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土工离心模型实验的发展与应用(3)

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物理量相似比物理量相似比位移、沉降N渗透性N应力、应变1弹性模量1面积N2泊松比1体积N3剪切模量1力N2饱和度1质量N3颗粒尺寸1密度1颗粒强度1面压力、粘着力1时间摩擦系数1固结、消散N2孔隙比1蠕变、粘滞流1

2 土工离心模型实验的应用

目前，岩土工程的各个领域都在广泛的应用土工离心模型实验，大致有以下几个研究方面。

2.1 堤坝和边坡

以前苏联在堤坝和边坡的变形和稳定方面，所做的研究工作最为显著，曾对坝料、蓄水方式、防渗结构、施工速度、坝址几何特征等对心墙坝、斜墙坝、尾矿坝有影响的各种因素进行了模型实验研究，且实验成果为设计采用。我国离心实验工作相对于国外，开展比较晚，但是进步较快，特别是随着我国的一大批重大工程的开工，离心机模型试验取得了大批重要成果。特别是在水工结构方面，对水工结构施工期、运行期和水位骤降情况下的响应尤为突出。特别是在三峡工程的应用，国内有关单位利用离心机模型试验对三峡的围堰的变形特征以及渗透性质进行了研究，并将研究成果应用与工程建设；同时还对风化填料的最佳密实度和最佳坡角进行了试验，为工程的设计提供了重要的数据。上述成果在国内外都处于领先地位。

此外，在其他工程方面，离心机应用也较为广泛，例如西北口混凝土面板堆石坝(90m高)，小浪底斜墙堆石坝(151m高)和瀑布沟心墙堆石坝(186m高)。

2.2 浅基础与深基础

离心模型实验同样在工民建工程当中发挥了重要作用，解决了工程技术人员最关心的问题，同时使设计既安全又经济。

早期离心模型实验在工民建工程中的应用大多数是针对砂基，随后，才对粘性土地基进行研究。代表性的研究为Tani和Craig[4]对原型为30m厚的黏土进行了研究，除了常规的离心机模型技术外，作者还在通过引进了水力坡降相似模拟技术，对粘土进行了不排水剪切试验，并获得了剪切曲线，并基于离心机试验数据,修正了强度参数，结果与数值计算较为一致。

2.3 挡土结构

通过利用离心模型的对土体与支挡结构之间的相互作用关系进行了研究，对其作用机制与规律有了更加深入的了解。代表成果为：Bolton认为墙土之间的作用关系按照拉锚板桩分析更为合理，与以往按照筋土挡土墙分析，按照拉锚板桩分析从概念上来说，更容易被接受。

2.4 动力工程

由于动力作用对工程的影响越来越受重视, 特别是由于近些年来地震频发，模拟研究地震对地面运动的作用是目前的一个研究热点。目前来说，利用带有振动设备和测试技术的离心机是研究该类问题的最理想设备。

2.5 地基处理

离心机模型试验在地基处理领域的应用较晚，近几年才得到应用,但是取得的成果较多。代表性成果为：王年香，等对码头软基的变形破坏机理进行研究，得出了不同地基条件、不同着底方式、不同宽度加固体的外部破坏形式和地基整体破坏形式。

2.6 其他方面

此外,离心机模型试验还广泛应用于岩土工程的其他领域。如研究有机污染物的入渗和迁移、海上采油平台的工作性状等等。

3 结束语

文章来源：《岩土工程学报》网址: http://www.ytgcxb.cn/qikandaodu/2021/0514/624.html