土石壩橫向裂縫的土工離心機(jī)模型試驗(yàn)研究

通過無處理軟土路基和攪拌樁復(fù)合地基的土工離心模型試驗(yàn),探討了路基沉降與時間的關(guān)系、攪拌樁對路基沉降控制的效果以及樁頂、樁底、樁側(cè)不同深度處的應(yīng)力分布和不同深度處的樁身應(yīng)變,對京滬高速鐵路路基處理措施的選擇和復(fù)合地基的理論計算有一定的指導(dǎo)意義。

利用文獻(xiàn)中已有公式計算土工離心機(jī)的風(fēng)阻功率時,一直存在計算值比實(shí)際值偏小的情況。該文將機(jī)室中隨流空氣作用在旋臂上的力矩分為迎風(fēng)面、順風(fēng)面和背風(fēng)面力矩,從旋臂和隨流空氣的力矩平衡條件出發(fā),導(dǎo)出了電機(jī)輸出總機(jī)械能向熱能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,找出了以前計算值偏小的原因,建立了密閉機(jī)室型土工離心機(jī)的新的隨流比方程和風(fēng)阻功率公式。采用不同公式計算了一臺已建成的密閉機(jī)室型土工離心機(jī)的風(fēng)阻功率,將計算數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,表明新建立的公式避免了以前計算公式中的不足,能夠大幅度提高風(fēng)阻功率的計算精度。

為解釋橫向載荷作用下剛性樁的失穩(wěn)機(jī)理,針對樁頭自由的剛性樁做了一系列橫向加載試驗(yàn)。基礎(chǔ)土為粉質(zhì)粘土,含水量介于9.85％～13.85％之間。由載荷-位移全過程曲線發(fā)現(xiàn),剛性樁在橫向載荷達(dá)到一定值時會失穩(wěn);由試驗(yàn)錄像及土體剖面發(fā)現(xiàn),由于土體的軟化破壞,在樁后土體內(nèi)會出現(xiàn)貫穿的局部破壞并形成一楔體,同時在土面伴隨一不完全的橢圓形鼓包及一條平行于加載方向的拉伸裂縫,而在樁前土中,由于樁的擠壓會形成一條侵徹溝。分析認(rèn)為,對大位移剛性樁樁后土體的破壞是樁失穩(wěn)的根本原因。

根據(jù)工程實(shí)際需要,提出橫向分段施工預(yù)應(yīng)力混凝土斜箱梁結(jié)構(gòu)的施工方式,并對此施工方式的箱梁橋和整體澆筑的箱梁橋進(jìn)行模型試驗(yàn)研究與有限元計算。通過各種工況的試驗(yàn)加載,及對實(shí)測得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)(撓度和應(yīng)變)數(shù)理統(tǒng)計、圖表分析比較和相應(yīng)的有限元分析,定量比較了兩者的受力性能差異,即混凝土開裂前,橫向分段施工預(yù)應(yīng)力混凝土斜箱梁的撓度比整體澆筑斜箱梁的撓度約大5.3%,縱向應(yīng)變比整體澆筑斜箱梁的縱向應(yīng)變大13.5%,濕接縫的縱向應(yīng)變是整體澆筑施工斜箱梁的縱向應(yīng)變的59%。橫向分段施工預(yù)應(yīng)力混凝土斜箱梁截面上存在著預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力重分布,此重分布應(yīng)力對濕接縫的混凝土受拉變形產(chǎn)生了抑制作用,且現(xiàn)有的有限元通用程序尚無法計算此應(yīng)力重分布值的大小。

以邊坡高度12m,坡度為1∶0.75,共鋪設(shè)土工格室20層,層厚為0.6m的某二級公路為原型路堤,設(shè)計和制作了9組土工格室加筋和1組未加土工格室邊坡相似模型,對土工格室加筋邊坡變形和破壞力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了離心模型試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)加載過程中,采用位移傳感器測量坡頂?shù)淖冃?通過攝影照相記錄邊坡破壞全過程。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),土工格室加筋邊坡破壞過程可劃分為變形、開裂、局部剪切塑性變形和破壞四個階段。土工格室加筋邊坡的破壞模式表現(xiàn)為加筋區(qū)的整體破壞,并與未加筋區(qū)有明顯的分界線。加大格室高度與層厚比和提高格室長度與坡高之比有利于增加邊坡的穩(wěn)定性,但存在一個臨界值。填料強(qiáng)度對土工格室加筋邊坡的影響十分突出,邊坡坡度對其穩(wěn)定性的影響則不大。

通過離心模型試驗(yàn)揭示了土工格室柔性橋臺的變形特性,即未加筋橋臺產(chǎn)生的位移明顯大于土工格室柔性橋臺產(chǎn)生的位移;同時,未加筋橋臺產(chǎn)生整體滑移,而土工格室柔性橋臺因微裂縫的阻斷和錯位,臺背未見破壞。還分析了土工格室的加筋機(jī)理,即土工格室在土體中產(chǎn)生的\"緊箍\"和\"網(wǎng)兜\"作用,有效減少了橋臺的側(cè)向位移,抑制了豎向裂縫的產(chǎn)生并阻斷其擴(kuò)大和貫通,大幅提高了土工格室柔性橋臺的穩(wěn)定性。

土工離心模型試驗(yàn)因能再現(xiàn)自重應(yīng)力場以及與自重有關(guān)的變形過程,直觀揭示變形破壞機(jī)理,并能為其他分析方法提供真實(shí)可靠的參數(shù)依據(jù),而得到越來越廣泛的應(yīng)用。利用成都理工大學(xué)建成的tlj-500型土工離心機(jī)開展了土工離心模型教學(xué)實(shí)驗(yàn),在縮尺小模型中再現(xiàn)大規(guī)模地質(zhì)原型的變形過程,能有效引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生宏觀把握巖土體變形的分期配套特性的能力,是一種有效的專業(yè)教學(xué)手段。

結(jié)合正在施工的,采用砂卵石作壩殼料某水電站這一項目,通過系統(tǒng)的土工試驗(yàn),對該砂卵石填筑料的級配、壓實(shí)、滲透和強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究;并通過理論分析和工程類比,對砂卵石作壩殼堆石料時的工程特性作出了評價.經(jīng)綜合評價,該砂卵石料為工程特性良好的壩殼填筑料,對類似的工程實(shí)踐具有重要參考意義.

小尺寸物理模型試驗(yàn)是巖土力學(xué)與巖土工程研究的重要手段。常規(guī)小比尺模型由于其自重產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)低于原型,以及原型材料明顯的非線性,因而不能再現(xiàn)原型的特性。解決這一問題的唯一途徑是提高模型的自重,使之與原型等效。提高模型的自重應(yīng)力水平、增大材料自重的最簡便的方法就是用離心機(jī)。本文在總結(jié)回顧大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,根據(jù)離心模型試驗(yàn)技術(shù)的研究深度和應(yīng)用范圍,將我國土工離心模型試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展歷史分為3個階段,并分別闡述了各階段土工離心模型試驗(yàn)技術(shù)在我國的應(yīng)用類型及研究狀況,介紹了試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集等幾個方面的發(fā)展歷程。最后,總結(jié)指出了目前離心模型試驗(yàn)技術(shù)研究存在的問題,并對今后的研究和工作做了展望。

總結(jié)了土工動力離心模型試驗(yàn)在邊坡的地震響應(yīng)、動力破壞機(jī)理、液化大變形和土與結(jié)構(gòu)物動力相互作用等研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀,提出了目前邊坡動力模型試驗(yàn)中存在的問題,以及今后的發(fā)展方向。

在總結(jié)回顧大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,介紹了土工離心模型試驗(yàn)的原理、方法,較詳細(xì)地闡述了該技術(shù)在工程中的應(yīng)用,最后指出了土工離心模型試驗(yàn)技術(shù)存在的問題,并闡明其發(fā)展方向。

為進(jìn)一步了解土工格柵加筋土石壩的變化特性,對土工格柵和堆石料接觸面特性進(jìn)行了拉拔試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)接觸面上的剪應(yīng)力較大,且隨上覆壓力的增加而增加；試驗(yàn)拉拔位移主要為土工格柵的伸長量,接觸面上的相對位移較小,因此加筋土石壩數(shù)值模擬應(yīng)設(shè)置土工格柵和堆石料接觸面變形協(xié)調(diào),并將試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于加筋土石壩的數(shù)值模擬中,分析了土石壩加筋前后應(yīng)力變形特性和動力響應(yīng)的變化規(guī)律。結(jié)果表明,加筋對土石壩變形的抑制效果主要體現(xiàn)在地震工況下；加筋后壩體的地震永久變形有所減小,加筋對順河向的地震永久變形抑制效果大于震陷；加筋后順河向永久變形指向下游,最大震陷位于壩頂。

為了分析土工袋擋墻的地震動力響應(yīng)特征,研制一個疊層剪切模型箱,借此開展土工袋擋墻大型振動臺模型試驗(yàn)。結(jié)果表明:土工袋擋墻作為一種新型的柔性擋土墻型式,在地震過程中依靠自身變形耗散了大量能量,加速度放大系數(shù)隨墻高的升高而增大,而隨輸入地震動峰值加速度的增大而有減小的趨勢；土工袋擋墻與墻后填土具有相近的基頻與類似的頻譜特征,墻體與填土變形基本協(xié)調(diào),整個結(jié)構(gòu)的基頻隨著輸入地震動峰值加速度的增大與經(jīng)受的振動次數(shù)增加逐漸減小；土工袋擋墻墻–土間峰值動土壓力隨著輸入地震動峰值加速度的增大呈增大趨勢,沿墻高分布近似為\"s\"型(或稱為\"雙峰型\")；經(jīng)受多次振動后土工袋擋墻的累計殘余水平位移較小,在0.6g的輸入地震動作用下,最大累計位移僅為墻高的0.29%,表明土工袋擋墻具有良好的抗震性能。

為研究土工袋柔性擋墻在頂部豎向荷載作用下的擋墻變位模式及土壓力系數(shù)分布情況,進(jìn)行了袋裝鋁棒土工袋柔性擋墻二維模型試驗(yàn),分析了不同豎向荷載作用下土壓力系數(shù)沿墻高的分布規(guī)律.結(jié)果表明:土工袋擋墻位移從墻內(nèi)到墻外逐漸減小,擋墻表面累積水平位移呈\"上大下小\"分布；土工袋擋墻破壞時,滑裂面呈\"階梯狀\

海上風(fēng)機(jī)筒型基礎(chǔ)黏土地基離心模型試驗(yàn)研究——在海洋工程基礎(chǔ)設(shè)計中，筒型基礎(chǔ)得到越來越廣泛的應(yīng)用。多為飽和淤泥質(zhì)土的海洋工程地基受力環(huán)境復(fù)雜，利用離心機(jī)用較小模型可再現(xiàn)原型應(yīng)力的特點(diǎn)，采用清華大學(xué)50g·t離心機(jī)對飽和淤泥質(zhì)土地基上筒型基礎(chǔ)模型進(jìn)...

土石壩的裂縫控制——介紹土石壩產(chǎn)生裂縫類型和成因、裂縫的防治及裂縫處理措施?！　?/p>

復(fù)合襯墊系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于垃圾衛(wèi)生填埋場,是防止?jié)B瀝液污染物滲漏擴(kuò)散的重要屏障。在垃圾重力及沉降作用下易造成斜坡上復(fù)合襯墊系統(tǒng)拉伸破壞或沿其界面產(chǎn)生滑移而失穩(wěn)。目前,由于缺乏對復(fù)合襯墊系統(tǒng)內(nèi)部剪力傳遞機(jī)理的認(rèn)識,仍難完全解決以上兩大巖土工程問題。因此,設(shè)計并采用復(fù)合襯墊系統(tǒng)大型斜坡模型試驗(yàn)裝置開展了其內(nèi)部剪力傳遞機(jī)理的研究。該裝置通過砂袋加載模擬填埋過程,采用手拉葫蘆為核心的滑移控制系統(tǒng)再現(xiàn)了土工膜/土工織物界面的漸進(jìn)累積破壞過程。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)外部剪力小于峰值強(qiáng)度時,界面不會進(jìn)入殘余狀態(tài),上覆的土工合成材料錨固端的拉力也非常小;但當(dāng)外部剪力超過界面峰值強(qiáng)度時,界面就會逐漸進(jìn)入殘余狀態(tài),并最終達(dá)到殘余強(qiáng)度。同時,薄弱界面上覆的土工合成材料錨固端的拉力也顯著增加,嚴(yán)重時甚至被完全拉斷。

以達(dá)成鐵路擴(kuò)能改造工程新建段某工點(diǎn)為原型,設(shè)計5組基于水泥土攪拌法地基處理方案的室內(nèi)土工離心模型試驗(yàn),分析在路堤荷載作用下水泥土攪拌法不同布樁方式對斜坡軟弱土地基的加固效果和對樁土荷載分擔(dān)及加筋墊層筋帶拉力的影響規(guī)律。分析表明:斜坡軟弱土地基在構(gòu)造上存在的不均勻性對路堤基底壓力分布和樁土荷載分擔(dān)等力學(xué)響應(yīng)有明顯影響,并隨下坡一側(cè)軟弱土層厚度的增加會產(chǎn)生一定的卸載效應(yīng)和樁土間壓力調(diào)整加劇的現(xiàn)象;采用\"上疏下密\"不等間距的布樁模式,可調(diào)整樁土壓力的分布,更好地適應(yīng)地基軟弱土層厚度的變化,提高地基加固的均勻性;加筋墊層筋帶拉力受路堤荷載、軟弱土層厚度和樁布置間距等因素的共同影響,分布形態(tài)表現(xiàn)出明顯的非對稱特點(diǎn),最大值出現(xiàn)部位與斜坡軟弱土地基可能產(chǎn)生的變形破壞位置有很好的一致性。

土石壩瀝青混凝土心墻底部接頭的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究——瀝青混凝土心墻底部與防滲墻的接頭是整個心墻防滲體系的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位，其性能影響心墻的安全運(yùn)行和防滲效果。本文針對瀝青混凝土心墻底部接頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗(yàn)研究，提出試驗(yàn)方法、研制相應(yīng)試驗(yàn)裝置。結(jié)合實(shí)...

i 摘要 離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物 中各組分的機(jī)械。 離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐?兩種密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它 也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速 管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固 體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對固體顆粒 按密度或粒度進(jìn)行分級。 離心機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理 和船舶等部門。 中國古代，人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉(zhuǎn) 甩動陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜，這就是離心分離原理的早期 應(yīng)用。 工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲，比如19世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用 的三足式離心機(jī)，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。這些最 早的離心機(jī)

在軟土地基上修筑路堤需要兼顧承載力和變形兩方面的要求。針對山區(qū)溝谷軟基的特點(diǎn),采用了夯實(shí)水泥土樁與土工格柵聯(lián)合加固的方法,是一種創(chuàng)新,選擇合適的試驗(yàn)手段來研究該種型式的復(fù)合地基對于工程設(shè)計和施工具有重要意義。通過離心模型試驗(yàn),模擬夯實(shí)水泥土樁聯(lián)合土工格柵復(fù)合地基上路堤的填筑進(jìn)程,水泥土樁采用石膏柱模擬,土工格柵采用預(yù)拉伸加筋格網(wǎng)模擬,試驗(yàn)得出了該種復(fù)合地基的工程特性。夯實(shí)水泥土樁具有較好的加固基礎(chǔ)作用,格柵的主要作用是均衡上部荷載和減小差異沉降,采用夯實(shí)水泥土樁聯(lián)合土工格柵的復(fù)合地基形式可以滿足溝谷軟基的沉降控制要求,其最終結(jié)論可以為設(shè)計和施工提供參考。

以西南地區(qū)某機(jī)場為工程背景,用離心模型試驗(yàn)研究高填方地基的沉降變形特征。試驗(yàn)結(jié)果表明,高填方地基填筑體的沉降變形特征為\"沉降小,壓實(shí)快\