关于隧道抗减震模型试验围岩相似材料的研究

模型试验是对隧道工程在地震动荷载作用下破坏机理进行研究的重要手段,而围岩相似材料是隧道模型试验的结果是否准确、符合实际的关键之一。隧道抗减震模型试验围岩相似材料研究的主要内容有：相似比的确定、配制适宜的相似材料和模拟结果及其评价等几个问题。试验结果表明,隧道抗减震的重点在洞口段,应根据不同的情况采取相应的抗减震工程措施。     

隧道振动台模型试验的相似关系

以嘎隆拉隧道振动台模型试验为例,在模型试验相似理论的基础上对隧道振动台试验相似关系进行了研究;用方程分析法和量纲分析法推导了模型试验相似准则,实现了模型试验几何条件、边界条件、荷载及材料的相似,将其应用于隧道振动台动力模型试验;建立了有限元模型,从加速度时程曲线、频谱特性、加速度放大系数、破坏现象等方面与试验进行了对比。结果表明,试验结果与计算结果比较相符,破坏现象和破坏部位基本相似,说明本次相似关系的拟定是合理的。     

石家庄六线隧道模型试验相似材料研究

满足相似关系的模型材料是模型试验成功的关键。在调研相似材料研究现状的基础上,依托石家庄六线隧道模型试验项目,应用量纲分析法推导出了相关参数的相似判据。根据相似原则,以粘聚力和摩擦角为主要相似判据,选用重晶石粉、石英砂和凡士林的混合物为模型材料,通过正交设计法研制出了地层相似材料。以抗压强度为相似判据,选用石膏材料为模型材料,研制出了灌注桩和锚索注浆体相似材料。     

基于振动性态和破坏相似的边坡振动台模型实验相似律

鉴于岩土动态性质复杂及地震模拟振动台尺寸较大,边坡振动台模型实验采用原型工点采样岩土材料制成模型.模型实验相似律不仅应确保由共振频率与行波效应所体现的振动性态相似,同时应尽可能对变形破坏行为进行相似模拟,即做到破坏强度和应力水平相似.相似律关键在于保证原型、模型的按参考应变归一化后的应变比一致,因为岩土体本构关系呈软弹簧非线性,归一化应变比不仅决定对应的相对应力水平,更重要的是影响着共振频率.基于Mohr-Coulomb破坏准则和双曲线动本构模型恢复力骨干曲线,提出在保持归一化的剪应变比一致条件下,兼顾振动性态和破坏相似的振动台模型实验相似律:由土体初始剪切模量随埋深的幂函数变化规律,按振动性态相似原则确定台面输入地震波波形的时间压缩比,再以岩土材料的强度参数(c,φ值)按破坏相似原则确定台面输入波形的幅值比,得到各主要物理量的相似律.     

隧道地震动力模型试验相似准则和参数设计

隧道地震动力模型试验是在实验室中研究隧道结构地震响应和破坏机理的重要方法。其中,模型相似准则和相似参数的确定是正确进行模型试验的关键环节。以相似理论为依据,推导出隧道地震动力模型试验的相似准则,首先确定模型的几何相似比和弹模相似比,即可根据相似准则确定其余各相似参数。     

端夯扩碎石桩复合地基室内模型试验方案设计

以端夯扩碎石桩复合地基室内模型试验研究为例,从模型试验的相似理论出发推导了模型试验的相似条件和关键参数,从试验材料选择、试验准备以及模型试验变形监测和载荷试验方法等方面,较为系统的对端夯扩碎石桩复合地基室内模型试验的设计方案进行了介绍。试验采用的设备简单、易于操作,为散体材料桩复合地基的理论研究、工程应用和创新试验教学提供了一些有价值的参考。     

软岩隧道Ⅳ～Ⅵ级围岩相似材料正交试验研究

基于正交试验设计方法,将铁路隧道规范中围岩的重度、黏聚力和内摩擦角作为相似材料研究的目标参数,用黄土、石英砂、水泥、石膏和自来水为组料,较好地模拟了Ⅳ级、Ⅴ级和Ⅵ级围岩.此种相似材料具有容重低、性能稳定、易于购买、价格便宜和无毒等特点,是一种比较理想的地质力学模型相似材料.并通过试验确定了相似材料物理参数的主要影响因素并进行了敏感性分析,最终确定了不同级别围岩材料的合理配比.为软岩地区,特别是黄土地区的隧道工程中实验室模型试验研究奠定了基础.     

高速列车模型试验装置及相似特征分析

为了解决高速列车进出隧道引起的空气动力学问题，基于对目前国内外高速列车模型试验研究现状的分析，建立了模型列车速度可达100m/s的压缩空气式高速列车模型试验系统，并导出了模型试验的相似准则．利用该试验系统对高速列车进出隧道产生的压缩波进行了测试，并将测试结果与数值模拟结果进行比较，验证了相似准则的正确性．     

公路路基变形破坏机理相似模型试验方法

对公路路基变形破坏机理相似模型试验方法进行了分析,列举了新老路基搭接处的不同开挖方法条件下比模型试验建立。     

钢管混凝土拱桥振动实验模型相似理论分析

针对小相似比情况下钢管混凝土组合材料在实验室不易模拟的问题,结合实验,提出适用于钢管混凝土拱桥振动台实验的相似关系和由原型组合材料向单一实验材料转化的截面转化条件。通过有限元软件分析不足配重模型下模型与原型的基本振动频率和前阶模态,借用相似系数对比,验证相似理论和转换条件的正确性。     

列车气动阻力经验公式的相似理论推导

以我国正在运营的客车车型作为模型设计的标准，应用相似理论进行量纲分析，建立π方程，然后用相似法编制试验程序进行模型试验，再根据相似准则的函数理论建立组分方式，最后给出了该类客车车型的气动阻力系数计算经验公式。为具体车型的气动力公式提供了一种可行的方法。     

基于模型试验的双侧壁导坑法施工过程模拟研究

为了研究双侧壁导坑法施工过程中的围岩力学特性和位移特征,以在建大罗山隧道工程为例,采用相似模型试验进行模拟分析,研究了开挖过程中围岩的应力变化和地表沉降,以及隧道开挖完成后附加荷载作用下围岩的应力特征和衬砌裂缝发展情况。试验结果表明：在隧道开挖阶段,越靠近隧道周边的围岩应力监测点,围岩应力变化越大,且围岩应力变化从大到小依次为拱肩切向应力、拱顶竖向应力、拱腰竖向应力、拱腰切向应力。     

软岩隧道围岩压力模型试验研究

采用相似材料模型试验方法,对软岩隧道在以竖直地应力为主和水平地应力为主两种情况下围岩压力分布规律进行了研究.研究结果表明,隧道围岩应力升高区在隧道周围1倍洞径之内,应力集中系数约为1.2～1.5.因围岩应力重分布而出现塑性区,高应力向深部转移.隧道施作衬砌后,随着洞周围岩应力进一步释放,塑性区继续扩张,应力升高区也进一步向围岩深部发展,洞周的应力集中现象有所减小.隧道边墙中部、拱肩、拱顶是比较关键的部位,应加强支护.     

预应力混凝土桥梁徐变模型试验相似关系研究

讨论预应力混凝土桥梁徐变模型试验主要影响因素及处理原则,提出了模型梁设计时需满足的相似关系;基于CEB-FIP(MC90)徐变模型,建立了模型梁与原型梁跨中徐变长期上拱的相似关系.模型梁试验推算值与实桥测试值比较表明,推算值具有较好的精度.本文为预应力混凝土桥梁非足尺结构模型的徐变试验研究提供新思路,建立的公式在工程试验研究中具实用性.     

雷诺数相似喷水推进船模预报实船推进性能

通过在数值计算中调整流体粘度系数,实现缩尺船模与实船雷诺数相似,进而消除尺度效应的影响.在弗劳德数0.15~0.41范围内,雷诺数相似船模方法预报实船阻力与模型试验外推值差别在5%以内;在波形与伴流场的比较中,雷诺数相似船模方法与实尺度计算方法预报结果基本一致.数值计算表明对于缩尺比为30的模型泵与实泵效率差别在11%~17%,而雷诺数相似模型泵效率计算值与实泵计算值差别在1.5%以内,表明通过雷诺数相似模型泵能够较好预报实泵性能.文中比较了模型雷诺数与实尺雷诺数下喷水推进器的性能变化,分析了喷水推进自航试验中可能产生的误差.通过雷诺数相似船模数值自航预报阻力、推力、推进效率与实尺度计算的比较,表明了雷诺数相似船模方法能够较好预报实尺度喷水推进船的推进性能.     

岩质边坡物理模型试验相似材料研究

岩质边坡物理模型试验中相似材料的选取与制作,通常只是考虑密度、粘聚力、内摩擦角和弹性模量参数在数值上的相似关系,并未考虑相似材料是否能够再现复杂应力条件下岩石的强度和变形特性. 为了解决这一问题,通过统计分析汶川地震所诱发滑坡的地层岩性,选取其中常见的石英岩和砂岩作为沉积岩原型;确定相似材料制备的主要控制指标以及试样成型方法,并分别采用两种常用的地质模型相似材料制备方法,在实验室制备其三轴压缩试验标准试样;开展两种相似材料标准试样的三轴压缩试验,研究其在不同围压条件下的应力应变特性与破坏模式. 试验结果表明:不同围压条件下,实验室制备的两种相似材料标准试样在剪切破坏之前的应力应变曲线变化规律同实际的岩石原型相符,表现为线弹性关系;相似材料标准试样所受围压与其单轴抗压强度的比值不同的情况下,试样剪切破坏时所受偏应力与其单轴抗压强度的比值与实际岩石原型三轴试验中的比值相近,但相似材料试样的破坏应变均小于实际岩石原型的破坏应变.      

隧道过断层受力机理相似模型试验研究

为研究山岭隧道过断层衬砌结构的受力变形规律及破坏机制,以我国西南某地区山岭隧道过断层工程为例,基于相似模拟法进行隧道过断层的相似模型试验。研究结果表明:距离断层区域越近,隧道衬砌结构受到的影响越大;断层错动对隧道衬砌结构拱顶产生的应力集中在下盘区域,对隧道仰拱产生的应力集中在上盘区域,其破坏形式主要表现为张拉和剪切破坏。通过分析可知,该断层对隧道衬砌结构的影响范围在30 m以内,因此,须对该影响范围内的隧道衬砌结构进行加固。     

软弱土质相似材料配比的正交试验研究

基于正交试验设计方法,以重晶石粉、石英砂、石膏、洗衣液、膨润土和水为原料,配置了模型试验中的软弱土质相似材料,获得了不同配比相似材料的密度、黏聚力和内摩擦角等物理力学指标。采用极差法和方差法分析了各因素的敏感性和显著性,研究了各因素对相似材料指标的影响规律。研究表明:不同配比的相似材料各参数指标分布范围较大,能够满足大部分模型试验中土质相似材料的要求;极差法与方差法的分析结果存在少许差别,但总体上反映的规律一致;膨润土掺量对相似材料的密度指标起主要控制作用,骨胶比因素对材料的黏聚力影响最大,膨润土掺量、含水量和重晶石粉掺量对内摩擦角的影响相当。试验结果为其他类似模型试验中土质类相似材料的配置提供了参考。     

薄膜式压力传感器在隧道模型试验中的标定研究

随着缩尺模型试验在隧道工程研究中的不断应用,对岩土体力学测量硬件和技术提出了更高的要求.传统土压力盒尺寸较大,由于其对土体完整性影响较大,尤其对于模型尺寸较小的离心模型试验,已无法满足试验精度的要求.新型薄膜式土压力传感器具有厚度薄、形状多样、抗压强度高和灵敏度高等优点,正逐渐被引入岩土工程试验研究中,需通过试验标定其...     

掺入膨胀剂桩周土受力分析

基于岩土软化材料特性，利用应力一次跌落应变软化模型，讨论了应力跌落计算与损伤面的平衡条件，给出了在该模型下Ｔｒｅｓｃａ材料在掺入膨胀剂的桩扩张时，桩周土中应力和位移的计算公式，分析了掺入膨胀剂后，桩侧摩阻力的计算方法，并通过模型试验检验了掺入膨胀剂的桩承载力的性能。