| 单词 | 岩土工程离心模拟技术 |
| 释义 | 【岩土工程离心模拟技术】 拼译：techniques on geotechnical centifuge medeling 岩土工程性质复杂，其本构关系很难用一种数学模型进行描述。因而模型模拟试验成为岩土工程设计、研究的重要手段。但是小比例尺的静力模型其自重应力水平远低于原型的应力水平，相似性严重不足，土工结构物的应力状态的难以模拟性阻碍着岩土工程技术的发展。离心模拟技术突破了这个技术障碍，它可以通过离心机的高速旋转，在小比例尺的土工模型中造成一个强离心力场，把模型的自重应力水平提高到原型的水平，使模型试验的相似性大大改善，从而有可能使模型重现原型的工作性状。 早在1869年，菲利浦斯(Phillips)就已建议利用离心机作跨越英吉利海峡桥的模型试验。但是利用离心机以增加重力这一概念来重现土工结构缩尺模型的体积力效应，则是1930年美国菲利浦巴基开始研究的。与此同时，苏联波克罗夫斯基亦独立地开展了此项研究工作。40～50年代，离心模型试验在苏联十分活跃，一批中、大型的离心机相继建立起来，用于单项民用与军事工程的设计和研究。例如土坡、土坝的稳定，基础下应力的分布、埋管土压力等。60年代中期，日本、欧洲才开始注意离心试验，并世界范围广泛交流，从而使此项技术迅速发展。这一时期，离心机的尺寸仍然较小。例如英国剑桥大学1960年建成的MRI号机，有效半径0．3m；1965年建成的MRⅡ号机，有效半径2．7m，最大加速度100g，所作的试验只限于静力内容。由于测试需要取得定量化信号，因而需要有较大的模型尺寸以便容纳量测元件。同时为了克服模型边界约束，70年代离心机开始向大型化方向发展。1974年英国剑桥大学建成有效半径4．2m的离心机，模型尺寸可达(0．8×0．8×1．0)m3。1977年法国建成有效半径达10m的离心机。最近，法国正在兴建有效半径为15m的大型离心机。美国亦正在改建900g．t的离心机，前苏联则于1974年建成了1500g．t的离心机，土工模型尺寸为(1．5×0．8×0．8)m3。离心模拟技术的困难之一是如何把高速旋转着的模型中的测试信息送出机外来。英国曼彻斯特大学研究增多电流滑环极点取得成功；美国加州工学院离心机建立了利用数字转换器及专供离心机用的存储器专门的数据采集系统，数据采集为10万个／s；英国曼彻斯特大学研究出装在离心机主轴上的闭路电视进行遥测遥控，使得观测者在机外可以看到模型的破坏过程及破坏状态；美国戴维斯加州大学将X射线摄影机装于离心机主轴上，以拍摄土体内部变形和破坏状况；日本运输省港技所将十字板及静力解探两种原位测试装置装于大型离心机内，以测取运转中的土的强度指标。随着测试技术的进步和机器容量的增大，岩土工程离心机模拟的范围正从静力试验向动力试验进展，如砂土液化、振动及地震模拟；从陆上工程发展到海洋工程及其他工程，如海洋石油平台、导弹出土、爆炸效应等。虽然离心模拟技术作为土工结构减尺模型试验的一种有效的试验方法已经牢固地建立起来，对于土工结构的静力性能的模拟技术也已相当完善，但对动力事件的模拟方法仍有大量的研究工作需要做，预计研究的热点将集中在以下几个方面：(1)由于模型的尺寸通常仅为原型的1／80～1／100，故必须使量测传感器微型化，以使其不致影响模型的性状。此种仪器问题可望借助于在协同领域飞速发展的光电装置来解决。(2)运用微型触探仪或微型十字板剪切仪对在离心机中飞速运行的土模型进行测度，以测完填土所达到的强度和刚度。(3)加荷和御荷次序的模拟必将受到注意，例如路堤和挡墙的建造，隧道和路堑的开挖，这些有可能寄希望于机器人来实现，它可以在离心机内的高人工重力场内进行作业。(4)对部分饱和土，几乎所有离心的模拟研究都，对于部分饱和土，吸力起着重要作用。(5)许多与重力有关的问题，迄今尚未被离心模拟研究过，例如泥石流和水力问题。(长沙铁道学院华祖焜教授撰) |
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