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将对流-扩散试验装置置于土工离心机中,以50g离心加速度运行12 h,研究了黏土-膨润土混合土样中Cl-的迁移扩散,使用解析解对试验结果进行拟合确定相关参数,分析了试验的相似条件,使用商用软件对离心试验原型进行模拟,与试验结果进行比较,探讨了离心机用于溶质迁移分析的比尺效应,最后通过数值分析研究了试验的黏土-膨润土屏障用于老垃圾填埋场防渗帷幕补强的效果。结果表明,土工离心机试验中,按实际出流量计算的实际孔隙水流速小于临界流速,两试样中的佩克莱数（Pe数）小于临界Pe数,机械弥散的作用可以忽略,试验满足扩散的相似定律;离心机试验所模拟的2.5 m厚衬垫原型,在水头5 m和10 m作用下3.42 a后均未被击穿;常重力下试验土样的渗透系数为8.5×10-8 cm/s,有效扩散系数为7.82×10-7 cm2/s,对试验原型进行的数值模拟表明,n倍重力加速度下,土工离心机可以 尺寸的试样实现对原型的模拟,同时将对流和扩散作用下的溶质迁移时间缩短至原型的 ;试验的黏土-膨润土屏障用于老垃圾填埋场防渗补强,可显著减缓溶质迁移,防渗补强后可满足渗滤液迁移扩散的控制要求。 相似文献
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离心实验模拟以其可以获得与原型一致的应力水平并且能够大大缩短原型历时而被应用于污染物迁移实验研究。在离心相似理论及离心实验模拟的相似基础上,重点回顾了离心机在饱和带水分、非饱和带水分、保守性溶质、NAPLs、重金属、核素迁移以及污染场地修复方面的实验应用。最后讨论了离心模拟中土壤预制和加速度选择的问题,并简单介绍了离心监测方法。可以得出结论:离心机能够成功用于各类物质迁移的实验研究中,离心实验模拟能够为理论和数值等分析方法快速提供真实可靠的参数依据,但离心实验的理论基础和监测方法需要进一步完善,此外也应积极开展更接近实际情况下的离心实验模拟研究。 相似文献
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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。 相似文献
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为了在离心机试验中模拟降雨引起的滑坡,设计和使用了一套降雨模拟系统。这套系统的构成主要是针对离心试验的特殊要求进行设计的。所采用的特殊技术可以均匀分配雨水,将雨滴的尺寸效益和科氏加速度引起的雨滴偏移最小化,实现了不同强度和历时的降雨模拟。通过一个降雨条件下砂土边坡的离心模型试验,成功应用了该套降雨模拟系统,研究了边坡中的降雨入渗过程。 相似文献
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《岩土力学》2020,(5)
强震后隧道震害调查表明,隧道洞口段的震害破坏尤其严重,需进一步加强隧道洞口段边坡动力响应方面的研究。以汶川地震灾区典型隧道洞口边坡为例,通过大型离心振动台试验,研究隧道洞口段边坡在强震作用下的动力响应特征及规律。试验研究表明:(1)在边坡坡面和坡内的加速度放大均具有显著的高程效应;隧道拱顶的加速度放大系数大于隧道其他部位;越靠近隧道洞口的加速度放大效应越明显。(2)不同振幅下坡体的加速度放大效应均十分显著,并且低振幅下的加速度响应大于高振幅下的加速度响应。(3)在维持0.25g振动加速度下不同离心荷载等级下的坡体加速度放大系数均大于2.0;但随着离心荷载的增大,加速度放大系数增长很小。(4)随着边坡高程的增大,动土压力总体呈线性降低,在相对高程为0.48时(即隧道拱顶),其动土压力响应系数最大。研究成果能为强震区隧道洞口段的抗减震设计和相关研究提供借鉴。 相似文献
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水平多向荷载下桩-土相互作用初探 总被引：1，自引：0，他引：1
利用香港科技大学离心机双向振动台,进行了群桩基础模型的水平单向和双向振动试验;振动过程中的桩身弯矩响应表明,群桩基础在单向振动中表现出的对称性在双向振动下不复存在;并进行了桩-土相互作用的颗粒流数值模拟,初步探寻了试验观测到的“垂向加载效应”的产生机制;同时通过简单的推导,指出了当前桩-土相互作用分析方法的局限性。在试验、数值和理论分析方面对水平多向荷载下的桩-土相互作用进行了初步研究,为今后的进一步研究提供了重要参考。 相似文献
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大型高陡危岩崩塌初始失稳过程短暂,难以在现场进行及时观测并获取有效数据,为此引入离心模型试验。以重庆甑子岩陡崖高陡危岩崩塌为原型,对危岩崩塌启动机制展开研究,获取关键数据,定量化验证甑子岩危岩失稳的关键影响因素,探索危岩崩塌的离心模型试验方法。试验较好地完成了对岩质崩塌初始失稳过程的模拟,当危岩模型底部区域抗压强度为60 kPa时,失稳时刻离心加速度为73g;当抗压强度降至40 kPa时,失稳时刻离心加速度仅为18g;对照组试验证明高陡危岩底部区域强度对其整体稳定性起控制性作用。试验模型中上部岩体的失稳方式与原型具有一定差异,分析认为其原因除试验因素引入外力作用之外,主要是由于模型材料没有考虑原型的节理裂隙与抗拉强度所致,这表明高陡危岩崩塌模式除受底部岩体强度控制外,还与中上部岩体性状密切相关。研究结果可为高陡危岩压裂溃屈失稳机制提供试验依据与数据支撑,对崩塌灾害机理研究具有重要参考。 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(4):275-289
Failure of retaining walls during earthquakes has occurred many times in the past. Although significant progress has been made in analysing the seismic response of rigid gravity type retaining walls, considerable difficulties still exist in the seismic-resistant design of the flexible cantilever type of retaining walls because of the complex nature of the dynamic soil–structure interaction. In this paper the seismic response of cantilever retaining walls with dry backfill is simulated using centrifuge modelling and numerical modelling. It is found that bending moments on the wall increased significantly during an earthquake. After the end of base shaking, the residual moment on the wall was significantly higher than the moment under static loading. The numerical simulation is able to model quite accurately the main characteristics of acceleration, bending moment, and displacement recorded in the centrifuge test. 相似文献
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Xueliang Jiang Feifei Wang Hui Yang Guangchen Sun Jiayong Niu 《Geotechnical and Geological Engineering》2018,36(4):2037-2055
A series of shaking table tests were designed and carried out to study the seismic behaviors of a shallow-buried small spacing tunnel with asymmetrical pressure. The key details to shaking table model test, including test equipment, model similarity relation, similarity constant, model box, physical model, layout of transducers, seismic waves, and loading system were presented. The numerical simulation of the shaking table test was also carried out by using a finite element simulation software. The results show that: (1) the Fourier spectrums in the vertical direction and horizontal direction are different at the same measuring point. The structure of tunnel transforms the Fourier spectrum of horizontal direction. (2) The stability of middle rock pillar is poor under seismic wave action. The anchor plays an important role in strengthening the stability of middle rock pillar. The dynamic strain of anchor has accumulative effect. (3) The numerical simulation results are in significant agreement with the shaking table test results. (4) Compared with type of seismic wave, peak seismic wave has a significant effect on acceleration response of tunnel. The peak acceleration response of the tunnel is linear with the peak seismic wave, in the horizontal direction. The peak acceleration response is nonlinear in the vertical direction. (5) The axial force of cross section at arch foot is larger than other position. The shock absorption effect of 10 cm seismic isolation layer is better than 5 and 20 cm. 相似文献
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地震作用下自由场中饱和砂土的应力-应变推导 总被引：2，自引：1，他引：1
水平自由场地震响应分析是岩土地震工程实践的重要内容之一。利用香港科技大学土工离心机上的双向振动台,进行了饱和砂土自由场在水平双向地震作用下的动力模型试验。根据应力和应变的定义以及达朗贝尔原理,由试验观测的土体加速度、位移和孔隙水压力数据直接推导得到不同深度处砂土的应力和应变,揭示了振动过程中饱和砂土的应力路径和应力-应变关系演化过程,以及与超静孔隙水压力发展的联系。 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(4):247-257
Three dynamic centrifuge models were tested to obtain data for safety evaluation of the Jen-Yi-Tan Dam in Taiwan subject to a strong earthquake. In these tests, recorded 1999 Chi-Chi earthquake ground motions were modified and used on the electro-hydraulic shaking table mounted on the 400 g-ton centrifuge at the University of Colorado at Boulder. All tests were conducted under centrifugal acceleration of 150 g, and the input acceleration was scaled accordingly in order to simulate the given earthquake. A rigid container and water as pore fluid were used in the tests. In both Models 2 and 3, no sign of soil liquefaction was observed in the tests although a noticeable amount of settlements were found from the earth dam cross-section profile after testing. 相似文献
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P. R. Kumar 《Geotechnical and Geological Engineering》2007,25(5):581-590
This paper presents the results of a research program conducted on the geotechnical centrifuge to investigate contaminant
transport mechanism through the soil mass. The mechanism that governs contaminant transport through soil mass is discussed,
the principles of geotechnical centrifuge modelling are outlined, and relevant scaling laws that govern the relationship between
a centrifuge model and the prototype, with respect to the problem of contaminant transport, are presented. Modelling of models
has been established to validate the experimental results. It has been concluded that the geotechnical centrifuge can be used
as an experimental tool to simulate field scale problems. 相似文献
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隧道仰坡地震动力响应特性振动台模型试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为研究地震作用下山岭隧道仰坡的动力响应特性及仰坡坡体和衬砌结构的相互作用,设计并完成了隧道洞口段大型振动台模型试验。试验结果表明,地震作用下仰坡的加速度反应存在显著的非线性放大效应和趋表效应;当输入地震波幅值超过0.6g时,土体的非线性反应明显增强,加速度放大系数显著降低,表现出放大效应饱和的特性,且沿坡体竖直向上,加速度分布逐渐表现出平均化的趋势;隧道洞口段仰坡水平向动力反应受隧道结构存在的影响较小,可简化为自然边坡进行分析;仰坡的动力失稳是影响衬砌结构安全性的重要因素,当输入地震波幅值较小时,竖直向地震作用下衬砌主要受力部位受力要大于水平向地震作用,当幅值较大时,水平向地震动对衬砌结构的影响则明显大于竖向地震动;均质仰坡的破坏部位主要位于仰坡坡肩至坡面上部,破坏过程表现为地震力诱发-坡肩土体拉裂张开-坡肩土体倾倒崩塌-崩塌的土体沿坡面滑落碰撞-形成碎屑流堆积于坡脚。模型试验的结果能为山岭隧道洞口段的理论分析、计算和设计提供指导和依据。 相似文献
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《地学前缘(英文版)》2023,14(1):101493
Landslides are serious geohazards that occur under a variety of climatic conditions and can cause many casualties and significant economic losses. Centrifuge modelling, as a representative type of physical modelling, provides a realistic simulation of the stress level in a small-scale model and has been applied over the last 50 years to develop a better understanding of landslides. With recent developments in this technology, the application of centrifuge modelling in landslide science has significantly increased. Here, we present an overview of physical models that can capture landslide processes during centrifuge modelling. This review focuses on (i) the experimental principles and considerations, (ii) landslide models subjected to various triggering factors, including centrifugal acceleration, rainfall, earthquakes, water level changes, thawing permafrost, excavation, external loading and miscellaneous conditions, and (iii) different methods for mitigating landslides modelled in centrifuge, such as the application of nails, piles, geotextiles, vegetation, etc. The behaviors of all the centrifuge models are discussed, with emphasis on the deformation and failure mechanisms and experimental techniques. Based on this review, we provide a best-practice methodology for preparing a centrifuge landslide test and propose further efforts in terms of the seven aspects of model materials, testing design and equipment, measurement methods, scaling laws, full-scale test applications, landslide early warning, and 3D modelling to better understand the complex behaviour of landslides. 相似文献
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可液化场地微型桩的地震响应分析是确保工程安全和优化抗震设计的前提。应用动态离心机试验和三维有效应力数值分析方法,研究了微型单桩桩台的侧向变形和加速度、不同埋深桩身弯矩、可液化场地的加速度及超孔隙水压力等响应特征。首先开展了相对密实度为57%饱和土层、输入波是频率为1 Hz和峰值加速度为1.516 m/s2正弦波的微型桩40 g动态地震响应离心机试验,进而应用基于多重剪切机构塑性模型和液化前缘状态面概念的三维有效应力分析方法,反演了试验结果,并进行了对比分析,结果表明,数值模拟与离心机试验结果吻合,液化场地特性控制着建于其中微型桩的地震响应特征,微型桩桩台的水平变形和残余变形可达78、30 mm,桩身最大弯矩和最大残余弯矩呈现向桩身底部迁移特点,同时表明,基于动态土工离心机试验和数值分析相结合的研究方法,分析可液化场地微型桩地震响应特性是有效可行的,研究结论为可液化场地微型桩的抗震设计提供了可靠的依据和参考。 相似文献
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冻土离心模型试验相似准则分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在研究土壤冻融问题时,土工离心模型试验在时间效应和应力全等型模拟方面更具优势。然而,目前关于冻土离心模型试验的研究成果较少,其中的相似准则也不够完善。针对这一现状,在充分考虑土体的水-热-力耦合作用过程的基础上,采用Butterfield量纲分析法确定了控制饱和土冻融变形性状的无量纲项,建立了冻土离心模型试验中孔隙压力、热扩散、未冻水迁移、融土固结以及冻融变形的相似准则。分析结果表明,冻土离心模型试验中未冻水迁移、融土固结及热扩散效应的非稳态时间具有统一的比尺,即离心模型是原型的1/N2倍,而未冻水迁移流速的比尺为离心模型是原型的N倍。此外,利用冻土离心模拟装置完成了一则对渠道基土冻融作用的离心模拟。 相似文献