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.     

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。     

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。     

土工离心机模型箱与挂斗的研制

模型箱与挂斗是土工离心机中安全运转的关键设备部件。80年代初,国内尚无土工专用离心机。我们在向国外学习的同时,利用现有的光弹模型试验离心机探索进行土工模型试验,首先须研制挂斗与模型箱。实际证明,所研制的挂斗与模型箱的使用效果良好。本文除简述了目前世界各国这方面情况外,着重介绍了南京水科院的挂斗与模型箱设计方法和一些经验。     

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     

土工离心机设计综述(一)

当代土力学的研究中,土工离心模拟试验是一门正在发展中的新兴技术,土工离心机则是它的主要设备。本文不仅对土工离心机在国内外发展的概况作了介绍;对如何选择离心模拟试验的设计参数作了说明,还对土工离心机设计中,例如空气流场的选择、封闭机坑(不通风)中风阻功率的估算、温升控制以及离心机结构设计作了较详细的分析;对离心机运行中的动力平衡、运行安全监测、运行速度的自动控制和模拟试验中数据采集等系统作了简要说明。     

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。     

惰性污染因子Cl-迁移特性的离心模拟试验研究

污染因子在土壤中迁移机理在室内多采用土柱试验开展研究,但对于低渗透性土壤(10-5cm/s),由于土壤渗透过程极其缓慢,其试验过程漫长甚至无法完成试验。离心模拟试验技术不但能够模拟重力场,而且也可以模拟污染物的迁移过程。本文利用LXJ-4-450 g-t离心机,通过专门研制的离心模拟试验装置,对惰性污染因子Cl-在低渗透性饱和黏土中的长期迁移规律进行了离心模拟试验研究,并对其在低渗透性饱和黏土中的迁移规律进行了模拟分析。研究结果表明,对低渗透性黏土采用离心模拟试验开展污染物迁移规律的研究可极大提高试验效率和可靠度。     

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。     

CSIEM-40-300大型振动离心机的设想与关键技术

动力离心模型试验为国际公认的土动力学和岩土地震工程研究最先进、最有效的物理模拟手段。目前美、日各拥有一台大型振动离心机,而我国大型振动离心机设备目前为空白,这与我国地震高发环境、经济高速建设和地质复杂条件极不相称,为此中国地震局工程力学研究所拟建设一台大型振动离心机（CSIEM-40-300）。概述了美、日2台大型振动离心机设备结构特点;介绍了CSIEM-40-300振动离心机设想和功能特色：具有高容量、高负载、宽频带、大位移等特点,其中振动容量40 gt,振动负载1300 kg;并分析了关键技术和难点：振动台是整个系统的研制核心,其关键技术和难点集中在作动器、动力源、导向支撑装置和控制系统设计。     

土工离心模型试验研究的进展与思考

本文简要介绍了土工离心模型试验从提出概念到今天在试验设备、模型制作、量测仪器、相似比研究、数据采集、应用领域等几个方面的发展历程,并结合笔者参加离心模型试验的亲身体会,对离心模型试验今后的研究工作和方向,提出了自己的看法。     

R500B离心机振动台动力试验性能分析

利用已有试验数据分析了振动台激励波和输出波之间的相干性,包括水平激振、竖向激振以及水平和竖向同时激振方式,采用激励地震波的频率范围为90～350 Hz,台面上振动质量为443 kg,离心加速度为30 g。也分析了对频率为120 Hz正弦波的模拟结果。结果表明,R500B离心机地震模拟振动台对复杂地震波和正弦波具有良好的模拟能力。     

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     

冻土离心模拟技术研究进展

冻土工程实践的发展和需求不断给冻土工程提出新的问题。冻土离心模拟技术是专门针对冻土工程的物理模拟技术,即在已有的土工离心机的基础上实现了温度场与应力场的耦合,并可在较短的时间内完成对大跨度时间下冻土工程实际问题的模拟。近30年来,随着热交换装置不断革新、相似准则不断完善以及试验方法不断创新,使得冻土离心模拟技术在世界范围内发展迅速,为冻土工程问题的研究开辟了新的途径。本文介绍了试验装置的发展过程,综述了已开展的主要试验及研究成果,在此基础上展望了冻土离心模拟技术未来的发展方向。冻土离心模拟技术在冻土工程领域中将拥有广阔的应用前景。     

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。     

土工离心机振动台系统的发展研究

与普通的地面振动台相比，土工离心机振动台在研究岩土工程动力问题方面，具有巨大的优越性，因而在全世界得到了较快的发展，出现了不同种类的土工离心机振动台．为此，主要介绍了土工离心机振动台的发展类型及每种振动台系统的特点．