為解決以往離心機試驗中將大型地質物理模型過渡縮尺時無法與離心加速度相匹配的問題,在綜合分析以往離心試驗技術的基礎上,結合現(xiàn)有離心試驗技術的不足,提出新型
離心機串聯(lián)模型試驗技術,該技術通過兩次量綱變換,即在模型設計階段,原型地質體經(jīng)過第一次量綱變換至常規(guī)模型試驗尺度(m 倍),然后經(jīng)過第二次量綱變換換算至離心模型試驗尺度(n倍),將模型縮小至原來的1/mn第一次變換將模型進行較大尺度的縮減,因此第二次將其變換至離心試驗尺度時將具有較大的靈活度,能夠適應承載能力較小的離心機模擬高程較大的地質體的工作特征,此技術實現(xiàn)了將天然地質模型縮尺至離心機試驗箱內(nèi),并結合弱化巖土力學強度的方法,從而解決大尺度地質結構模型模 擬中存在的縮尺困難的問題,結合我國西南某水電站邊坡開展了初步驗證,結果表明:串聯(lián)試驗理論能較好地滿足大型離心機模型試驗的要求,可再現(xiàn)大型地質體變形破壞的整個過程,該技術較好地解決了蓄水過程中邊坡的變形模擬問題。
關鍵詞: 離心機,串聯(lián),模型試驗,相似理論
根據(jù)離心機基本試驗原理,當模型縮小為原來的1/n倍時,離心機運轉加速度應為ng以保持模型材料處于與原型材料相同的應力狀態(tài)下,這種做法可較好地模擬邊坡受力破壞的整個過程,然而,常情況下離心機的運轉加速度存 在一個上限值,當?shù)刭|模型體尺寸較大時,可能無 法真實地模擬其工作狀況。例如我國西南山區(qū)存在700-1000m左右的工程高邊坡,即使采用目前國內(nèi) 最大加載能力400gt(最大運轉加速度通常為250g)左右的離心機,結合模型箱(最大高度2m) 也只能模 擬500m左右的高邊坡,遠遠無法達到工程實用的 要求,本文在綜合分析以往離心機試驗理論的基礎上 認為,可以通過兩次量綱變換實現(xiàn)對于復雜大尺度地質體的模擬。在模型設 計階段,原型地質體經(jīng)過第一次量綱變換至常規(guī)模型試驗尺度(m倍) ,然后經(jīng)過第二次量綱變換換算至離心模型試驗尺度( n倍) ,經(jīng)過兩次量綱變換,模型縮小至原來的1/mm由于第一次變換通常可 將模型進行較大尺度的縮減,因此第二次將其變換至離心試驗尺度時將具有較大的靈活度,能夠適應載能力較小的離心機模擬高程較大的地質體的工作特征,本文結合離心機模型試驗提出了新型串聯(lián)相似理論,并將其應用在傾倒變形體邊坡離心模型試驗中,通過研究得出以下結論:
1)新形成的串聯(lián)試驗理論能較好地滿足大型離心機模型試驗的要求。
2)根據(jù)新型理論可再現(xiàn)大型地質體變形破壞的 整個過程。
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