礦業(yè)與地下工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心

樁基靜載實(shí)驗(yàn)?zāi)M

樁基靜載實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用在工程上對(duì)樁基承載力檢測(cè)的一項(xiàng)技術(shù)。在確定單樁極限承載力方面，它是較為準(zhǔn)確、可靠的檢驗(yàn)方法。作為判定某種動(dòng)載檢驗(yàn)方法是否成熟，均以靜載實(shí)驗(yàn)成果的對(duì)比誤差大小為依據(jù)，因此，每種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理規(guī)范都把單樁靜載實(shí)驗(yàn)列入首要位置。

為保證樁基靜載實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性與安全性，該實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、操作人員、設(shè)備均有較高要求，如操作不規(guī)范、流程不清晰，則會(huì)有安全隱患，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性無(wú)法保證。該實(shí)驗(yàn)采用樁基靜載測(cè)試系統(tǒng)的虛擬仿真，讓學(xué)生熟悉加載系統(tǒng)（反力裝置）的構(gòu)造、測(cè)試原理和測(cè)試流程，理解樁的破壞模式，為更好地理解與掌握單樁的豎向抗壓承載力提供支持與幫助。

土的不固結(jié)不排水三軸剪切壓縮實(shí)驗(yàn)UU

土的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法。三軸剪切實(shí)驗(yàn)是試樣在三向應(yīng)力狀態(tài)下，測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)的一種剪切實(shí)驗(yàn)方法。通常采用3~4個(gè)圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍巖下，施加軸向壓力進(jìn)行剪切，直至破壞，然后根據(jù)極限應(yīng)力圓包絡(luò)線，求得土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

土的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)是土樣處于三向應(yīng)力狀態(tài)下，測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)的一種實(shí)驗(yàn)方法。土的不固結(jié)不排水三軸剪切壓縮實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)稱UU實(shí)驗(yàn)，是土樣在施加周圍壓力和隨后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中都不允許排水，這樣從開始加壓直至試樣剪壞，土中的含水量始終保持不變，孔隙水壓力也不可能消散，可以測(cè)得土體的總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)cu、φu。

土的固結(jié)不排水三軸剪切壓縮實(shí)驗(yàn)CU

土的固結(jié)不排水三軸剪切壓縮實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)稱CU實(shí)驗(yàn)。首先使試樣在某一周圍壓力下充分排水，待固結(jié)穩(wěn)定后關(guān)閉排水閥門，然后再施加偏應(yīng)力，使試樣在不排水的條件下剪切破壞。由于不排水，試樣在剪切過程中沒有任何體積變形，可以測(cè)得土體的總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)ccu、φcu和有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c＇、φ＇。

土的固結(jié)排水三軸剪切壓縮實(shí)驗(yàn)CD

三軸壓縮實(shí)驗(yàn)是測(cè)定土抗剪強(qiáng)度的一種較為完善的方法。是測(cè)定土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（壓縮性）和強(qiáng)度的一種常用的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法。固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)稱排水實(shí)驗(yàn)：試樣在施加周圍壓力時(shí)允許排水固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后，再在排水條件下施加豎向壓力至試件剪切破壞。該實(shí)驗(yàn)要求操作人員對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有較高的熟悉程度，如操作不規(guī)范、流程不清晰，容易損毀實(shí)驗(yàn)設(shè)備，且無(wú)法得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)采用土的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)土的固結(jié)排水剪切實(shí)驗(yàn)（CD），讓學(xué)生熟悉土的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)儀的構(gòu)造，掌握土的固結(jié)排水剪切實(shí)驗(yàn)（CD）的實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)流程，為更好地理解與掌握土的抗剪強(qiáng)度提供支持與幫助。

土的室內(nèi)剪切實(shí)驗(yàn)

土的破壞都是剪切破壞，土的抗剪強(qiáng)度是土在外力作用下，其一部分土體對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)時(shí)所具有的抵抗剪切的極限強(qiáng)度。土體的一部分對(duì)于另一部分移動(dòng)時(shí)，便認(rèn)為該點(diǎn)發(fā)生了剪切破壞。無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力成正比；粘性土的抗剪強(qiáng)度除和法向應(yīng)力有關(guān)外，還決定于土的粘聚力。土的摩擦角φ、粘聚力c是土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定等強(qiáng)度計(jì)算必不可少的指標(biāo)。

現(xiàn)場(chǎng)巖石剪切實(shí)驗(yàn)

巖石抗剪強(qiáng)度是巖石力學(xué)中需要研究的較重要特征之一，巖石的抗剪強(qiáng)度參數(shù)可以用凝聚力c和內(nèi)摩擦角φ來表示?，F(xiàn)場(chǎng)巖體剪切實(shí)驗(yàn)主要是指巖體直剪實(shí)驗(yàn)。巖體直剪實(shí)驗(yàn)是對(duì)同一類型巖體的一組試體，在不同法向荷載下進(jìn)行剪切，根據(jù)庫(kù)倫強(qiáng)度條件確實(shí)巖體本身的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

土壓平衡盾構(gòu)施工模擬

在地鐵區(qū)間施工中，采用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)是首選?，F(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)使用較多的是土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，上述兩種方法僅開挖面的方法和排渣方法有所不同。土壓平衡盾構(gòu)施工模擬是在虛擬平臺(tái)上模擬土壓平衡盾構(gòu)施工的全過程。

鉆爆法施工模擬

鉆爆法是使用較普遍的巖石隧道開挖方法。通常是在自由面條件下的巖石爆破，其關(guān)鍵技術(shù)就是掏槽，其次是周邊孔的光面爆破。該仿真實(shí)驗(yàn)在虛擬平臺(tái)上完成了隧道爆破的整個(gè)程序，包括施工后的隧道支護(hù)等工序。

泥水平衡盾構(gòu)施工模擬

泥水平衡式盾構(gòu)是在機(jī)械式盾構(gòu)的刀盤的后側(cè)，設(shè)置一道封閉隔板，隔板與刀盤間的空間定名為泥水倉(cāng)。把水、粘土及其添加劑混合制成的泥水，經(jīng)輸送管道壓入泥水倉(cāng)，待泥水充滿整個(gè)泥水倉(cāng)，并具有一定壓力，形成泥水壓力室。通過泥水的加壓作用和壓力保持機(jī)構(gòu)，能夠維持開挖工作面的穩(wěn)定。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來的土砂經(jīng)攪拌裝置攪拌后形成高濃度泥水，用流體輸送方式送到地面泥水分離系統(tǒng)，將碴土、水分離后重新送回泥水倉(cāng)，這就是泥水加壓平衡式盾構(gòu)法的主要特征。因?yàn)槭悄嗨畨毫κ咕蛳髅娣€(wěn)定平衡的，故得名泥水加壓平衡盾構(gòu)，簡(jiǎn)稱泥水盾構(gòu)。 泥水平衡盾構(gòu)施工模擬在虛擬平臺(tái)上模擬泥水平衡盾構(gòu)施工的全過程，并以中鐵隧道局承建的京沈高鐵北京段地下地質(zhì)條件隧道采用該施工方法的全過程模擬，以及施工后地面及其周圍建筑物安全穩(wěn)定情況。

地鐵車站系統(tǒng)模擬

地鐵車站是地下鐵路重要的人員進(jìn)出設(shè)施，主要包括站廳層、站臺(tái)層以及其他附屬設(shè)施。通過該系統(tǒng)可以真實(shí)模擬乘客從地鐵車站的入站到出站的整個(gè)過程，包括車站結(jié)構(gòu)、如何適應(yīng)附屬設(shè)施以及安全防范措施。 地鐵車站系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是地下工程施工、城市地下空間設(shè)計(jì)與規(guī)劃等本科專業(yè)課的重要實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真虛擬技術(shù)，在虛擬平臺(tái)上完成地下車站的各個(gè)組成部分。學(xué)生在計(jì)算機(jī)上通過該模擬實(shí)驗(yàn)掌握地下車站系統(tǒng)的類型、功能、結(jié)構(gòu)等 。

1.【開始實(shí)驗(yàn)】，點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭x擇頁(yè)。

2.【模式選擇】，實(shí)驗(yàn)共分為學(xué)習(xí)模式與考核模式。

3.【學(xué)習(xí)模式】→【實(shí)驗(yàn)類型】實(shí)驗(yàn)類型選擇。點(diǎn)擊選擇后進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)。

4.【學(xué)習(xí)模式】→【實(shí)驗(yàn)類型】→【原狀土（硬土）】，根據(jù)上方提示語(yǔ)與高亮提示完成實(shí)驗(yàn)步驟欄的步驟操作，點(diǎn)擊場(chǎng)景中高亮工具，工具自動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)操作，直到下一步驟所需實(shí)驗(yàn)工具高亮視為該步驟結(jié)束。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，選擇重新實(shí)驗(yàn)或者回到實(shí)驗(yàn)類型選擇頁(yè)。

6.【學(xué)習(xí)模式】→【原狀土（軟土）】，根據(jù)上方提示語(yǔ)與高亮提示完成實(shí)驗(yàn)步驟欄的步驟操作，點(diǎn)擊場(chǎng)景中高亮物體，完成實(shí)驗(yàn)操作。

7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，選擇重新實(shí)驗(yàn)或者回到首頁(yè)。

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8.【學(xué)習(xí)模式】→【擾動(dòng)土】，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)后，自動(dòng)播放擾動(dòng)土過程動(dòng)畫，動(dòng)畫結(jié)束，點(diǎn)擊確定返回選項(xiàng)頁(yè)。

9.【學(xué)習(xí)模式】→【沙土】，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)后彈出彈框，點(diǎn)擊確認(rèn)后返回選項(xiàng)頁(yè)。

10.【考核模式】，實(shí)驗(yàn)列表內(nèi)容相同，考核模式無(wú)提示語(yǔ)與工具高亮顯示。根據(jù)學(xué)習(xí)模式學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考核模式會(huì)根據(jù)你的完成實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間，進(jìn)行打分。

11.【成績(jī)上傳】，考核模式實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)自動(dòng)上傳到平臺(tái)。

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1.【開始實(shí)驗(yàn)】，點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)按鈕進(jìn)入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭x擇頁(yè)。

2.【模式選擇】，實(shí)驗(yàn)共分為學(xué)習(xí)模式與考核模式。

3.【學(xué)習(xí)模式】進(jìn)入學(xué)習(xí)模式后，根據(jù)上方提示語(yǔ)與實(shí)驗(yàn)工具高亮提示完成實(shí)驗(yàn)步驟欄的步驟操作，點(diǎn)擊場(chǎng)景中高亮工具，工具自動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)操作，直到下一步驟所需實(shí)驗(yàn)工具高亮視為該步驟結(jié)束。

4.【學(xué)習(xí)模式】→【完成實(shí)驗(yàn)】，選擇回到首頁(yè)進(jìn)行考核模式選擇。

5.【考核模式】，無(wú)提示語(yǔ)與物體高亮提示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟與學(xué)習(xí)模式學(xué)習(xí)步驟要求完成實(shí)驗(yàn)。根據(jù)學(xué)習(xí)模式學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考核模式會(huì)根據(jù)你完成實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)行打分。

6.【成績(jī)上傳】，考核模式實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)自動(dòng)上傳到平臺(tái)。

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1.【開始試驗(yàn)】點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)進(jìn)入模式選擇頁(yè)。

2.【模式選擇】實(shí)驗(yàn)共分為學(xué)習(xí)模式與考核模式。

3.【學(xué)習(xí)模式】根據(jù)上方提示語(yǔ)與左側(cè)步驟提示，選擇右側(cè)工具欄中的工具，拖動(dòng)到中間的“選擇裝備”上。點(diǎn)擊確定，觸發(fā)動(dòng)畫。

步驟3(2張)

4.【學(xué)習(xí)模式】→【鉆孔灌注】實(shí)驗(yàn)觸發(fā)后場(chǎng)景中會(huì)有步驟需點(diǎn)擊高亮提示才可進(jìn)行下一步。

步驟4(3張)

5.【學(xué)習(xí)模式】→【樁基靜載】點(diǎn)擊確認(rèn)進(jìn)人樁基靜載搭建實(shí)驗(yàn)。

6.根據(jù)實(shí)驗(yàn)中高亮提示，點(diǎn)擊高亮部位進(jìn)行搭建。

步驟6(2張)

7.搭建完成后結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

8.【考核模式】考核模式無(wú)提示語(yǔ)，根根據(jù)學(xué)習(xí)模式學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考核模式會(huì)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)行打分。

9.【成績(jī)上傳】考核模式實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)自動(dòng)上傳到平臺(tái)。

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1.【開始實(shí)驗(yàn)】點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)按鈕進(jìn)入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭x擇頁(yè)。

2.【模式選擇】實(shí)驗(yàn)共分為學(xué)習(xí)模式與考核模式。

3.【學(xué)習(xí)模式】根據(jù)左下角提示，選擇實(shí)驗(yàn)工具欄中的工具模型，拖動(dòng)到場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)的部位。

4.【實(shí)驗(yàn)裝置】點(diǎn)擊右上角實(shí)驗(yàn)裝置按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)裝置介紹也，按住鼠標(biāo)左鍵可旋轉(zhuǎn)模型，點(diǎn)擊到工具部位會(huì)提示該部位名稱。點(diǎn)擊返回按鈕重新回到進(jìn)行中的實(shí)驗(yàn)。

5.【實(shí)驗(yàn)提示】實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)彈出提示彈框，彈框內(nèi)容為該步驟相關(guān)知識(shí)總結(jié)。

6.【操作提示】點(diǎn)擊右上角操作提示，提示內(nèi)容為計(jì)算機(jī)外設(shè)操控指南，點(diǎn)擊確認(rèn)，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

7.【實(shí)驗(yàn)說明】點(diǎn)擊右上角實(shí)驗(yàn)說明按鈕，彈出彈框，彈框內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)背景，點(diǎn)擊關(guān)閉后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

8.【考核模式】考核模式無(wú)提示語(yǔ)，根根據(jù)學(xué)習(xí)模式學(xué)習(xí)到的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考核模式會(huì)根據(jù)你完成實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)行打分。

9.【成績(jī)上傳】考核模式實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)自動(dòng)上傳到平臺(tái)。

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