岩土离心模型试验软接触式微型土压计研制及性能评价

微型土压计是岩土离心模型试验的重要测量技术之一。为解决刚性土压计测量中拱效应、尺寸效应、厚径比等经典误差问题及提升频响速率和精度,尝试开发了一种全新软接触式微型土压计ESP-II,介绍了其技术创新和设计方法。以两种国际代表性土压计为参考,设计开展一系列离心模型试验,对其感应精度、速率和适用性进行评价。主要结论:①逐级加载离心加速度5g~50g试验下,各深度ESP-II和两种参考传感器测试结果与理论值的平均误差分别为5.16%,6.70%,4.85%,三者沿深度拟合K_(0)优度系数R^(2)均≥0.9893。②脉冲荷载试验中ESP-II最大响应时间约7.8 ms,略优于两种参考传感器,具有良好的频响速率。③不同幅值正弦、地震等动荷载试验下,3种传感器测得土压力均呈一致增量趋势,K_(0)约由0.43~0.45增至0.51~0.56,与既有规律认识吻合。④离心机下降卸荷过程中,ESP-II测得时程表现良好连续性和光滑性,反映软接触式设计有利于保障土体与传感器良好接触和稳定响应。研究成果,初步证明了软接触式土压计适应于静、动力离心试验需求,具有重要价值与应用前景。

岩土工程模型试验监测技术研究、应用与方向

模型试验是岩土工程学科研究的重要手段,而模型试验的监测技术则关系着试验的成败.本文提出依据监测原理和监测对象对模型试验监测技术进行分类的2种方法;分析数字散斑相关法、光纤传感技术和波信号等监测技术的研究和应用现状以及优缺点;分析目前岩土工程模型试验监测技术的需求,主要包括减小对模型的扰动、提供全场且高精度的监测数据、提供多维度监测信息和为实际工程孕育安全可靠的新型监测技术与装备等4个方面;指出未来两个主要研究方向,一是全场、无扰动、高精度监测理论与技术,二是波信号监测理论与装备,包括监测设备小型化和智能化、监测信息与模型变形破坏机理的判据、多源信息融合理论与方法等.

土工离心机设计与应用综述

在土木工程、地质工程等领域,为了在实验室内分析现场岩土体或结构物的原型工况,常采用土工离心机开展缩尺模拟试验研究。近年来,随着液压、电控、微型传感器及观测技术等多种科学技术的飞速发展,土工离心模型试验已从定性分析向定量分析过渡,可为滑坡灾害、地下结构开挖与稳定、地基失效、场地液化、桩基破坏等复杂工程难题的解决提供有效的技术途径,并取得了大量的研究成果。以臂式土工离心机为主要探究对象,通过对土工离心机的原理、发展概况、结构组成、现存主要问题等进行系统总结与梳理,对离心机的设计提出改良方案,结合目前土工离心机的发展进程和应用领域,展望了该技术今后的研究和应用方向。

地震作用下振动台试验刚性模型箱侧壁柔性材料研究

岩土工程振动台试验中模型箱的边界效应直接影响试验数据的可靠性,在刚性模型箱侧壁内衬柔性材料已经成为减弱边界效应的一种重要方法。基于振型叠加法原理,建立土–箱–柔性材料集中质量模型,推导模型箱侧壁合理设置柔性材料参数的理论公式,并分析柔性材料的弹性模量、厚度、泊松比、密度、阻尼比变化对模型箱边界效应的影响。结果表明,当输入波及岩土体参数确定后,柔性材料的设计转化为求解不定方程。在输入波和岩土体参数下,采用所推导的理论公式与数值计算2种方法得出柔性材料最优弹性模量值的误差仅为3.3%,且该柔性材料参数下模型箱内土体的位移与自由场的最大误差仅为3.7%,说明运用公式求解的柔性材料参数对减弱刚性模型箱边界效应具有明显效果,理论公式在岩土工程振动台模型试验中模型箱边界的设计方面具有重要的参考价值。