CKY-200型土工离心机研制

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大型土工离心机基本设计原则

大型土工离心机基本设计原则
杜延龄
【期刊名称】《岩土工程学报》
【年(卷),期】1993(15)6
【摘要】本文根据实际工作经验,系统叙述了大型土工离心机的总体结构和各主要部件的基本设计原则。

同时,对能基本体现上述.本设计原则的LXJ-4-450土工离心机的技术指标、结构特点和运行情况作了简要介绍。

【总页数】8页(P10-17)
【关键词】土工离心机;设计;运行
【作者】杜延龄
【作者单位】水利水电科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV53
【相关文献】
1.试分析岩土工程教学中土工离心机的运用 [J], 蒋春霞
2.大型土工离心机TLJ-500模态分析与试验 [J], 李锋;杜强;王玉军;陈学前;冯加权
3.R500B大型土工离心机双向振动台控制及数据采集系统 [J], 宋献慧;侯瑜京;梁建辉
4.大型土工离心机数据采集与监测系统研制 [J], 谢欣
5.香港科技大学土工离心机先进模拟技术在岩土工程中的应用 [J], Charles W.W.NG
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我国土工离心机进展与研发关键技术

第43卷第3期2020年7月地震研究JOURNAL OF SEISMOLOGICAL RESEARCH Vol.43,No.3 Jul.,2020第3期王永志等:我国土工离心机进展与研发关键技术DCIME-40-300动力离心机为例,阐述了针对地震韧性工程研制土工离心机的关键技术,提出了离心振动台性能测试方法与评价指标,给出了若干性能测试结果。

1我国土工离心机概况按照是否装备振动台,土工离心机大致可分为静力离心机和动力离心机(也称离心机振动台)两大类。

动力离心机利用离心加速度场补偿模型缩尺引起的自重应力损失,还原模型与原型之间1:1应力-应变状态,使之具有其它任何物理缩尺试验无可比拟的优势,能直接研究自重及地震等荷载作用下地基失效、场地液化、桩基破坏等常规岩土工程对象的破坏过程与失效机理,还可应用于水利工程、环境工程、航空航天工程等多个研究领域,目前被国际公认为岩土地震工程和土动力学最先进、最有效的科学试验平台。

我国离心机建设与发展起步稍晚,1982年,南京水科院成功研制出第一台小型土工离心机,旋转半径2.9m,最大容量20gt(刘守华, 1990);我国首台自主开发的大型土工离心设备建成于长江科学院,有效半径3m,容量150gt,标志着中国土工离心模拟设备自主建造的正式起步(程永辉等,2011)。

1986年,土工离心机建设正式被列入我国“七五”规划的科研攻关项目中,土工离心机的发展得到了国家的大力扶持,在全国各重点高校与科研机构展开多个建设项目。

目前,我国已有20多家高校及科研单位建成30余台离心机设备,已建成投入使用的大容量土工离心模拟设备(不小于100gt)近20台。

其中,中国工程物理研究院总体工程研究所分别与成都理工大学(2010年)和天津水运工程科学研究院(2015年)联合建设的土工离心机,容量均达到500gt,表明我国的离心机建造水平已达到国际一流水准。

国内现役设备中,离心机的有效负载容量对比如图1a所示。

开挖降雨作用下边坡抗滑桩主动加固离心模型试验研究

总第３２３期交　通　科　技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３　２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７５７０．２０２４．０２．００８收稿日期：２０２３１１２７第一作者：苏文煊（１９７７－），男，工程师。

通信作者：程（１９９７－），男，博士生。

开挖降雨作用下边坡抗滑桩主动加固离心模型试验研究苏文煊１　陈焕美２　程３（１．中坚隧道工程（广东）有限公司　广州　５１００００；　２．云南交发咨询有限公司　昆明　６５００００；３．中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室　武汉　４３００７１）摘　要　为研究挖方边坡在抗滑桩主动加固条件下的稳定性和变形演化规律，以及抗滑桩主动加固的有效性，依托某高速公路边坡开展抗滑桩主动加固条件下的挖方边坡离心模型试验。

同时为探讨特殊降雨条件下雨水入渗对孔压变化、坡体变形及支护结构的影响，结合雾化喷头和孔压传感器进行了降雨模拟。

结果表明，边坡抗滑桩主动加固有效限制了开挖边坡的水平位移，在离心机加载至８０犵时仍保持较小变形，边坡稳定性显著增加。

降雨后边坡不同部位的孔隙水压力响应敏感性不同，坡体中部的孔隙水压力响应最快，坡顶和坡脚的孔隙水压力响应有一定滞后；坡表竖向位移和坡脚水平位移均出现不同程度上升，抗滑桩应变增大，说明降雨对坡体稳定性产生了不利影响，但抗滑桩的存在削弱了这种不利影响。

试验结果证实了抗滑桩主动加固能够有效利用坡体自身的抗滑能力，避免了开挖变形造成的岩体强度下降，极大程度地保证坡体的稳定。

关键词　挖方边坡　降雨入渗　主动加固　稳定性　离心模型试验中图分类号　Ｕ４１６．１开挖扰动和降雨影响是造成边坡失稳破坏的两大外部因素［１２］，在外因扰动下如何充分利用支护结构特性，选择正确加固时机、高效地加固边坡一直是边坡工程研究的重点和难点［３］。

抗滑桩是工程中常用且有效的加固手段［４］，众多学者通过理论分析［５］、数值模拟［６］等手段对其加固机理和有效性进行了大量研究。

国内土工离心机及专用试验装置研制的新进展

开始自主研发土工离心机，过近２通Ｏ年的努力，已
（）试验数据的采集、输、２传存储、理，处包括图
经成为国内土工离心机设备研制队伍中的一支主要力量，终保持着完整的设计团队并发挥了总体设始
计工作的多专业、学科优势，设计、算、多在计实验、
像数据；
（）实现离心一振动复合，３模拟地震载荷；（）配备特制模型箱及爆炸装置，现离心一４实爆炸复合；（）配备特制模型箱及撞击试验装置，现离５实
末，江科学院率先自主研制土工离心机，长建成了我国第１台１０ｇｔ工离心机。之后，海铁道学５ — 土上
院，空集团６２所，航０北京卫星环境工程研究所相继开展了土工离心机研发工作。中国工程物理研究院
生产、安装调试、论研究等方面，成了一套有效理形的流程，直与从事模拟试验研究的有关单位、家一专保持密切联系与合作，为不断改进土工离心机设计
创造了有利条件，计上不断有新的突破。设
… Ｉ、
心模拟试验开了先河，目前国内土工离心机的数量已
统Ｌ用验置＝＇动、专试装＿括柳（羹厶
图１土工离心机系统构成
Ｆｉ．Ｓｒｃｕｅｏｅｔｃｎｃｌｃｎｒｆｇｇ１ｔｕｔｒｆｇｏｅｈｉａｅｔｉｕｅ

土工离心机技术参数

土工离心机技术参数土工离心机是一种常见的土壤工程设备，广泛应用于土壤的处理、加固和改良工程中。

它通过离心力的作用，将土壤中的颗粒进行分离和分级，从而达到改良土壤性质的目的。

本文将从离心机的工作原理、技术参数和应用领域等方面进行介绍。

一、工作原理土工离心机的工作原理基于离心力的作用。

当离心机旋转时，土壤混合物被投入到离心机的圆盘中，在离心力的作用下，土壤混合物会发生分离现象。

重的颗粒沉积在离心机的内壁上，而轻的颗粒则被甩出离心机。

通过调整离心机的转速和离心机的结构设计，能够实现对土壤混合物中不同粒径的颗粒进行分离和分级。

二、技术参数1. 转速：土工离心机的转速是指离心机旋转的速度，常用单位为转/分钟。

转速的选择需要根据土壤混合物的性质和处理目标来确定，一般在1000-3000转/分钟之间。

2. 离心力：离心机的离心力是指离心机在旋转时产生的离心力大小，常用单位为g（重力加速度）或N（牛顿）。

离心力的大小决定了土壤颗粒分离和分级的效果，一般在100-1000g之间。

3. 处理能力：土工离心机的处理能力是指单位时间内离心机处理土壤混合物的能力，常用单位为m³/小时。

处理能力的大小取决于离心机的结构设计和转速等因素。

4. 分级粒径范围：离心机的分级粒径范围是指离心机能够有效分离的土壤颗粒的粒径范围。

根据不同的处理目标，离心机的分级粒径范围可以设计为几微米至几毫米不等。

三、应用领域土工离心机在土壤工程中有着广泛的应用。

主要包括以下几个方面：1. 土壤改良：土工离心机可以对土壤中的颗粒进行分离和分级，去除其中的杂质和有害物质，改善土壤的工程性质。

常用于土壤的固结、加固和改造等工程中。

2. 环境治理：土工离心机可以用于处理含有污染物的土壤或废弃物，通过分离和分级的过程，将有害物质与土壤分离，从而减少对环境的污染。

3. 矿山回填：土工离心机可以对矿山废弃物进行处理，将其中的有用矿石和金属颗粒进行回收利用，同时分离出的石渣和矿渣可以作为填充材料进行矿山回填工程。

我国土工离心机进展与研发关键技术

我国土工离心机进展与研发关键技术作者：王永志王体强王海汤兆光来源：《地震研究》2020年第03期摘要：回顾并总结我国土工离心机的发展历程、现状及趋势，概括了现役设备的性能指标和功能特点。

以中国地震局工程力学研究所DCIME-40-300土工离心机为例，阐述了针对地震韧性工程研制土工离心机的关键技术，包括土工离心机、离心振动台、主机室冷却系统、降雨模拟系统、冻融循环系统等，给出了解决关键难题的基本思路与总体设计方案。

针对离心振动台性能评价需求，提出了离心振动台性能测试方法与评价指标，并给出了若干性能测试结果。

结果显示：正弦波输入时，平均波形失真度约为10.7%;地震波输入时，平均幅值误差约为4.44%，平均频谱面积误差约为5.89%，均优于相关行业标准规定的技术指标。

关键词：土工离心机;振动台;关键技术;性能评价0 引言土体是人类赖以生存的、最早使用和最原始的工程材料之一，也是人类文明的重要载体和主要标志。

土力学作为一门独立学科，其发展历程与试验技术息息相关，尤其是多相耦合机制、本构模型的认知与检验（黄文熙，1979;汪闻韶，2005;包承纲，2006），大量物理试验为其提供了不可或缺的丰富数据。

发展和提升先进实验技术，对科学理论、设计方法与施工技术等的创新与进步具有极大推动作用，是各学科发展的一项重要基础研究工作（陈祖煜，2017;陈云敏，2017;王永志等，2018）。

《国家十三五发展规划》明确指出，应强化基础试验技术的发展和应用，以快速提升我国原始创新和学科交叉的综合科研能力。

近20年来，超高堤/坝/堰、海洋工程、深地基础、尾矿坝、边坡等岩土结构物和地基基础开发需求连续攀升;城市地下结构、超高土石坝、深基础工程、海洋风力发电、人工岛礁及“一带一路”使岩土工程面临空前的挑战与机遇，也为土工离心机快速发展提供了重要契机（杜延龄，1993;张俊，杨志银，2005;包承纲，2013）。

据统计，2014—2019年国家各部委对土工离心机建设的总投资（含立项）约30亿元，规模最大为浙江大学牵头的《国家“十三五”重大科技基础设施》项目，拟建2套容量≥1 300 gt的巨型土工离心机，经费约20亿元。

土工离心机地下水曝气试验装置研制与试验

Ｋｅｒｓｉｓａｇｎｙｗｏｄ：ａｒｐｒｉｇ；ｇｏｅｈｉａｅｔｉｕｅｌｓｅｄ；ｓａｇｎｒｓｕｅｉｌｘｅｔｃｎｃｌｃｎｒｇ；ｇａｓｂａｆｐｒｉｇｐｅｓｒ；ａｒｆｕ
Ｖｏ．９Ｎｏ７Ｊ１２１１２．ｕ．０２
土工离心机地下水曝气试验装置研制与试验
郑瑞华，建民，张嘎，胡黎明，杜建廷，刘燕张。。。
（．清华大学岩土工程研究所，北京１０８；１００４
ＡｂｔａｔＴｈｉａｒｄｖｅｏｅｉｐｒｉｇｄｅｉｅｉＧｔｎｓｇｅｅｈｎｉａｅｒｆｅａｍｉｇｔｇｏｕｎｓｒｃ：ｓｐｐｅｅｌｐｓａｓｔｏｆａｒｓａｇｎｖｃｎ５０ｏｏｔｃｃｌｃｎｔｉｕｇｉｎａｒｄｗａｅｅｅａｉｔｒｒｍｄｉｔｏｎ，ｉｌｎｅｔｂｎｃｕｄｉｇｔｓｏｘ，ｏｒｎｉｎｄｍｅｓｅｅｉ．Ｔｈｅｄｅｉｅｉｉｌｄｗｉｈｄｉｆｒｎｃｎｔｏｌｕｔａａｕｒｍｎｔｕｎｔｖｃｓｆｌｅｔｆｅｅｔｄｉ
ｐｉｉｙａｔｂｉｉｙｄｕｒｎｇｔｎｉｉｌｅｅｉｅｔｂｙ２ｍｍｌｓａｅｔｉｕｇｏｌｎｅｔｌｃｔｎｄｓａｌｔｉｈｅｉｔａｘｐｒｍｎｇａｓｂｅｄｃｎｒｆｅｍｄｅｉｇｔｓ．
பைடு நூலகம்
２．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京１０８）００４

土工二维振动离心机转臂的设计研究

ｓｕｃｈａｓｅｏｎｖｅｎｔｉｏｎａ１ｓｏｉｌｔｅｓｔｓ，ｏｎｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｓａｎｄｔｗｏ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｓ。ｔｈｅｓｗｉｎｇａｒｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｓｗｅｌｄｅｄｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｈｉｃｈｈａｄＩ — ｂｅａｍｓ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｗｏ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｓｈａｋｅｒ，ｔｈｅｓｗｉｎｇａｒｍｗａｓｏｐ— ｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｅｄｗｈｉｌｅｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌａｙｏｕｔａｎｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｈａｄｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅ — ｓｕｌｔｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｅａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗｅｌｄｅｄｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉＳｒｅａｓｏｎａｂｌｅｂｅｃａｕｓｅｉｔｍｅｅｔｓ
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【要】摘容量为２０．ＣＹ２００ｇ的Ｋ一０型土工离ｔ心机采用三层布局形式，统相对隔离；各系臂架与转；臂支承间采用直线导轨系统联接，并增设不平衡力监测系统；吊篮的吊耳与转臂、吊耳与工作平台间采｛用铰链（销轴）联接，以削弱安装于吊篮的振动台工作时产生的垂臂向和切向振动冲击。电气系统具备２
静态数采、摄影、摄像、动平衡检测与自动调整等功能。分析了拖动系统加速度控制精度。试验表明：｛加速度稳定度 ≤（０）．４；态数采系统的相对传输误差 ≤０１％。 ± ．％ＦＳｈ静５／．５０｛
关键词：土工离心机；不平衡力；吊篮ｉ【ｂｔｃ】ｈ０ｇｅｔｈｉｌｅｔｕｅｈｄｔｅｌｅＯｔｔｈｄｆｒｎｓｔｓｃｎｂＡｓａｔＴｅ２０．ｏｃｎａｃｎｉｇａｒｙｒＳｈｅｉｅｔｙｅａｅ｛ｒｔｅｃｒｇｆｈｅａｓａｔｆｅｓｍ
ａｌｎｅｉｅｐｎ）ｅｅｎｒａｅｗｇｍａｅａｂｗｅｎｅｄｌ－｛ｐｙｇｈｈｇｉｂｔｅｈｇｓｄｈｓｉ，ｄｈｓｓｅｅｈｇｒａａｐｉｔｎｓ（ｓｗｎａｅｔｎａｎｔｎｒｔｎａｓｐｎｔｏ．ＬｈｐｍｎｅａｅｔｌｘｉｇｏｅｆｈｓｋｇａｌｃａｎＩａｉｎ｛ｆｍＴｌｔｉａｍａｄｈｔｇｎａｅｃｉｆｒｔａｉｂｎｅｅｅｅ．ｄｉｒｈ￣ｅｔａｎｔｎｉｔｒｎｃｏｅｈｎｔｅａｂｗｋｄｎｔｄｏ
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第６期２１０２年６月
文章编０ — ｌ３０１
机械设计与制造
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Ｋｙｏｄ：ｏｅｈｉｌｅｔｆｇ；ｎａｎｅｏｃ；ｓｅｄｄＢｓｅｅｒｓｗＧｅｔｃｎｃｎｒｕｅＵｂｌｃｒｅＳｐｎｅａｋｔａＣｉａＦｕ
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（中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳６１０）２９０
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ｉｌｅ．ｅｌｅｒｏｏａｕｅｗｓｅｉｅｅｅｎｔｕｅｍａｄｔｗｎｍｓｐｒｎ，２ｓａｄｈｎａｍｔｎｂｌｇｉａｄｓｎｄｂｔｅｅｌｂａｎｅｓｉａｐｏｉｏｔＴｉｉｌｄｇｗｈｐｌｈｇｒｕｔｇａｄｎｍｎｔｓｍＷＳａｏｄｓｎｄｒｕｂｌｃｆｒｅｅｌｋｇｃａｉａｅｏｍｅｙ《ｎｏｉｒｙｔＯｌｅｉｅｆｏｓｅｓｇｏｆｎａａｅｏｃ．ｉａｅｍｅｈｓｃｎｂｆｒｄｂｎｈＴｎｎｍ