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

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

為解釋橫向載荷作用下剛性樁的失穩機理,針對樁頭自由的剛性樁做了一系列橫向加載試驗。基礎土為粉質粘土,含水量介于9.85％～13.85％之間。由載荷-位移全過程曲線發現,剛性樁在橫向載荷達到一定值時會失穩;由試驗錄像及土體剖面發現,由于土體的軟化破壞,在樁后土體內會出現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。分析認為,對大位移剛性樁樁后土體的破壞是樁失穩的根本原因。

根據工程實際需要,提出橫向分段施工預應力混凝土斜箱梁結構的施工方式,并對此施工方式的箱梁橋和整體澆筑的箱梁橋進行模型試驗研究與有限元計算。通過各種工況的試驗加載,及對實測得到的試驗數據(撓度和應變)數理統計、圖表分析比較和相應的有限元分析,定量比較了兩者的受力性能差異,即混凝土開裂前,橫向分段施工預應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%,縱向應變比整體澆筑斜箱梁的縱向應變大13.5%,濕接縫的縱向應變是整體澆筑施工斜箱梁的縱向應變的59%。橫向分段施工預應力混凝土斜箱梁截面上存在著預應力的應力重分布,此重分布應力對濕接縫的混凝土受拉變形產生了抑制作用,且現有的有限元通用程序尚無法計算此應力重分布值的大小。

以邊坡高度12m,坡度為1∶0.75,共鋪設土工格室20層,層厚為0.6m的某二級公路為原型路堤,設計和制作了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機理進行了離心模型試驗研究。在試驗加載過程中,采用位移傳感器測量坡頂的變形,通過攝影照相記錄邊坡破壞全過程。試驗發現,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為加筋區的整體破壞,并與未加筋區有明顯的分界線。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定性,但存在一個臨界值。填料強度對土工格室加筋邊坡的影響十分突出,邊坡坡度對其穩定性的影響則不大。

通過離心模型試驗揭示了土工格室柔性橋臺的變形特性,即未加筋橋臺產生的位移明顯大于土工格室柔性橋臺產生的位移;同時,未加筋橋臺產生整體滑移,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理,即土工格室在土體中產生的\"緊箍\"和\"網兜\"作用,有效減少了橋臺的側向位移,抑制了豎向裂縫的產生并阻斷其擴大和貫通,大幅提高了土工格室柔性橋臺的穩定性。

土工離心模型試驗因能再現自重應力場以及與自重有關的變形過程,直觀揭示變形破壞機理,并能為其他分析方法提供真實可靠的參數依據,而得到越來越廣泛的應用。利用成都理工大學建成的tlj-500型土工離心機開展了土工離心模型教學實驗,在縮尺小模型中再現大規模地質原型的變形過程,能有效引導和培養學生宏觀把握巖土體變形的分期配套特性的能力,是一種有效的專業教學手段。

結合正在施工的,采用砂卵石作壩殼料某水電站這一項目,通過系統的土工試驗,對該砂卵石填筑料的級配、壓實、滲透和強度等物理力學性質進行了研究;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,對類似的工程實踐具有重要參考意義.

小尺寸物理模型試驗是巖土力學與巖土工程研究的重要手段。常規小比尺模型由于其自重產生的應力遠低于原型,以及原型材料明顯的非線性,因而不能再現原型的特性。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。提高模型的自重應力水平、增大材料自重的最簡便的方法就是用離心機。本文在總結回顧大量文獻資料的基礎上,根據離心模型試驗技術的研究深度和應用范圍,將我國土工離心模型試驗技術的發展歷史分為3個階段,并分別闡述了各階段土工離心模型試驗技術在我國的應用類型及研究狀況,介紹了試驗設備、試驗技術、數據采集等幾個方面的發展歷程。最后,總結指出了目前離心模型試驗技術研究存在的問題,并對今后的研究和工作做了展望。

總結了土工動力離心模型試驗在邊坡的地震響應、動力破壞機理、液化大變形和土與結構物動力相互作用等研究中的應用現狀,提出了目前邊坡動力模型試驗中存在的問題,以及今后的發展方向。

在總結回顧大量文獻資料的基礎上,介紹了土工離心模型試驗的原理、方法,較詳細地闡述了該技術在工程中的應用,最后指出了土工離心模型試驗技術存在的問題,并闡明其發展方向。

為進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行了拉拔試驗,發現接觸面上的剪應力較大,且隨上覆壓力的增加而增加；試驗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,因此加筋土石壩數值模擬應設置土工格柵和堆石料接觸面變形協調,并將試驗結果應用于加筋土石壩的數值模擬中,分析了土石壩加筋前后應力變形特性和動力響應的變化規律。結果表明,加筋對土石壩變形的抑制效果主要體現在地震工況下；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。結果表明: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調,整個結構的基頻隨著輸入地震動峰值加速度的增大與經受的振動次數增加逐漸減??；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分布情況,進行了袋裝鋁棒土工袋柔性擋墻二維模型試驗,分析了不同豎向荷載作用下土壓力系數沿墻高的分布規律.結果表明:土工袋擋墻位移從墻內到墻外逐漸減小,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\

海上風機筒型基礎黏土地基離心模型試驗研究——在海洋工程基礎設計中，筒型基礎得到越來越廣泛的應用。多為飽和淤泥質土的海洋工程地基受力環境復雜，利用離心機用較小模型可再現原型應力的特點，采用清華大學50g·t離心機對飽和淤泥質土地基上筒型基礎模型進...

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

復合襯墊系統廣泛應用于垃圾衛生填埋場,是防止滲瀝液污染物滲漏擴散的重要屏障。在垃圾重力及沉降作用下易造成斜坡上復合襯墊系統拉伸破壞或沿其界面產生滑移而失穩。目前,由于缺乏對復合襯墊系統內部剪力傳遞機理的認識,仍難完全解決以上兩大巖土工程問題。因此,設計并采用復合襯墊系統大型斜坡模型試驗裝置開展了其內部剪力傳遞機理的研究。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再現了土工膜/土工織物界面的漸進累積破壞過程。試驗結果表明:當外部剪力小于峰值強度時,界面不會進入殘余狀態,上覆的土工合成材料錨固端的拉力也非常小;但當外部剪力超過界面峰值強度時,界面就會逐漸進入殘余狀態,并最終達到殘余強度。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,嚴重時甚至被完全拉斷。

土石壩瀝青混凝土心墻底部接頭的結構模型試驗研究——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鍵結構部位，其性能影響心墻的安全運行和防滲效果。本文針對瀝青混凝土心墻底部接頭結構進行模型試驗研究，提出試驗方法、研制相應試驗裝置。結合實...

為了考察軟土地基路堤的加筋墊層效應,進行4組不同墊層結構處理軟土地基的離心模型試驗,測試軟土地基的沉降變形、墊層拉力和路堤基底壓力等數據。測試數據表明:設置加筋墊層能有效減小并勻化軟土地基在上部路堤荷載作用下的沉降變形,約束地基水平變形,且剛性墊層的效果好于柔性墊層;柔性墊層具有一定的勻化路堤基底壓力的能力,基底壓力的分布與墊層結構形式及路堤荷載的大小相關;隨路堤荷載的增加,剛性墊層的水平拉力呈m形分布,柔性墊層筋帶拉力由m形分布逐漸過渡為\"鍋底\"狀分布,若忽略地基的摩擦力,剛、柔性墊層中路肩下拉力可分別用靜止土壓力公式和朗肯主動土壓力公式估算。

在大型地震模擬振動臺上,進行了兩河口水電站高土石壩地震模擬振動臺模型試驗。通過對模型壩在振動過程中的加速度反應的量測和分析、觀察壩體在振動過程中的直接反應、量測壩體在振動后的永久位移和豎向沉降,得到了兩河口高土石壩模型壩在地震中的加速度反應規律,地震殘余變形及分布規律和壩體破壞過程及模式等。研究表明:空間位置、輸入地震波強度和類型、先期振動和蓄水等因素對壩體各測點的加速度反應規律有重要影響。大壩在地震作用下的永久水平位移和豎向沉降很小;壩體的破壞形式主要是河谷段、靠近壩頂壩坡土體的顆粒松動,發生滾石而引起的淺層滑動。

大直徑超長單樁豎向承載性能離心模型試驗研究——通過單樁離心模型試驗，獲得了荷載與沉降關系曲線、樁身軸力分布，研究了大直徑超長樁在豎向荷載作用下，樁側摩阻力、樁端阻力、樁身壓縮變形等變化規律，分析了樁端注漿對承載特性的影響，驗證了設計參數。

結合某海上風電場樁基工程中的大直徑超長鋼管樁抗拔承載力研究,利用離心模擬技術,初步推求得出荷載-位移的關系曲線(即q-s曲線),并與現場抗拔試驗成果得出的q-s曲線進行了比較,分析兩者加載方式和加載速率的不同對q-s曲線的影響。結果發現,上拔力的加載速率較快,求得的單樁抗拔極限承載力偏高。