土工离心模型试验原理与若干问题分析
土工离心模型试验技术
土工离心模型试验技术
土工离心模型试验技术是一种新型的建筑技术，它能够帮助我们更好地研究地基的变形特性和抗滑性能，提高建筑工程的安全性和可靠性。
土工离心模型试验技术是指在高速旋转的平台上，通过离心力产生的模拟载荷，测试土体和岩体的抗滑性能和变形特性。
这种技术在建筑安全性方面的应用非常重要。
因为它能够有效地模拟地面的抗滑性能，可以帮助建筑工程师更好地设计地基结构，确保建筑物的安全性。
此外，这种技术可以更好地模拟地基沉降，从而更好地检测和预测地基的变形特性，以及地基和建筑物之间的相互作用，也可以为建筑提供安全性和可靠性。
土工离心模型试验技术可以将实验装置设置在模型场地上，并且可以在有限的时间和费用内完成复杂的试验，并且可以更好地实现实际场地试验的仿真。
当然，土工离心模型试验技术还可以有效地提高实验数据的准确性，从而更好地解决建筑工程的抗滑性能和变形特性的问题。
总之，土工离心模型试验技术是一种重要的建筑技术，可以有效地模拟地基抗滑性能和变形特性，从而提高建筑物的安全性和可靠性，也可以节省经济成本，提高实验数据的准确性，从而为建筑工程提供有效的保障。
离心模型试验报告
土工格室加筋边坡离心模型试验研究报告1、引言土工结构物中，土的自重产生的自重荷载对结构的性态的影响十分突出。
一般的模型试验的自重应力水平很低，毛细现象的影响突出，因此，模型试验结果不能逼真地重现原型的特性，难怪过去很多土力学家建议使用现场细致的观测和调查来解决土力学和岩土工程问题。
随着电子技术的发展，土工测试技术和测试手段的不断完善，有的学者提出，单纯地依靠有限的野外观测资料是不够的，只有通过充分数量室内试验才能对土的复杂的特性进行研究。
上述两个方面的矛盾现在可以依靠离心模型试验技术得到满意的解决。
所谓的离心模型试验即是采用较小比例的模型，通过离心机产生的离心力来模拟土结构物所受到的自重应力，使模型中的应力水平与原型相同，从而达到分析原型结构物的特性的目的。
最早提出离心模型试验思想的是法国工程师Phillip，他从弹性体系的平衡微分方程的角度推导了一些必要的相似比例关系，并提出了一系列的离心机设计原则。
1931年美国哥伦比亚大学的Bucki首先应用于矿山硐室的研究，开创了土工离心模型研究的新时代。
从此，世界各国充分认识到土工离心模拟技术的重要性，大力发展离心机，进行了各个方面的研究，如堤坝边坡的稳定性、地基基础与地下硐室、振动与冲击效应，并取得了相当大的研究成就。
二十世纪八十年代，我国开始开展了土工离心模拟技术的研究工作，并相继在南京水利科学研究院、长江水利水电科学研究院、北京水利水电科学研究院、上海铁道大学(现同济大学)和四川大学(原成都科技大学)等建设了专用的土工离心机，并进行了大量的试验研究。
本报告在综述离心模拟技术在土工合成材料加筋结构研究方面的应用基础，重点介绍利用西南交通大学的离心机所进行的土工格室加筋边坡的离心模型试验。
2、土工合成加筋边坡的离心模型试验研究回顾采用离心模型试验技术研究加筋结构由来已久，可以追溯至20世纪80年代。
至今已有许多学者在这方面进行了多项的研究工作。
表2-1给出了主要的多位学者的工作。
离心模型试验在土木工程中的应用
离心模型试验在土木工程中的应用离心模型试验是土木工程中常见的一种实验手段，它通过将真实尺寸的结构模型缩小并以高速旋转的方式进行试验，来模拟真实环境下的工程行为。
离心模型试验在土木工程中广泛应用，可以用于研究建筑物、桥梁、隧道等结构在地震、风载、水工等各种外力作用下的力学行为，为工程设计提供科学依据。
一、地震工程中的应用地震是土木工程中重要的考虑因素之一，离心模型试验可以模拟真实地震波谱，通过观察结构的动力响应情况，可以评估抗震性能。
离心模型试验可以研究建筑物、桥梁等结构在不同地震荷载下的受力情况，优化结构的设计，提高其抗震能力。
二、风工程中的应用风是影响建筑物稳定性的重要因素之一，离心模型试验可以模拟不同风速下的风载作用，研究建筑物的风振问题。
通过离心模型试验，可以观察结构的位移、变形情况，了解结构在风作用下的响应规律，进而优化设计，提高结构的安全性。
三、水工程中的应用水文条件对水工结构的稳定性和安全性有着重要影响，离心模型试验可以模拟水流的作用，研究各类水工结构在流速、水位变化等情况下的受力性能。
通过离心模型试验，可以观察结构在水流冲击下的反应，并针对水工结构的设计做出相应的优化和改进。
四、桥梁工程中的应用桥梁是土木工程中重要的建筑物类型，离心模型试验在桥梁工程中也有广泛应用。
通过离心模型试验，可以研究桥梁结构在不同荷载下的受力性能，包括自重、交通荷载、地震荷载等。
通过模拟实际情况，并观察结构的变形和破坏情况，可以对桥梁的结构设计进行改进和调整，提高桥梁的承载能力和安全性。
总的来说，离心模型试验是土木工程中的重要实验手段之一，可以模拟真实环境下的力学行为。
通过离心模型试验，我们可以更好地了解土木工程结构在不同力学作用下的行为规律，为工程设计提供科学依据。
离心模型试验的应用范围广泛，可以用于地震工程、风工程、水工程、桥梁工程等多个领域，对于提高结构的安全性和可靠性具有重要意义。
在未来的土木工程发展中，离心模型试验将继续扮演重要角色，为工程设计和建设提供更加准确可靠的依据。
土工试验中几个常见问题的分析及对策分析
土工试验中几个常见问题的分析及对策分析摘要：在进行工程设计之前，首先要仔细检测工程所在地的土质，由于土自身具有一定的特性，所以在进行取样及土工试验所采用的设备、方法和人员之间的差异，都会在一定程度上造成试验结果出现偏差，从而降低了工程设计方面的准确性，也不利于保证工程安全性和稳定性。
因此，要严格遵照有关程序及要求进行试验，并对实验中所产生的问题进行有效处理，不断创新和完善测试的手段和方法，提高土工试验的测试精度，以保证试验数据的准确可靠。
关键词：土工试验；问题；对策一、土工试验的重要性工程设计都需要有准确无误的数据作为设计基础，为图纸设计提供数据帮助。
土工试验它可以将各种数据进行分析、整理、汇总，为工程设计提供支持。
一般情况下，土工试验可以检测施工地土体的力学属性，设计人员可以根据土质的测试结果，合理设计工程施工图纸。
在土工试验过程中，如果采样、取样工作出现偏差，数据结果可能会严重偏差，在工程完成后容易引发难以预料的工程质量问题，土工试验作为建筑工程施工的一个重要环节，其试验标准性和规范性，对整个工程的发展具有非常重要和深远的意义。
因此，在土工试验过程中，我们应当严格遵循相关的操作规范，及时、准确地处理土工试验过程中出现的各种问题，从而完善土工试验，为工程勘察设计提高精准数据。
二、岩土工程勘察土工试验在岩土工程勘察中，专业的勘察工作主要包括三个方面的内容，即就是初步勘察、详细勘察以及可行性研究勘察。
其中，初步勘察是指在初步的岩土工程设计中进行勘察，并为其提供基础的资料；详细勘察就是对工程项目的施工要求进行相应的勘察；可行性勘察也叫选址勘察，即就是对某个地方的地址条件进行初步的勘察，制定一个大致的地址结构与环境，从而初步确定工程的种类；在岩土工程勘察中，主要包含了室内检测、取土试样、现场检测、原位检测以及地址测绘等各个方面的内容。
然后和上述内容的检测结果进行有效的结合，对工程项目的实际地质情况进行评估，编制岩土工程在每一个阶段所需要的数据。
岩土离心模拟技术的原理和工程应用
岩土离心模拟技术的原理和工程应用岩土离心模拟技术是一种重要的材料试验手段，广泛应用于土工、岩工、地基工程、地震工程等领域。
它通过模拟真实场地中土体的应力状态和变形特性，对土工材料、工程结构的力学性质和稳定性进行评估和研究。
本文将从原理和工程应用两个方面进行介绍。
一、离心模拟的原理离心模拟实验是将土体放在离心机设备中，借助离心机的高速旋转产生的离心力，使土体获得高达1000倍于重力的加速度，从而模拟真实场地的应力状态，获得各种状态的土体力学性质和变形特性。
离心模拟实验具有以下几个特点：1. 加速度较大：离心机可产生高达1000倍于重力的加速度，对土体施加强烈的加速载荷，能够模拟真实场地较为复杂的地震、风等载荷。
2. 实验精度高：离心实验是一种非常精密的试验方法，可以测量微小的力和变形，实验数据精度高、可靠性好。
3. 处理土体样品多样化：通过控制离心机旋转速度和加速度，可以模拟不同土层深度和不同地质环境下的土体状态，从而得到更真实、可靠的试验结果。
二、离心模拟的工程应用离心模拟技术已经广泛应用于土力学、岩石力学、地基工程、地震工程等领域，其主要应用方向包括：1. 工程结构的稳定性分析：运用离心模拟试验技术，对各种道路桥梁、隧道、堤防、地基及地铁车站等工程结构的稳定性进行评估和研究，建立地下结构的安全边界条件。
2. 地基和岩土工程的研究：离心模拟实验成为评估工程地基和岩土工程的力学性质和变形特性的标准方法。
通过利用离心模拟试验得到的数据，可以确定地基工程中土体失稳破坏的机制，进一步发展土体力学理论。
3. 地震工程的研究：离心模拟试验为研究地震过程中土体的动力响应、变形破坏机制、动力稳定性等问题提供了一种有效手段。
离心模拟试验能够模拟遇有多重地震场地，研究相关的动力特性和应力应变响应。
4. 其它领域的应用：离心模拟技术的应用同样在液固相变、废物处理、地下能源和水利工程等领域得到逐步推广。
总之，离心模拟技术是一种非常重要的材料试验手段，其在各个领域的应用推广将有着更加广泛的意义。
土工离心模型试验研究现状
一、离心模型试验概况1.1土工离心模型试验简介土工离心模型试验（geotechnical centrifugal model test）是把小比例尺模型放在离心试验机所形成的加速度场中，以获取全比例尺模型的变形破坏机理的模拟试验技术。
其基本原理是：将土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的离心加速度作用，来补偿模型因为尺寸缩小而导致的土工构筑物自重的损失。
所以，它对模拟以重力为主要荷载的岩土结构物性状的研究就显得特别有效。
在岩土工程中，土体自重引起的应力常常占支配地位，土的力学特性随着应力大小的变化而变化，常规小尺寸模型试验由于其自重产生的应力远小于原型，因而无法再现原型的特性。
解决这个问题的唯一途径就是提高模型的自重，使之与原型等效。
把模型放置于特制的离心机中，使1/N缩尺的模型在Ng离心加速度的空间进行试验，由于惯性力与重力绝对等效，并且高加速度不会改变工程材料的性质，从而使模型与原型的应力应变相等，变形相似、破坏机理相同，能再现原形的特性。
由于其能再现自重应力场以及与自重有关的变形过程，直观揭示变形破坏的机理，并能为其它分析方法提供真实可靠的参数依据，而得到越来越广泛的应用。
1.1.1国外发展状况虽然早在1869年法国人Edouard Phillips就提出了离心模型试验的设想，并建议用其对横跨英吉利海峡的大钢桥进行验证，根据弹性体的平衡方程推导出原型与模型之间的相似关系，提出利用离心机产生的惯性力来增加模型的重力，用来研究结构的特性，但限于当时的条件，没有得到应用。
此后一直沉寂了60余年，直到20世纪30年代，这一概念才在美国和前苏联重新提出并开始进行试验工作。
1931年，美国哥伦比亚大学Philip Bueky将此技术应用于煤矿坑顶稳定性的模型试验中，所用的离心机半径仅25em，因离心机的半径过未取得有价值的成果，在土木工程界并未引起应有的重视。
与此同时，前苏联以鲍克洛夫斯基(Pokrovsky)和费德洛夫(E．C．Fedorov)为代表的学者们开始在大中型离心机上对离心模拟技术进行了广泛的研究。
土工离心模型试验技术研究
土工离心模型试验技术研究大型岩土离心机试验模拟高填方边坡沉降、变形和破坏过程一直是实验中的难点。
本文通过的模型采用原型材料制作，考虑了原型中的抗滑桩结构措施并在模型中安装了测试原件，观测模型在离心加速度作用下的应力和变形特征。
此次模型试验反应了机场高填方边坡在降雨情况下变形破坏的演化过程，深化了机场滑坡的破坏机理。
标签：离心机试验高填方边坡破坏机理1引言在许多工程学科中，常常用小比例尺物理模型重现某一事件来推断原型中可能存在和发生的现象，揭示和分析现象的本质和机理。
如：结构工程中的液压机、航天工程中的风洞、水利工程中的波浪水槽以及岩土工程中的三轴压力室等。
以上各种试验都是通过模型测试得出结果，然后反推原型的状态。
原型和模型的相似性通过相似律来关联。
在岩土工程中，土工结构主要荷载是土的自重，岩土自重引起的应力通常占支配地位，而土的力学行为与应力水平和应力历史有关[1]。
常规小比尺模型由于其自重产生的应力远低于原型，以及原型材料明显的非线性，因而不能再现原型的特性。
解决这一问题的唯一途径是提高模型的自重，使之与原型等效。
为提高模型的自重应力水平，增大材料自重的最简便的方法就是使用离心机。
由于惯性力与重力绝对等效，且高加速度不会改变工程材料的性质，因而模型与原型的应力应变相等、变形相似、破坏机理相同，能再现原型特性[2-4]。
土工离心模型试验的基本原理是：将土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的离心加速度作用，来补偿因模型尺寸缩小而导致土工构筑物自重的损失，重现现场的应力水平，从而可以较好地预测岩土工程的工作状况[5]。
2模型设计2.1模型尺寸于填料试验采用大模型箱，模型箱尺寸为1.2m（长）×1.0m（宽）×1.2m（高），选定本试验的模型比尺。
在本次试验中，我们采用从机场滑坡取回的重塑土作为填料，从现场取回的原型土样经破碎后过筛，再根据勘查资料配置模型试验所需的填料。
对土工试验中几个常见问题的分析
对土工试验中几个常见问题的分析对土工试验中几个常见问题的分析对土工试验中几个常见问题的分析摘要:分析了土工试验中的几个常见问题,总结了室内土工试验的经验教训,并就试验中出现的异常现象或偏差进行了较深入地分析探讨,提出了提高土工试验工作质量的方式、方法。
关键词:土工试验试验指标问题分析1、土的物性试验及试验中存在的主要问题1.1土的比重、密度、含水量试验在土的物理试验中,比重、含水量、密度是三个最基本物性指标,用它们可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。
这三项指标的正确与否,不仅影响其他指标的变化,而且还影响土的一系列力学指标。
因此准确测定这三项指标有着重要的意义。
在这三个基本指标中土粒的比重是一个相对稳定的值,它决定于土的矿物成分,它的数值一般是2.6~2.8,数值大小与所含矿物、粒度成分等有关,若含有机质较多时比重较小。
由于同一地区同一类型土的比重比较接近,况且比重试验的操作比较麻烦,现在许多单位都是根据本地经验,直接采用了比重的经验值,缺少实际依据。
要减少差异,应通过收集整理这方面数据,建立适用于本地区各类土的比重值。
当然对于重大工程和特殊条件下的土工试验,如土中含有机质大于5%时,土的比重可降到2.4以下,应对土样进行实测,才能真实反映土的工程特性。
土的密度取决于土粒的重量、孔隙体积的大小和孔隙中水的重量,其综合反映了土的物质组成和结构特征。
该项试验较简单,一般在取样后立刻进行。
需注意的是开土切样时要用切土刀,将土样取入环刀后,需用专门的刮土刀整平环刀两端土样。
现在大多数实验室人员直接用切土刀刮平,这是一种极其错误的操作方法。
因为经常开样,切土刀刃口经长期使用会磨损呈凹形,就会造成测得的密度偏大、孔隙比偏小、饱和度偏大等情况。
因此对试验人员从一开始就应当规范要求,如按规范操作与其本身物理性能指标不符,这时应及时查找原因,更换新的刮土刀或环刀以确保试样质量,正确求得土的密度。
试验中应对照送样单的野外定名,在合适的部位切取试件。
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建筑物尺寸 B 相对土粒直径 D 很大 , 一般不考虑 土 粒直径的作用和影响 。但模型试验 , 一般直接用原型 土料并保持与原型土相同的状态 。这样在模型试验中 由于结构物按模型比缩小而使得与土体颗粒接触的结 构物模型尺寸减小 , 土体的不均匀和随机性可能会明 显地显露出来 , 模型试验结果可能受粒径效应的影 响 。Fuglsang 和 Ovesen[1] 的研究表明 , 对于直径为 1 m 的基础底板 , 当填料平均粒径 < 28 mm 时 , 即底板 尺寸与土粒平均粒径比值 > 35 时 , 颗粒大小的粒径 尺寸效应可以忽略 , 但当该比值 < 15 时 , 则有明显 的尺寸效应 。对于条形基础及矩形基础 , 这一界限值 分别在 25～75 及 25～50 之间 。Craig[2] 也认为 , 为了 消除尺寸效应 , 对于浅基础和桩基础模型试验中的基 础尺寸与最大粒径之比应 > 40 。 31 3 边界效应问题
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全国中文核心期刊 路基工程 2007 年第 3 期 (总第 132 期)
地形对路堤沉降影响的有限元分析
杨旭毅 支喜兰
(长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室 陕西西安 710064)
摘 要 利用 Ansys 有限元程序建立路堤及地基模型 , 在填土高度 、地基土质和填土容重等参数 相同的前提下 , 分别计算出路堤处于三种不同地形时的地表沉降值 。计算结果及分析表明 : 对于路 堤 , 尤其是高路堤 , 地形因素对沉降量的影响不容忽视 。
另外 , 在离心模型试验中可采取合适的技术措 施 , 最大可能地降低模型箱边界效应的影响 。如在模 型箱内壁涂以硅胶并贴一层塑料膜的方法可一定程度 减小侧壁摩阻力的影响 。 31 4 工况模拟和动力模拟问题
在离心模型试验中 , 为了更真实地反映实际工程 的施工和运营状况 , 常需对模型进行不同工况的模 拟 , 如加载卸载 、填筑施工 、边坡开挖 、钻孔成桩 、 加排水 、加减水气压 、盾构法隧道施工等问题 。这些 模拟都要求离心机在高速运转情况下进行 。目前这方 面的研究已取得较大的进展 。
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全国中文核心期刊 路基工程 2007 年第 3 期 (总第 132 期)
土工离心模型试验原理与若干问题分析
钱立平 马建林
(西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031)
摘 要 土工离心机试验是利用离心机所产生的离心力场 , 来提高土工模型的体积力 , 进而模拟 原型在自然重力场下的行为 。ng 模型试验可在保证原型与模型几何相似的前提下 , 保持它们的力学 特性相似 , 应力应变相同 , 破坏机理相同 , 变形相似 。离心模型试验也存在离心场径向和切向误差 、 启动与制动带来的误差和粒径效应 、边界效应 、工况和动力模拟 、局部模拟等问题 , 在试验中应予重 视并努力克服 。
由于高填方体尺寸巨大 , 这就提出了一个如何用 小比例尺模型或局部模型推断原型的问题 。一般采用 的方法是针对所研究的问题设计比例尺较大的局部模 型 , 并结合数值模拟方法进行综合分析 。或者用一系 列不同小比例尺的模型去外延原型的结果 , 这里往往 假定不同比例尺的成果具有一定的相关关系 。
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(6)
式 (6) 表明 , 将模型置于 n 倍重力加速度的离 心场中 , 可使模型达到与原型自重应力相同的水平 。
土工离心机是通过载有模型箱的转臂在水平面上 以规定角速度旋转来实现 n 倍重力加速度的离心场 (见图 1) 。
在离心机的容量范围内 , 当模型在离心机的工作
吊斗内呈水平状态围绕主轴作匀速圆周运动时 , 角速
(9)
即 α = tan- 1
1 ω2 R/ g
(10)
图 2 绘出了α—ω2 R/ g 之间的相关关系。由图可以
看出 , ω2 R/ g = 30 时 , α= 1191°, 此时 , 由合加速度产
生的合力基本呈水平方向 , 于是可近似得出 (11) 式。
钱立平 , 男 , 硕士研究生 。
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2 试验原理
离心机是提供人造重力场的一种最方便的装置 ,
因为用离心力来模拟重力 , 故称离心模拟 , 其目的是
使模型与原 型 相 应 点 土 体 在 自 重 作 用 下 的 力 学 性 态
相等 。
即 σm = σp
(1)
而 σm = ρm am hm
(2)
σp = ρp ghp
(3)
式中 σ———土体中应力 ;
n3
体积
n3 加速度 1/ n 时间 (振动条件下) n
面力
n2 粘聚力 1 时间 (扩散 、固结) n2
体力
n3 饱和度 1 时间 (蠕变 、粘滞) 1
颗粒尺寸 1 孔隙比 1 频率 (振动问题时) 1/ n
3 试验误差及问题分析 31 1 离心场径向与切向误差
由式 (12) 可知 , 当离心机作匀速转动时 , 离心 场的加速度随着转动半径的增大而增大 , 其方向是沿 径向向外的 , 与原型大小相等 、方向相同的垂直向下 重力加速度不一致 。当模型的高度为 hm 时 , 模型顶 面和底面加速度相差 ω2 hm 。而原型的各点加速度相 等 , 这样模型与原型对应点的加速度和应力就存在误 差 。Avgherinos 和 Schofield 指出 , 若模型高度 hm < 01 1 R , 则其加速度相对误差 < 5 % , 应力相对误差 <
离心模型试验中 , 由于模型受模型箱侧壁摩阻力 的影响 , 必然会引起边界受力条件和变形条件的改 变 , 致使模型的性态不能真实反映原型性态 , 且往往 使得试验结果偏于不安全 。
Ovesen[3] 指出 , 当模型箱内径约等于 5 倍的基础 直径时 , 侧壁摩阻力的影响将使承载力比预计值高出 10 %～20 % 。此时 , Bb/ b = 11 84 ( Bb 为基础边界与 模型箱内壁的距离) , 当 Bb/ b > 21 82 时基本可消除边 界影响 , 南京水利科学研究院土工所徐光明等人[4] 的 研究结果表明 , 当上述尺寸之比大于 31 0 时 , 模型箱 的约束尽管存在 , 但它的影响已不明显 。当然 , 边界 效应与研究的问题类型 、结构类型 、土的类型 、研究 目标以及它们之间的组合有关 。
验”。当模型材料为原型材料时 , 根据相似准则 , 可
得出土工离心机 ng 模型试验中的相似比 , 如表 1 所示。
表 1 离心模型试验相似比 (原型/ 模型) 表
物理量 相似比 物理量 相似比
物理量
相似比
位移 、沉降 n 质量 n3
摩擦系数
1
应力 、应变 1 密度 1
渗透系数
n
面积
n2
速度
1
能量
2
% 。分析还表明[5 ] ,
若令模型 2 3
hm 位置的应力与原
型一致 , 则模型中的应力水平误差达到最小 。此时 ,
模型顶面与底面处的误差大小相等 、方向相反 , 误差
绝对值可表示为
Er = [ 2 (3 R/ hm - 1) ] - 1
(13)
由此可以看出 , 模型与原型之间的相对误差与模
型质点位置有关 , 随离心试验机半径 R 的增大而减
钱立平等 : 土工离心模型试验原理与若干问题分析
·7 ·
a ≈ω2 R
(11)
由 (6) 式和(11) 式联合可得 ng ≈ω2 R
(12)
要达到 ng 加速度的离心力场 , 可通过调整离心 机的匀速旋转角速度 ω来实现 。当模型的加速度为
ng , 模型 尺型 试
此外 , 离心动力模型试验也是近年来发展较快的 一项技术 。随着大型震动台及其自动数据采集系统在 离心模拟技术中的发展 , 使得利用离心机研究土工抗 震问题成为可能 。如香港科技大学建成的 400g ·t 的 土工离心机 , 配有水平双向液压震动台及离心机专用 四轴机器人 。这套系统基本上可以模拟各种水平方向 的地震情况 。 31 5 局部模拟问题
关键词 路堤沉降 地形 影响因素 有限元分析
1 前言 关于路堤沉降的影响因素 , 目前讨论的焦点主要
集中在填土高度[1] 、填土容重[2 ] 、地基土质[3 ] 、行车 荷载[4] 等方面 。而在对路堤不均匀沉降破坏的实际工 程的调查中 , 越来越多的人注意到在同样的地质及路 堤结构情况下 , 路堤所处的地形条件不同 , 其不均匀 沉降的破坏情况也不同的现象 , 以致发生了预先计算 满足沉降要求的在某种地形情况下却使路堤由于沉降 量过大而发生破坏 , 或者预先计算不满足沉降要求的 在某种地形情况下路堤却没有发生由于沉降过大而破 坏的情况 。因此 , 有必要弄清地形与路堤沉降的关 系 , 以便在实际工程中加以考虑并采取相应措施 。本 文利用有限元软件 Ansys[5] 建立三种工程中常见的地 形 , 分析三种地形情况下路堤的沉降情况并加以对 比 , 得出一些有用的结论 。
小 。由 (13) 式 可知 , 若使 Er < 5 % , 则对于半径为 3
m 的离心机 , 模型的最大高度不宜超过 80 cm 。
以上讨论的是在离心场径向 ( 模型高度方向) 存
在的误差 。同样在模型的长度方向 , 即离心场的切 向 , 由于模型箱底部和离心机工作吊斗底座一般呈直 线形状 , 且模型箱底部垂直于转动半径 , 这样当离心 机绕主轴作匀速圆周转动时 , 由于运动的轨迹为圆弧 形曲线 , 使得模型的中间部位的实际转动半径小于模 型两端 , 也就导致模型两端处的径向加速度大于中间 部位的径向加速度 。Bassett [6] 对此问题也进行了研 究 , 并指出当模型两端对旋转中心的最大圆心角θ< 15°时 , 其 误 差 < 7 %。他 还 建 议 取 模 型 长 度 L = 01 2 R 。此时θ= 111 4°, 可见模型长度与旋转半径之比 越小 , 误差越小 。 31 2 粒径效应问题