证,结果表明,串联试验理论能较好地满足大型离心机模型试验的要求,可再现大型地质体变形破坏的整个过程,该技术较好地解决了蓄水过程中边坡的变形模拟问题。     

结构模型模拟时间的相似理论

工程建设的发展,不少工程问题需要考虑物体变形的时间效应。对于理想弹性体来说,时间相似条件早已明确。实际材料都是具有粘性的。考虑材料的粘性,并用离心机进行加荷来作模型试验,在模拟时间的相似理论方面似乎还有值得讨论的地方。本文对这一问题进行了研究,并提出了考虑材料的粘性时,作动力试验和用离心机加荷研究时效分别应满足的相似条件。     

透明土及其在岩土工程模型试验中的应用研究进展

介绍人工合成透明土体的发展及其在岩土工程模拟试验、土体连续变形测量方面的应用。结合离心机模型试验和数字图像处理技术在国内的发展,对实现由离心机、数字图像技术和透明土模型结合而成的非介入离心机模型试验进行了可行性分析,认为目前已具备开展非介入离心机模型试验的条件。     

地质力学模型材料研究和若干试验技术的探讨

本文首先介绍了长科院地质力学模型材料研究的近况,并列举了七类不同性能的模型材料,然后对试验中遇到的若干模型试验技术如:模型材料各向异性问题;基础结构层面的剪切刚度、粘结力和渗透水压力的模拟;三维模型内部相对位移的量测等问题进行了讨论。最后就地质力学模型试验的发展趋势作了简单的评述,并提出了在离心机内进行地质力学模型试验方法的构想。     

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。     

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。     

三维摄影测量技术在土工离心模型试验中的应用

在土工离心模型试验中,需要对试验模型进行变形监测。传统的测量手段有位移传感器测量及激光传感器测量两种。应用位移传感器进行测量时,需要严格控制其与模型表面的接触;而激光传感器只能测一个点或者一条线上各点的位移,测量范围有限。本文介绍了应用三维摄影测量技术进行变形监测的原理,并将该技术应用于具体的土工离心模型试验中,监测大坝模型在试验过程中的变形。通过三维摄影测量技术所得的结果同激光传感器所得的结果进行对照分析,验证了该技术的合理性及准确性。试验结果说明可以将该技术应用于土工离心模型试验中。     

拱坝-坝肩整体动力稳定性的离心模型试验

采用离心模型试验方法研究拱坝-坝肩系统的动力抗滑稳定,以及拱坝在动力荷载作用下的破坏机理。采用以脆性材料制作的模型拱坝进行离心模型动力试验,测定模型拱坝在谐波荷载作用下的动力反应,得到了结构从完整到破坏的全过程,揭示了模型拱坝的动力反应特性和破坏机理。试验结果同时表明,离心模型动力试验对于研究拱坝-坝肩系统的静、动力稳定是一种有效的手段。     

混凝土面板堆石坝地震反应离心模型试验

介绍了离心模型试验技术在地震工程研究中的应用原理与方法。运用该技术研究了最大坝高为157m的某混凝土面板堆石坝在地震作用下的坝体加速度反应、坝体和面板变形。结果表明，离心模型试验可有效地模拟混凝土面板堆石坝的地震反应。     

离心试验技术在土石坝工程中的应用

本文系统地分析了土石坝离心模型试验中存在的几个关键技术问题,并结合国内外一些工程试验实例,研究了解决这些问题的途径,最后还提出了一些有待改进的建议。     

定点高速闪光摄影技术在土工离心机中的应用

在土工离心模型试验中,摄影是一种重要的测试手段,其具有非接触、直观、测试对象为整个压缩面而非点等优点,但如何拍摄高速旋转的土工离心模型完整、清晰图像一直是一个技术难点,通过定点高速闪光摄影技术较好地解决了这一问题。介绍了定点高速闪光摄影的原理,闪光时间、闪光能量的确定,定点高速闪光摄影同步控制以及实际应用的结果。     

有软弱通道土坝变形及溃决的离心模型试验研究

土石坝稳定分析和溃坝机理研究具有重要的工程意义。离心模型试验通过离心力模拟重力,实现了模型试验应力与原型应力相等,是研究土石坝变形破坏过程的重要手段。围绕小型土坝在管涌工况下变形及溃决的特征和影响因素开展研究。在改进原有的溃坝离心模型试验设备的基础上,进行了一系列有软弱通道土坝溃决的离心模型试验。试验结果表明有软弱通道坝体的溃决过程为:首先管涌通道形成并逐渐贯通,然后下部坝体逐渐冲蚀,同时上部坝体塌陷或塌落,最后整个坝体溃决。管涌通道贯通是坝体发生溃决的重要影响因素,甚至可能是其发生的先决条件。     

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、动态模拟技术、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了简单的评述     

大型土工离心机TLJ-500模态分析与试验

模态分析与试验是研究离心机结构动力特性的重要手段,其广泛应用于离心机的设计和验证中。分别采用理论计算和试验的方法对大型土工离心机TLJ-500进行模态分析,得到了TLJ-500的前若干阶模态参数,并将2种方法得到的模态频率和振型进行了比较。分析表明,离心机连接部位的刚度等对理论计算的结果影响较大,模态试验应在2个方向上激振以避免漏阶。针对离心机模态分析与试验提出了合理的建议,对提高离心机的模态分析精度和后续离心机振动台的设计具有一定的参考价值。     

某加筋土边坡离心模型试验相似材料研究

离心模型试验的准确性与可靠性取决于模型与原型的相似程度,选择合理的相似材料是离心模型试验的关键环节。以广州某垃圾填埋场挡坝加筋边坡的工程设计为背景,为合理开展离心模型试验,选取6种编织布进行分析。考虑强度相似原则和界面摩擦因素,基于窄条拉伸试验、直剪摩擦试验合理比选相似替代材料。按该边坡设计方案,模型边坡在离心场中能够保持稳定。边坡设计中应进一步参照数值分析和工程类比进行方案确定。如按强度相似进行材料选择,通过调整模型土层厚度,所选择的6种材料可对抗拉强度在13~360 kN/m的土工布进行模拟。