土工离心机
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试验设备
- 中文名
- 土工离心机
- 外文名
- Geotechnical Centrifuge, Geo-centrifuge
- 作 用
- 用于岩土工程物理模拟试验
- 种 类
- 鼓式离心机和臂式离心机
- 主要应用
- 土石坝稳定与变形
- 试验规程
- 《土工离心模型试验规程》
利用土工离心机可以模拟原型土工结构的受力、变形和破坏，验证设计方案，进行材料参数研究、验证数学模型及数值分析计算结果、探索新的岩土工程物理现象，因此在岩土工程领域有较大的应用前景。
鼓式土工离心机土石坝稳定与变形 Stability of dam or embankment
边坡稳定研究 Stability of slope
挡土墙变形与稳定 Retaining wall
地下结构 Buried structure
洞室开挖 Tunneling
深基坑开挖 Deep excavation
深基础 Deep foundation
各类桩基础 Pile and foundation
地震及液化模拟 Earthquake & liquefaction
堤坝动力反应 Dynamic behavior of dam
波浪模拟 Wave induced instability of slope
爆炸模拟 Blasting simulation
环境土力学研究 Environmental geotechnics
冻土工程研究 Cold regions' engineering
早在1869年法国人Philips E. 曾提出用离心机研究钢结构的变形，前苏联1930年曾用离心机研究隧洞和边坡变形，但直到二十世纪六十年代才在剑桥大学等研究单位的倡导下大量用于岩土工程研究。上世纪八十年代以来，土工离心机的应用更加广泛，研究更为活跃。自1988年以来每4年举办一次全世界的土工离心机国际会议，国际会议论文数量逐年增多。近年来随着液压技术，电控技术，微型传感器及观测技术的飞速发展，离心模型试验技术开始从最初的定性分析向定量分析过渡。 [1]
历届土工离心机国际会议召开地点
1988 Centrifuge 88 英国
1991 Centrifuge 91 美国
1994 Centrifuge 94 新加坡
1998 Centrifuge 98 日本
2002 Physical Modelling in Geotechnics 加拿大
2006 Physical Modelling in Geotechnics 香港
2010 Physical Modelling in Geotechnics 瑞士
2014 Physical Modelling in Geotechnics 澳大利亚
对于多数岩土工程结构，其受力状态和变形特性很大程度上取决于本身所受到的重力，特别是高土石建筑物，重力作用决定了其应力变形特性。土工离心机可以提供一个人造高重力场，在模型土工建筑物中再现原型的性状。
符号 | 名称 | 量纲 | 相似比 | 说明 |
g | 加速度 | LT | N | - |
v | 速度 | LT | 1 | - |
s | 位移 | L | 1/N | - |
L | 几何尺寸 | L | 1/N | - |
rs | 土体密度 | ML | 1 | - |
rf | 液体密度 | ML | 1 | - |
n | 孔隙率 | 1 | 1 | - |
m | 质量 | M | 1/N | - |
w | 含水率 | 1 | 1 | - |
Sr | 饱和度 | 1 | 1 | - |
s | 应力 | MLT | 1 | - |
- | 应变 | 1 | 1 | - |
q | 温度 | q | 1 | - |
t | 时间 | T | 1/N^2 | 固结过程 |
1/N | 动力学 | |||
1 | 蠕变过程 | |||
k | 渗透系数 | LT | N | - |
i | 水力梯度 | 1 | 1 | - |
h | 粘度系数 | MLT | 1 | - |
《土工离心模型试验规程》DL/T5102-1999 （2012年修订）
[1]Schofield A N. An introduction to centrifuge modeling[A]. Centrifuges in soil mechanics [C], Rotterdam, Balkema, Craig, James & Schofield (eds), 1988: 1-9.
[2]Zelikson A. Geotechnical models using the hydraulic gradient similarity method[J]. Géotechnique, 1969, (19): 495-508.
[3]Schofield A N. Cambridge geotechnical centrifuge operation [J]. Géotechnique, 1980,(20): 227-268.
[4]Shen C K, Li X S, Ng C W W, et al. Development of a geotechnical centrifuge in Hong Kong[A]. Proc. Centrifuge 98[C], Tokyo, 1998: 13-18.
[5]Ng C W W. Applications of geotechnical centrifuge modelling techniques for engineering designs[A]. Proc. Construction Challenges into the Next Century[C]. The Hong Kong Institution of Engineers. 1999: 241-252.
[6]Kutter B L. Recent advances in centrifuge modelling of seismic shaking[A]. Proc. 3rd Int. Conf. Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics[C], St. Louis, Missouri, 1995, 2(8): 927-941.
