试析气动潜孔锤使用情况

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1、试析气动潜孔锤使用情况［论文关键词］岩土工程离心模型试验［论文摘要］随着我国岩土工程问题研究的不断拓展，新情况和新问题不断出现，使得采用室内试验和数值分析方法已不足以解决所有问题，这就使离心模型试验成为岩土工程试验领域的一种重要方法。本文介绍了土工离心模型试验的原理、方法，详细阐述了该技术在岩土工程中的应用，最后指出了该技术存在的问题。一、土工离心模型试验技术的原理1.土工离心模型试验技术的原理9在岩土工程中，土的自重引起的应力通常占支配地位，土的力学特性随应力水平而变化，常规小比例尺模型由于其自重产生的应力远低于原型，因此不能再现原

2、型的特性，解决这一问题的唯一途径就是提高模型的自重，使之与原型等效，基于这种思想，1869年法国人EPhilips首次提出了离心机做模型试验的设想。他根据弹性体平衡微分方程，推导出满足原型与模型之间具有相同性状的相似关系，在这些平衡中，当重力为主要因素时，他建议用离心机来增加模型的重力，以达到这种相似性。土工离心模型试验是将土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的离心加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工构筑物自重的损失。它比通常在静力(重力加速度)条件下的物理模拟更接近于实际。9土是一种非线性变形材料，它的性状受应力水平

3、的影响。当对土工构筑物进行物理模拟时，首要条件是保证模型的应力水平与原型相同。利用高速旋转的离心机，在模型上施加超过重力n倍的离心惯性力，补偿模型因缩尺n倍所造成的自重应力的损失，达到与原型相同的应力水平，这样就可以在模型中再现原状土工构筑物的性状。根据近代相对论的原理，重力与惯性力是等效的，而土的性质又不因加速度的变化而改变，因此，离心模拟技术对于以重力为主要荷载的土工构筑物来说就特别有效。2.离心模型试验的相似理论为了满足模型同原型的严格相似，模型试验必须在相似三定理的指导下进行。第一定理(正定理)：对于相似的现象，其相似指标为1，或

4、相似准则的数值相同。第二定理(n定理)：设一物理系统有n个物理量，其中有k个物理量的量纲是独立的，则它可表达为n-k个相似准则的函数关系。第三定理(逆定理)：对于同一类现象，如单值量相似，且由单值量组成的相似准则在数量上相等，则现象相似。二、土工离心模型试验技术在岩土工程中的应用1.土工离心模型试验技术在软土改良加固中的应用9在滨海地区的软土上建造建筑物时，由于其强度低、压缩性高，通常需要进行改良加固处理，因此加固方法的效果和机理也就成为岩土工作者最关注的课题之一。离心模型试验是研究软土地基改良加固后，在上部荷载作用下的稳定和变形性状

5、。当小比例尺模型放入离心机，让其承受n倍重力加速度的离心加速度惯性力场作用时，模型与原型在对应点的应力相同，与应力水平密切相关的土的特性得到反映，原型的性状能在ng模型中再现，从而可以利用它模拟各种条件或原型真实条件开展各种研究和预测。更具现实意义的是根据固结理论，达到某一固结度，超静孔隙水压力消散所需的时间与排水距离的平方成正比，所以模型所需的消散时间缩短为原型的1/n。对一般软土来说，其透水性很小，土层中超静孔压产生后，往往需几年或几十年才能完全消散。如果用离心模型试验研究固结现象，这一过程往往在几十个小时甚至更短的时间就能完成，所以离心模

6、型试验技术可以很方便的用来研究和预测软基领域的现象和问题。2.挡土结构9很多研究人员成功地利用离心模型来研究土和挡土结构的相互作用，对其性状有了新的理解。例如，Bolton认为加筋土挡土墙的状态不符合通常大家接受的概念，应按照拉锚钢板桩分析；Lyndon和Pearson对于砂基土的悬臂挡土墙试验的结果表明主动土压力相当于Rankine的土压力分布，而被动土压力则与Rowe的拉锚板桩墙的观察结果相似。这些试验研究成果，对人们认识挡土结构的变形和破坏机理提供了有益的帮助。3.动力工程利用离心模拟技术研究动力对工程的作用和影响已日益受到人们的

7、重视。例如缩小n倍的爆破模型在ng运转下爆破，其质量和能量将扩大n3倍。这样就可以在实验室模拟原子弹爆破对土体的力学效应；利用带有振动模拟设备和测试的离心机，可以对地震等地面运动进行模型试验研究，这也是目前土工离心模型试验研究的一个热点。4.堤坝和边坡9我国虽然开展离心试验工作稍晚，但在坝工方面也取得了良好的成果，特别是对高土石坝的试验研究，像90m高的西北口混凝土面板堆石坝，151m高的小浪底斜墙堆石坝和186m高的瀑布沟心墙堆石坝，都通过模型试验了解了在施工期、运行期和水位骤降的情况下的性状。其中小浪底和瀑布沟这两座高坝均处于70m厚的

8、覆盖层上地质条件极为复杂。在三峡工程中，利用模型试验技术对高90m(其中水下60m)的三峡围堰工程堰体位移和防渗墙的工作特性进行了试验研究，同时还进行