［论文关键词］岩土工程 离心模型试验? ?
　　［论文摘 要］随着我国岩土工程问题研究的不断拓展，新情况和新问题不断出现，使得采用室内试验和数值分析方法已不足以解决所有问题，这就使离心模型试验成为岩土工程试验领域的一种重要方法。本文介绍了土工离心模型试验的原理、方法，详细阐述了该技术在岩土工程中的应用，最后指出了该技术存在的问题。?

　　
　　一、土工离心模型试验技术的原理?
　　
　　1.土工离心模型试验技术的原理?
　　在岩土工程中，土的自重引起的应力通常占支配地位，土的力学特性随应力水平而变化，常规小比例尺模型由于其自重产生的应力远低于原型，因此不能再现原型的特性，解决这一问题的唯一途径就是提高模型的自重，使之与原型等效，基于这种思想，1869年法国人E•Philips首次提出了离心机做模型试验的设想。他根据弹性体平衡微分方程，推导出满足原型与模型之间具有相同性状的相似关系，在这些平衡中，当重力为主要因素时，他建议用离心机来增加模型的重力，以达到这种相似性。?
　　土工离心模型试验是将土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的离心加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工构筑物自重的损失。它比通常在静力(重力加速度)条件下的物理模拟更接近于实际。?
　　土是一种非线性变形材料，它的性状受应力水平的影响。当对土工构筑物进行物理模拟时，首要条件是保证模型的应力水平与原型相同。利用高速旋转的离心机，在模型上施加超过重力n倍的离心惯性力，补偿模型因缩尺n倍所造成的自重应力的损失，达到与原型相同的应力水平，这样就可以在模型中再现原状土工构筑物的性状。根据近代相对论的原理，重力与惯性力是等效的，而土的性质又不因加速度的变化而改变，因此，离心模拟技术对于以重力为主要荷载的土工构筑物来说就特别有效。?
　　2.离心模型试验的相似理论?
　　为了满足模型同原型的严格相似，模型试验必须在相似三定理的指导下进行。?
　　第一定理(正定理)：对于相似的现象，其相似指标为1，或相似准则的数值相同。?
　　第二定理(n定理)：设一物理系统有n个物理量，信捷职称论文写作发表网，其中有k个物理量的量纲是独立的，则它可表达为n-k个相似准则的函数关系。?
　　第三定理(逆定理)：对于同一类现象，如单值量相似，且由单值量组成的相似准则在数量上相等，则现象相似。?
　　二、土工离心模型试验技术在岩土工程中的应用?
　　
　　1.土工离心模型试验技术在软土改良加固中的应用?
　　在滨海地区的软土上建造建筑物时，由于其强度低、压缩性高，通常需要进行改良加固处理，因此加固方法的效果和机理也就成为岩土工作者最关注的课题之一。离心模型试验是研究软土地基改良加固后，在上部荷载作用下的稳定和变形性状。当小比例尺模型放入离心机，让其承受n倍重力加速度的离心加速度惯性力场作用时，模型与原型在对应点的应力相同，与应力水平密切相关的土的特性得到反映，原型的性状能在ng模型中再现，从而可以利用它模拟各种条件或原型真实条件开展各种研究和预测。更具现实意义的是根据固结理论，达到某一固结度，超静孔隙水压力消散所需的时间与排水距离的平方成正比，所以模型所需的消散时间缩短为原型的1/n。对一般软土来说，其透水性很小，土层中超静孔压产生后，往往需几年或几十年才能完全消散。如果用离心模型试验研究固结现象，这一过程往往在几十个小时甚至更短的时间就能完成，所以离心模型试验技术可以很方便的用来研究和预测软基领域的现象和问题。?
　　2.挡土结构?
　　很多研究人员成功地利用离心模型来研究土和挡土结构的相互作用，对其性状有了新的理解。例如，Bolton认为加筋土挡土墙的状态不符合通常大家接受的概念，应按照拉锚钢板桩分析；Lyndon和Pearson对于砂基土的悬臂挡土墙试验的结果表明主动土压力相当于Rankine的土压力分布，而被动土压力则与Rowe的拉锚板桩墙的观察结果相似。这些试验研究成果，对人们认识挡土结构的变形和破坏机理提供了有益的帮助。?
　　3.动力工程?
　　利用离心模拟技术研究动力对工程的作用和影响已日益受到人们的重视。例如缩小n倍的爆破模型在ng运转下爆破，其质量和能量将扩大n?3倍。这样就可以在实验室模拟原子弹爆破对土体的力学效应；利用带有振动模拟设备和测试的离心机，可以对地震等地面运动进行模型试验研究，这也是目前土工离心模型试验研究的一个热点。?