《高等基础工程学》离心模拟原理与技术.ppt

* 超重力离心机被西方国家称为革命性的工程工具。这是全球200gt以上离心机分布图。 美国、欧洲和日本已建700gt以上巨型离心机6台，极大提升了对岩土体演变和灾变科学问题的研究能力，实现高烈度地震零死亡，而我国汶川地震死亡失踪人数高达8.7万。 * 超重力离心机被西方国家称为革命性的工程工具。这是全球200gt以上离心机分布图。 美国、欧洲和日本已建700gt以上巨型离心机6台，极大提升了对岩土体演变和灾变科学问题的研究能力，实现高烈度地震零死亡，而我国汶川地震死亡失踪人数高达8.7万。 * 经过长期的努力，浙江大学在基础研究、技术储备和人才培养等方面为开发这样一个巨型离心模拟装置打下了良好的基础。 1.浙江大学在开发巨型离心模拟装置方面具有多学科集群优势：我们拥有土木工程、机械工程和光电工程等国家重点学科；拥有流体传动及控制、工业控制技术等国家重点试验室，能够保证开发的巨型离心模拟装置具有功能上的先进性和性能上的可靠性； 2.浙江大学正在建设ZJU-400g.t离心机，该离心机为国内为数不多的大型离心机之一。离心机主机是与中国工程物理研究院联合研制，离心机振动台是与日本Solution公司联合研制。 3.早在ZJU-400g.t离心机筹划阶段，我们就非常重视人在队伍建设，目前已经形成了涵盖不同领域的专家群：包括5位不同领域的院士，10位超重力模拟领域国际学者，30余位离心机设计专家，50余位应用领域科研人员。 土工离心模型试验的误差问题 在模型中粗粒土采用多大的粒径为宜，取决于试验模型大小和置入粗粒土中的结构物的尺寸。 Fuglsang和Ovesen的研究表明，对于直径为1m的基础底板，当土料平均粒径小于28mm，即底板尺寸与土粒平均粒径比值大于35时，颗粒大小的尺寸效应可以忽略，但当该比值小于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。 多贺谷宏三等也认为，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大于40。 土工离心模型试验的误差问题 对于坝壳堆石材料等粗粒料的模拟则必须按照几何相似的准则进行缩尺制备，保持模型土料与原型土料有相似的级配。 土工离心模型试验的误差问题 边界效应 离心模型试验中，由于模型箱侧壁摩阻力的影响，必然会引起边界受力条件或变形条件的改变，若这种作用影响到试验结果，则模型的性状就不能真实反映原型的性状。模型箱内的结构物距边界多远的距离才能有效避免这种边界效应为许多学者所关心，也针对这一问题提出了一些解决办法。 如对于地基承载力试验的基础底板，一般要求其宽度不超过模型箱最小边长的1/5。 对于平面应变问题，应保证模型箱有足够的宽度。 通过在模型箱内壁涂以硅脂并贴一层塑料膜的方法可在一定程度减小侧壁摩阻力的影响。 土工离心模型试验的误差问题 动态模拟技术 在离心模型试验中，为了更真实地反应实际工程的运行状况，常需要对模型进行加卸荷，如边坡开挖、地基上的加荷及开挖、土石坝填筑等，都存在此类问题。因而如何模拟建筑物的加、卸荷路径是关系到该项技术能否准确反映实际工程状况的关键。而对此进行模拟时，应当在离心机运转的情况下进行，不宜在开机前或中途停机的静态下进行。目前，已有许多学者对此进行了研究。 主要内容 参考书 土工试验 土工离心机与离心模拟原理 土工离心机发展概况 土工离心机应用实例 ZJU-400多功能离心机 离心机发展概况 1869年法国人Philips首先提出了土工离心机的最初设想 20世纪30年代初，前苏联建设了20余台离心机，对岩土工程和军事工程的基础问题进行了大量的试验 1930年，美国哥伦比亚大学建立离心机用于研究采矿工程问题 20世纪60年代末起，土工离心模型试验进入新时期，日本和英国率先开展试验，20世纪70年代，英国已形成了三大离心模型试验中心 20世纪80年代以来，土工离心模型试验在数量、容量、技术及应用领域快速发展，成为岩土力学学科新的前沿和焦点 1981年国际土协成立了离心技术委员会，1984年、1988年、 1991年、1994、1998年举办了大型国际会议 1998年，美国陆军工程兵师团建成目前世界上最大的土工离心机 2002年加拿大、2006年香港、2010年瑞士召开“International Conference on Physical Modeling in Geotechnics”会议 目前离心机分布： 日本有40台左右，50％在大学， 欧洲离心试验中心超过14个， 美国有10台离心机， 中国大陆20台左右， 香港科大、新国大、台中央大各一台 美国陆军工程兵师团12