离心模型试验中微型土压力盒土压力测定

土压力作为离心模型试验中重要的测试参数,受土压力盒的性能、离心机数据采集系统稳定性及外部环境等诸多因素的影响,准确地测量土压力较为困难。土压力盒作为土压力测试元件,其性能对土压力测量准确性有直接影响。为获得较为准确的土压力测试数据,结合离心机数据采集系统,选择两种常见的电阻应变式土压力盒。通过标定试验得出两种土压力盒砂标系数均小于出厂标定系数,Ⅰ型偏小64.75%,Ⅱ型偏小18.77%,Ⅱ型土压力盒与出厂数据的重合度比Ⅰ型好;在研究墙高10～30 m类扶壁式挡墙侧向土压力分布的离心模型试验中,与Ⅱ型土压力盒相比,Ⅰ型存在按出厂系数测得数据失真、灵敏度低和稳定性差的缺点。标定试验和离心试验结果表明,接入自行组建的数据采集系统的Ⅱ型土压力盒比接入静态应变数据采集系统的Ⅰ型土压力盒性能更佳。     

离心力场中微型土压力传感器非线性响应分析

为掌握离心力场环境下微型土压力传感器与土介质相互作用引起的匹配误差特性,结合匹配误差理论,通过液体标定试验和离心力场中土介质标定试验,讨论了微型土压力传感器在模量相对较大土介质中的非线性响应特征及其主要影响因素。试验分析表明：在液压条件下微型土压力传感器具有良好的线性响应特性;在离心力场环境中微型土压力传感器表现出的显著非线性响应特性是由加载过程中土介质模量的改变引起;基于建立的匹配误差随土介质模量变化的关系曲线对测试数据进行非线性修正,可明显提高微型土压力传感器在模量相对较大土介质中的测试精度。     

棒式光纤传感器在地下洞群模型试验中的应用

地质力学模型试验是在复杂条件下进行大型地下洞室围岩稳定性分析的重要研究手段,能够真实地反映地质构造和工程结构的空间关系,准确模拟施工过程对厂房稳定性的影响以及岩体的破坏特征。双江口水电站地下洞群模型试验中采用预留孔径灌胶方式进行高精度的棒式光纤光栅（FBG）位移传感器的埋设,以便对洞室周边的位移进行量测,同时应用FLAC3D进行数值模拟比较。结果表明：棒式光纤光栅传感器量测方法解决了模型试验中内部变形小、量测精度要求高的问题,与数值模拟结果相吻合;试验中传感器埋设的方法是成功的,无论是开挖阶段还是超载阶段传感器均能有效地监测模型内部变形,揭示地下洞室群模型在开挖阶段和超载阶段的变形机制和破坏特征。     

光纤位移传感器在盐岩地下储气库群模型试验中的应用

为了研究盐岩地下储气库群运行过程中注采气压变化对洞周围岩变形的影响,设计开发了一种基于光纤布拉格光栅技术的棒式光纤位移传感器,并将其成功应用在盐岩地下储气库群模型试验的位移监测中。试验结果表明,注采气压速率是影响盐岩储气库运营安全的重要因素。采气过程中洞周出现径向收敛位移,该位移随采气速率和时间的增加而增加;注气过程中洞周出现扩张位移,该位移随注气速率和时间的增加而增加。空间上,气压变化对洞腔腰部位移影响最大。为了保证储气库运行安全,应控制注采气速率。针对所研究工程原型,建议储气库的最大采气速率应小于0.65 MPa/d,最大注气速率应小于0.75 MPa/d。     

无连接挡板高填方路堤薄壁挡土墙土压力模型试验研究

提出了一种新型的互锚薄壁挡土墙,该挡土墙是在传统加筋土墙的基础上发展起来的。以钢筋为拉筋,两侧的挡土墙面板通过拉筋对称连接互锚。通过模型试验测试了该结构挡土墙面板后土压力的分布规律。挡土面板后土压力并不是呈线性分布,也没有表现中间大、两端小的三角形分布或曲线,即在挡土墙的墙底和墙顶土压力接近于0、在挡土墙的中间土压力最大的分布规律,而是在距离挡土墙顶部1/3h以上(h为墙高),挡土墙面板后的土压力分布完全呈线性分布,与朗肯主动土压力理论相似;但是在距离挡土墙顶部1/3h以下位置,挡土墙面板后的土压力随着挡土墙高度的延伸,土压力基本保持不变,近似呈现一条竖线段。结果表明这种挡土墙的承栽能力得到明显加强。     

衡重式桩板挡墙上墙土压力模型试验研究

简要介绍了几何相似系数为7的衡重式桩板挡墙模型和多工况模型试验,着重分析了上墙在不同卸荷板尺寸和设置位置及有外荷载工况下对上墙土压力的分布问题。试验结果表明：①板埋深超过某一深度时,并不能有效改善上墙主动土压力的分布情况,反过来说明存在最佳埋深位置。②板宽对卸荷板上表面处的土压力影响较大,但对上墙土压力总体分布趋势没有影响。③填土荷载下,当卸荷板宽度和上墙高比值小于0.4时,上墙土压力接近于朗肯土压力分布;当宽高比大于1.3时,上墙土压力分布更接近于静止土压力。④工程设计时,上墙土压上墙土压力可按公式 计算     

三向FBG应变传感器及在隧道开挖模型试验中的应用研究

基于模型相似材料,研制了适用于模型试验的三向FBG(fiber Bragg grating,光纤光栅)应变传感器,克服了传统的光纤应变传感器力学干扰大等缺点,且简化了力学传递过程。采用有限元方法重点分析了胶体弹性模量对传感器力学传递特性的影响,试验中选择了弹性模量为300MPa的胶体,其应变传递系数为0.662,传感器的灵敏度为0.794pm -1。将该FBG应变传感器用于隧道开挖模型试验中,分别研究支护台阶法开挖、支护全断面开挖及无支护全断面开挖方式下的围岩应变分布状况。传感器监测结果表明,支护台阶法开挖围岩的稳定性较好。该试验为研究隧道不同开挖方式与支护方式提供了可靠的数据支撑。     

无连接挡板高填方路堤薄壁挡土墙土压力模型试验研究

提出了一种新型的互锚薄壁挡土墙，该挡土墙是在传统加筋土墙的基础上发展起来的。以钢筋为拉筋，两侧的挡土墙面板通过拉筋对称连接互锚。通过模型试验测试了该结构挡土墙面板后土压力的分布规律。挡土面板后土压力并不是呈线性分布，也没有表现中间大、两端小的三角形分布或曲线，即在挡土墙的墙底和墙顶土压力接近于 0、在挡土墙的中间土压力最大的分布规律，而是在距离挡土墙顶部 1／3h以上（ h为墙高），挡土墙面板后的土压力分布完全呈线性分布，与朗肯主动土压力理论相似；但是在距离挡土墙顶部 1／3h以下位置，挡土墙面板后的土压力随着挡土墙高度的延伸，土压力基本保持不变，近似呈现一条竖线段。结果表明这种挡土墙的承载能力得到明显加强。     

土压力传感器在硬土介质中的非线性响应分析

为掌握土压力传感器置于硬土介质中呈现的非线性响应特性,建立了传感器与土介质的相互作用模型,运用有限元分析了满足匹配误差稳定所需的传感器与土介质的模量比条件。进行了传感器的单体标定和级配碎石土介质标定试验,探讨了传感器非线性响应的主要影响因素。计算与试验表明,目前国内主流的双膜土压力传感器在量测硬土介质中的土压力时,由于模量偏小标定曲线非线性显著;土压力传感器单体标定曲线线性度较高且其模量基本稳定,表明土介质的模量变化是引起标定曲线非线性的主要因素;通过将传感器置于与使用环境相近的土介质中进行标定,并采用非线性修正可明显提高硬土介质中土压力量测的准确性。     

覆盖型岩溶土洞对地下水升降作用的响应及其塌陷演化过程研究

福建省岩溶塌陷地质灾害发育,其发育程度仅次于滑坡、崩塌地质灾害。为研究岩溶塌陷的演化过程,本文以福建省典型覆盖型岩溶塌陷为研究对象,现场采取了覆盖层土样,在自制的物理模型箱中布设光纤光栅应变传感器、孔隙水压力计、沉降计等监测仪器获取不同条件下覆盖层土体的应力-应变信息,分析了覆盖层土体的响应情况,研究了典型覆盖层岩溶塌陷的发展演化过程。研究结果表明：(1)第四系覆盖层孔隙水位升降作用下,土层的孔隙水压力值基本呈等幅变化,底层土体变形最弱,顶层土体变形最大,两者的应变差值最大可达5倍。水位升降对土洞周围土体的破坏较小,土洞尚未形成。(2)岩溶水水位反复升降的过程中,孔隙水压力的增减与渗流水位变化同步;同一水平面上越靠近溶洞的土体产生的应变越大,且土层越高,应变差值越大,顶层土体应变差值达2000με。土洞顶板变形在水动力作用与真空吸蚀作用下不断向上发展,当变形发展超过临界土洞高度40 cm时,形成地面塌陷。(3)典型覆盖型岩溶塌陷演化过程可划分为土洞发育-覆盖层内部塌陷-地表塌陷3个不同阶段。(4)闽西南岩溶土洞塌陷大多发生于山间盆地河谷两侧地下水强径流排泄区,覆盖层厚度较大,多为第四系...     

地震CT与FBG传感器技术在隧道结构诊断中的应用

针对飞鱼泽隧道的上行线二衬拱顶靠档墙处出现裂缝,经地震CT技术查清隧道上所覆盖岩体的工程地质结构结果表明,沿隧道轴向存在三个岩体破碎带,其中在小里程入口段,岩体完整性较差。在隧道病害治理和隧道健康监测中,经光纤Bragg光栅（FBG）传感器的监测结果表明,松散破碎岩体的地质情况得到了相应的加固。因此,地震CT和FBG两者的检测结论是相互印证的。     

土工离心模型试验在河道护岸工程中的应用

运用离心模型试验研究河道护岸工程,通过试验掌握挡土墙在完建期、运行期及水位骤降期工况下的工作性态,分析了解不同方案不同工况下档土墙上的土压力、墙后土体孔隙水压力的变化规律,地基沉降和墙变位、整体稳定性等岩土工程问题,再经过综合分析,可以使设计方案优化到最为经济合理。     

离心模型试验概述及其在煤矿开采中的应用探讨

离心模型试验由于其可以直观的模拟自重应力场, 在工程建设中起到越来越重要的作用。本文首先简单介绍离心模型的试验原理和特点、国内外离心模型试验的发展状况, 然后探讨其在煤矿开采方面的应用, 并运用离心模型模拟了煤层开采, 最后提出煤矿开采中离心模型试验存在的问题以及今后发展的方向。     

高压环境条件下注浆模型试验系统设计

注浆工程常常在高地层压力、高水压力的地质环境条件下进行(如煤矿堵水或注浆加固工程)。为了研究高压环境条件下注浆浆液的渗流扩散特征,作者研制了可形成5MPa以上高压环境的注浆试验系统。该试验系统由四个功能模块组成,并可分为四个设备子系统。该试验系统的核心设备高压注浆模型试验装置中应用压力传导管解决了高压罐体内部监测设计所遇到的尺寸效应、传感器防腐、高压密封等难题。     

土体触探静力加载试验的FLAC模拟模型选择

本文将触探静力加载试验作为轴对称问题处理,建立了两种不同FLAC轴对称模型,等荷载模型和等位移模型。研究表明,两种模型的FLAC模拟结果基本一致,一般条件下,应用简化的、运算速度快的等荷载模型可以满足试验要求。     

基于DOFS的水位变化下土质边坡模型稳定性试验研究

作为实现分布式监测技术(DOFS)的重要手段,光纤感测技术近年来得到了迅速的发展。这一技术在地质灾害和岩土工程监测领域有着巨大的应用潜力。本文基于布里渊光时域分析(BOTDA)和布喇格光栅(FBG)两种感测技术,设计了土质边坡稳定性分布式监测室内模型。通过模型试验,重点研究了水位变化作用下土质边坡内部应力分布以及边坡的破坏过程,根据FBG与BOTDA的应变数据,对土质边坡稳定性进行了评价,验证了BOTDA和FBG分布式光纤感测技术应用于土质边坡变形监测的可行性。研究成果对于光纤分布式感测技术的应用研发和在多场作用下的土质边坡稳定性分析具有重要的意义。     

预应力格构梁基底反力分布规律模型试验研究

针对现有格构梁内力计算方法中对梁底反力研究的不足,通过1:2比例尺的大型物理模型试验,分析研究了预应力格构梁基底反力的分布规律。分析结果表明:格构梁基底反力分布不均匀,横梁基底反力为结点大、跨中小; 竖梁基底反力为上部小、下部大,呈梯形分布,且随着坡顶加载量的增加,这种趋势越加明显; 预应力阶段各横梁基底反力相等,滑坡发展阶段各横梁基底反力呈上小下大梯形分布; 竖梁各跨土压力均值与对应横梁均值存在一定比例关系,其比例系数范围为0.4~0.6; 格构梁角结点基底反力最大,边结点次之,中结点最小,比例关系为2.15:1.15:1.00。     

国外离心模型试验技术在边坡工程中的应用现状与展望

首先简单介绍了国外离心模型试验技术的发展状况 ,然后探讨了其在边坡工程中的应用 ,特别是在暴雨、水库蓄水对边坡稳定性影响中的应用 ,最后提出了边坡工程中离心模型试验存在的问题以及今后发展的方向。     

天津地区海积软土的孔压模型建立及参数确定

确定土体的孔隙水压力是土力学中一个重要的研究问题。通过对天津市欠固结海积软土进行的大量试验，研究了孔隙水压力变化的主要特征。已有的孔压模型中孔压与应力应变的关系不唯一，在试验的基础上，提出了新的孔隙水压力模型，并确定了模型参数。