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。     

长江科学院岩土离心机

正离心模型试验是目前岩土工程研究最重要的手段之一。通过高速旋转的离心机,可使小比尺模型再现原型的应力场,使得模型和原型应力相等、变形相似、破坏机理相同。长江科学院是我国最早研制和应用大型岩土离心机的单位之一。20世纪80年代初,即建成了当时国内最大     

土工离心机的研制与应用

水利水电工程建设中涉及的岩土力学问题,通常采用土工模型试验解决,其中按相似准则原理,模型材料应能模拟原型材料的物理力学性能。由于土的力学性质复杂,难以用其它材料模拟,因此只有用原型材料制成模型,并放在与重力场相似的力场中,将模型的自重应力水平提高到与原型相同,才可得到较准确     

电液式土工离心机振动台的研制

介绍了南京水利科学院研制的电液式土工离心机振动台以及基于网络技术的数据采集系统。经验证表明，该土工离心机振动台与数据采集系统的技术指标和性能，完全能满足工程试验研究的需要。     

长江科学院研制的自动水位计检测仪获国家发明专利

正为保证模型试验测量设备符合国家计量认证的要求,长江科学院河流研究所利用中央财政修购资金,开展了试验测量仪器设备的检测校验研究工作,其中研制的自动水位计性能检测设备,达到了自动检测校验水位计研制标准,满足了计量认证的要求。该设备构建了一个检测自动水位计的公共检测台,可以完成探测式自动水位计的测量范围、精度、跟踪速度、采样周期的检测及调校。河流研究所以该研究成果"自动水位计检测仪及应用"申报了国家发明专利,2013年12月25日获得国家发明专利授权。     

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．     

大型离心机观测系统的研制

本文按照大型离心机观测系统使用的条件和要求,叙述了此系统的组成和工作原理。对闭路电视系统和光学观测系统的性能参数及实现的途径也作了说明。本文中采用的新技术,从原理到使用的可行性都作了介绍。     

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.     

LXJ—4—450土工离心机在岩土工程中的应用

人们希望通过离心机增加模型的重力，以达到模型与原型土工结构物之间具有相同性状及相似关系的目的。这种想法由来已久，直到１９３２年苏联莫斯科水力设计院才建成了世界上第一台土工离心机。近年来由于自动控制技术及数据采集技术的发展，使得从高速旋转的离心机中获得...     

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。     

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。     

地基液化离心机试验的数值分析及验证

地震液化数值分析方法的可靠性验证研究是开展实际工程液化安全评价的前提条件。采用基于u-p形式的Biot动力固结方程的非线性有限元程序GEODYNA,对液化试验和分析项目(LEAP)中的饱和斜坡地基离心机模型试验进行了动力弹塑性有效应力数值分析,其中土体采用改进的广义塑性模型。结果表明:数值模拟的加速度反应谱和加速度时程与试验数据基本吻合;数值模拟再现了试验中孔隙水压力的累积、发展和消散规律,并再现了循环剪切作用下土体应力路径的发展规律和土体的剪胀现象;数值模拟合理地反映了残余变形的累积发展过程,并且数值模拟得到的地基变形分布规律与试验规律相符,变形量值也基本在试验的包线内。研究成果验证了该地震液化分析方法的可靠性,可以为工程液化安全评价提供有效的数值分析方法。     

预应力锚索边坡加固作用的离心机试验研究

预应力锚索具有主动支护与被动支护的特点。预应力锚索施加初期,锚索预应力能够提高岩体整体性和破坏强度,有利于限制下部边坡开挖对上部边坡岩体的松弛卸荷影响作用,体现出了主动支护的作用。但是在边坡长期运行过程中,由于边坡岩体受外部应力产生的变形导致预应力锚索后期张拉受力,进而约束岩体变形发展,则体现出了被动支护。本研究利用离心机模型试验,对边坡中安装的锚索进行了运行过程中的受力分析,揭示了锚固边坡在运行过程中的预应力锚索支护作用发挥机理。研究结果对今后的岩质边坡支护设计具有重要的指导作用。     

长江科学院土工离心机试验室改造工程初步设计审查会顺利召开

2008年10月7日．长江水利委员会（简称长江委）在武汉市主持召开了长江科学院土工离心机试验室改造工程初步设计审查会．对《长江科学院土工离心机试验室改造工程初步设计》（简称《初步设计》）进行了审查。参加会议的有长江委科学技术委员会、规划计划局、中国工程物理研究院总体工程研究所、长江勘测规划设计研究院、长江科学院等单位的领导、专家和代表。     

液化砂土流态运动模型试验系统的研制及应用

液化后的砂土具有流体的特性,在一定的初始条件下会发生侧向流动。砂土液化流动的模型试验系统包括自制的水平单向震动台、可倾斜的透明模型槽、孔压量测仪、高速摄像监控装置等主要装置。在模型试验中,首先利用水平单向振动台使砂土达到液化,然后将模型槽倾斜一定角度使液化后的砂土产生侧向流动,同时通过摄像监控装置对液化砂土的流滑构型特性进行捕捉,并对砂土地震液化的土体流动速度、流动范围和流动冲击力等流体动力学特性进行试验研究。验证试验表明：该模型试验系统可在较短时间内,有效地激发饱和砂土达到液化状态,并清晰地捕捉到液化砂土在不同坡度下流态化运动的构型特征。该试验系统可用于区域性砂土地震液化流体动力学特性的基础性研究,有助于完善地震液化试验模拟方法,为工程场地抗震设计以及灾后重建选址提供科学试验手段。     

液化砂土流态运动模型试验系统的研制及应用

液化后的砂土具有流体的特性，在一定的初始条件下会发生侧向流动。砂土液化流动的模型试验系统包括自制的水平单向震动台、可倾斜的透明模型槽、孔压量测仪、高速摄像监控装置等主要装置。在模型试验中，首先利用水平单向振动台使砂土达到液化，然后将模型槽倾斜一定角度使液化后的砂土产生侧向流动，同时通过摄像监控装置对液化砂土的流滑构型特性进行捕捉，并对砂土地震液化的土体流动速度、流动范围和流动冲击力等流体动力学特性进行试验研究。验证试验表明：该模型试验系统可在较短时间内，有效地激发饱和砂土达到液化状态，并清晰地捕捉到液化砂土在不同坡度下流态化运动的构型特征。该试验系统可用于区域性砂土地震液化流体动力学特性的基础性研究，有助于完善地震液化试验模拟方法，为工程场地抗震设计以及灾后重建选址提供科学试验手段。     

离心机振动台模型试验原理和应用

介绍离心机振动台的发展，阐述离心机振动台模型相似理论。运用离心机振动台模型试验技术，研究混凝土面板堆石坝和砂性地基在地震作用下的加速度反应、坝体和面板 变形、振动超静孔压的产生、消散过程，真实地再现地震时土层和建筑物的主要反应特性。研究结果表明，离心机振动台模型试验是研究岩土工程地震问题的有效手段。     

离心机试验设备液压驱动系统的研制

针对离心机试验设备,研制了一套能在大g值离心场下工作的液压驱动系统。该系统结构上设计了船形支撑架,并在上面安装了双导轨,一边通过液压缸驱动,另一边通过辅助梁浮动连接,来保证运动顺畅;信号控制方面采用上、下位机的工作方式,两者之间采用无线路由器进行数据通讯,来解决传统设计中经集流环转接产生的信号失稳问题。将该液压系统应用于某土工离心机试验设备,在100 g离心场下完成了400 kg负载1 m行程的行走、定位等动作,满足设备功能要求。相对传统的电机或气缸驱动,该系统承载能力更强、大g值离心场下的工作可靠性更高。