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．     

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。     

土工离心模拟试验技术的开发

近30年来,世界上许多发达国家,继苏联之后,相继建造了多台用于岩土工程研究的大中型离心机。运用许多现代先进的测试技术和设备来采集处于高速旋转的模型的参数,建立了一套试验模拟理论和试验操作技术。所研究的问题几乎涉及到岩土工程的各个领域,并取得了大量的试验研究成果。显示了这项试验技术在岩土工程中的广阔应用前景。 我院从1984年开始着手土工离心模型试验设备的设计与制造。1985年下半年离心模型试验技术已应用于解决工程问题。并将试验结果、土力学的数值分析和现场的原型观测结合     

南水北调中线工程膨胀土边坡处理效果及评价

为研究膨胀土边坡在膨胀作用下的破坏形式及边坡处理方案,针对不同工况进行了现场模拟试验与监测。系统总结了膨胀土边坡处理的施工技术;从边坡变形、含水率变化2个方面,全面分析了水泥土改性、土工格栅加筋、土工膜封闭、土工袋填筑4个工况的边坡处理效果。结果表明:水泥改性土(换填非膨胀黏性土)处理效果最好;土工格栅加筋主要存在施工工艺较为复杂的问题;土工袋填筑存在压实度难以控制的问题;土工膜封闭主要由于没有压重处理,效果最差。最后总结并提出了膨胀土边坡处理原则。     

全国土工离心模拟技术学术交流会开幕式在武汉举行

作为长江科学院建院60周年院庆系列活动之一,由中国水利学会岩土力学专业委员会土工离心机模拟技术专门委员会主办,长江水利委员会长江科学院承办的"全国土工离心机模拟技术学术交流会",2011年10月16日在美丽的江城武汉如期举行。长江科学院院长、党委书记郭熙灵教授在大会开幕式上致欢迎词,并代表会议组委会及承办单位长江科学院热烈欢迎远道而来的各位境内外专家和学者。中国土木工程学会土力学与岩土工程分     

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。     

土工离心模拟技术的发展

本文简要地介绍了近１０年来土工离心模拟技术在南京水利科学研究院的发展。扼要地介绍了离心模拟方法的原理与优点；ＮＳ－４００ｇｔ大型土工离心机的特点；以及离心模拟技术在工程和基础研究中的应用。     

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。     

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。     

岩土工程测试技术研究新进展

土工参数是工程设计、施工的重要依据,准确可靠的土工参数有利于节约工期,降低造价、保证质量,并大幅提高经济和社会效益。由于岩土介质复杂的多相性、碎散性和自然性特征,岩土工程测试技术对科学认知岩土各项物理力学指标,深入理解其工程力学性质起着极其重要的作用。从三轴压缩试验、离心模型试验、共振柱试验及热物性参数试验等方面,对室内土工测试技术研究新进展进行了阐释,并从静载荷试验、触探试验、旁压试验和十字板剪切试验等方面,对岩土原位测试技术及其应用研究进行了分析。伴随着岩土工程测试技术自动化、智能化、精细化水平的提高,岩土项目建设的质量和效益必将得以全面提升。     

广东水科院岩土专业发展与我国岩土工程技术的若干进步

主要总结了改革开放以来广东省水利水电科学研究院(以下简称"广东水科院")在岩土工程技术方面所做的工作及其对促进我国岩土工程技术进步方面所做的贡献。在土的本构理论方面提出了广义位势理论,促进了岩土塑性力学的发展;在深基坑工程方面,提出了增量法,已成为我国工程设计普遍应用的方法,提高了我国深基坑工程的设计水平;在桩基、地基设计方法方面提出了新的设计方法,对促进行业的技术进步发挥了作用;在边坡稳定分析与评价方面,提出了应力位移场的分析评价方法,可以更科学的分析和处理边坡;在水闸软土地基处理方面,提出了变形控制的复合地基方法,在解决深厚软土水闸地基处理方面得以广泛应用,解决了桩基底板易脱空的难题;较早开展了断柱顶升的房屋纠偏工作;此外还参与了三峡工程、港珠澳大桥、广州地铁、东深供水工程、北江大堤达标加固等重大工程的科研和咨询,为工程建设提供了技术支持,成为我国岩土工程研究领域的一支重要力量。     

岩土工程研究的探索与实践

介绍了中国水利水电科学研究院岩土工程研究所50年来主要科研领域的发展变化，以及在科学研究和技术开发方面取得的主要成果，内容包括土力学及工程、岩石力学与工程、土工抗震、渗流控制、土工离心模型试验、爆破工程、燃煤电厂灰渣性质及其贮放技术等。同时提出了岩土工程研究所在今后一段时期内的重点科研方向。     

废旧轮胎加筋土性能试验研究

为了研究废旧轮胎加筋对土体强度以及边坡稳定性的影响,采用室内试验,首先进行固结排水剪切三轴试验,研究了废旧轮胎加筋素砂土的应力-应变关系和土体抗剪强度指标变化规律;其次进行路堤模型试验,对比分析了土工格室单一加筋、废旧轮胎-土工格室复合加筋2种加筋形式对路堤边坡稳定性的影响效果差异。结果表明:轮胎加筋明显提高了土体抗剪性能,并且轮胎加筋层数越多,试样抵抗变形能力越好,强度越大;废旧轮胎-土工格室复合加筋优于土工格室单一加筋效果,能显著减少路基边坡沉降、侧向位移和附加应力峰值,有效改善路堤边坡稳定性。最后讨论了轮胎加筋与土工格室加筋机理的异同。试验研究结果为废旧轮胎加筋土应用于岩土工程的边坡稳定处理提供了理论基础。     

岩土工程研究60年回顾与展望

本文简要回顾了中国水利水电科学研究院岩土工程研究所建所60年的科研工作情况,重点介绍了近10年来的主要科研进展及主要研究成果,内容包括土的工程性质研究、土石坝工程技术研究、土工离心模拟技术研究、岩石力学与工程技术研究、工业固体废弃物安全贮放技术研究、现代信息技术在岩土工程中的应用研究等,同时对今后岩土工程研究所的重点科研发展方向进行了展望。     

国内岩土预应力锚固技术应用及锚固技术参数统计

岩土预应力锚固技术在国内已广泛应用,从土、软岩到硬岩均有使用。系统搜集了国内各类大型锚固工程的技术参数,总结了国内岩土预应力锚杆(索)在锚筋材料、锚夹具及张拉设备等方面技术状况,并系统总结了岩土预应力锚固技术在大坝加固、边坡及滑坡治理、地下洞室和深基坑支护等方面的成功应用经验。     

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。     

砂土边坡稳定性离心模型试验研究

离心模型试验是岩土工程重要的研究手段之一,近年来已日益广泛的应用于公路、铁路、机场、港口等工民用建筑地基基础以及水利、市政、海洋工程研究等。2013年,为推动国内离心模型试验技术规范化和标准化,加强各实验室之间的交流与学习,中国水利学会岩土力学专业委员会物理模拟技术委员会组织国内拥有离心机的高等院校、科研机构,在统一试验用样、统一试验方案的基础上,开展了一次砂土边坡稳定离心模型平行试验。本文以长江科学院完成的边坡稳定性试验成果为基础,对比分析了各实验室之间的成果,重点探讨了砂土含水率的变化规律以及对边坡稳定的影响,提出砂土的残余含水率和边坡坡比是影响边坡稳定的主要因素,此外,试验模型制作和加载过程控制也是影响边坡稳定的重要因素。