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1.2 模型试验在线视频

下一节:1.3 原位测试与现场观测

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1.2 模型试验课程教案、知识点、字幕

同学们好 现在我们开始学习第二节

模型试验

模型试验一直是岩土工程中的一种重要研究手段

它既可用来

检验各种理论分析和数值计算

也可直接用于指导实际工程的设计和施工

近年来

岩土工程的规模和复杂程度都在增加

人们希望对其中机理的认识更加深入

各种模型试验越来越受到重视

得到了很大的发展

总体来讲

模型试验分为1g模型试验和ng模型试验

1g模型试验在通常的重力场中进行

在一定的边界条件下

对土工建筑物或地基进行模拟

用于验证相关的理论或计算方法

也是土的应力应变关系

研究的一种手段

这种试验分为小比尺试验和足尺试验

ng模型试验是将土工建筑物

或地基基础的尺寸缩小n倍

同时重力加速度为ng

一般采用原型材料做模型

密度相同

这样可使模型与原型的应力 应变相同

破坏机理相同

变形相似

对于以重力荷载为主的情况

尤为适用

目前有土工离心机

和渗水力模型试验两种

前者应用最为广泛

在1g的小比尺模型试验中

土工建筑物或地基基础尺寸

缩小n倍的同时

自重和荷载及应力也缩小n倍

由于土并不是线弹性材料

在1g下小尺寸模型中土的应力很低

而在很低的围压下

土的应力 应变

强度特性与常规围压下有很大区别

比如很多土在很低围压下

表现出强烈的剪胀和应变软化特性

尤以密实的粗粒土为甚

而在一般围压下则应力应变性质明显不同

在很低围压下土的强度指标

(如内摩擦角)有明显的提高

亦即强度的非线性

对于黏性土

其摩擦强度与围压大体上呈线性关系

而黏聚强度则不受围压影响

小尺寸的模型

无法正确地按比例缩小黏聚强度

所以1g下的小比尺模型试验一般意义不大

如果对这种1g的

小比尺模型试验结果进行数值分析

则需要进行很低围压下的试验以确定参数

而这种试验难度很大

并不容易得到准确结果

另一种1g模型试验是足尺试验

即基本上按原型尺度进行模拟试验

这种试验可信度高

资料十分宝贵

可直接用以指导工程设计

但造价昂贵

投资巨大

比如日本耗资5亿美元建造了大型振动台

这张图是在美国科罗拉多大学进行的

足尺加筋土挡墙

也就是著名的丹佛墙

墙高3.05m

宽1.22m

长2.08m

在一个大型模型槽内进行试验

铺设了12层长1.68m的

热黏无纺织物为筋材

墙顶用气囊加压

分别对黏性土和砂土填料进行试验

不惜投入巨资进行足尺及原型试验

表明了人们对于岩土工程的认识

还不够深刻

并且对理论分析

及数值计算的信心还不足

下面介绍NG土工模型试验

法国人Phillips早在1869年

就提出离心机模型试验的设想

20世纪30年代初成为现实

60年代以后

在发达国家发展较快

到了80年代

在世界上许多国家使用

我国80年代以来

先后建成多个土工离心机

近期往大容量 多功能 特殊性方向发展

土工离心机模型试验

用离心力模拟重力

其优点是

与原型相比应力应变相等

变形相似

破坏机理及现象相同

缺点包括 应力场不均匀

有时材料模拟不准确 比尺不一致

边界条件难以模拟

已用于

固结 入桩 冻土

基坑开挖 坝体填筑 地震

降雨 喷锚 污染物扩散等等

这是土工离心机模型试验的原理

和结构示意图

试验时将模型箱放在吊篮中

通过水平旋转产生离心力

试验中指令或传感器信号

通过滑环或无线方式输入输出

由计算机进行控制和数据处理

同时也可以通过闭路电视系统进行观察

这是清华大学50GT

土工离心机和振动台实物照片

该离心机容量不大

但特色鲜明

利用率高

已进行了多种土工试验

土工离心机试验中的相似准则

和比尺因素如表所示

值得注意的是

对于不同的问题

同一变量的比尺可能不一样

比如

对于惯性 层流和蠕变

时间模型比尺分别为N分之一

N平方分之一和1

渗水力模型试验是另一种NG模型试验

它的原理是

用水在土中向下的渗透力J模拟重力

从而达到模型尺寸缩小N倍

而土中应力应变与原型一致的目的

这里给出了这种试验设备的原理简图

从图可见

在向下的渗透力J作用下

模型比为

N=NG/G=(J+γ΄)/γ΄=(i*γW)/γ΄+1

约等于i+1

i是水力坡降

这张图是这种试验设备的简图

这种试验已经用于浅基础

桩基础等问题的研究

也可用于动力问题的模拟

它的突出优点是设备是静态的

在NG条件下沉桩等比较方便

但它也有很明显的局限性

只能做饱和土体试验

地面是水平的

土的渗透系数过大和过小

都影响试验精度并造成操作困难

高等土力学课程列表:

第0章 绪论

-0.1 岩土工程的学科特点与发展

--0.1.1 岩土工程的学科特点与发展1

--0.1.2 岩土工程的学科特点与发展2

--0.1.3 岩土工程的学科特点与发展3

-0.2 土力学学科的发展历史

--0.2.1 土力学学科的发展历史1

--0.2.2 土力学学科的发展历史2

-0.3 岩土工程实践的发展

--0.3.1 岩土工程实践的发展1

--0.3.2 岩土工程实践的发展2

-0.4 理论与工程的检验

--0.4 理论与工程的检验

-0.5 岩土工程的可持续发展

--0.5 岩土工程的可持续发展

-第0章 绪论-作业

第1章 土工试验及测试

-1.0 概述

--1.0 概述

--1.0 概述-作业

-1.1 室内试验

--1.1.1 室内试验1

--1.1.2 室内试验2

--1.1.3 室内试验3

--1.1.4 室内试验4

--1.1.5 室内试验5

--1.1.6 室内试验6

--1.1 室内试验-作业

-1.2 模型试验

--1.2 模型试验

--1.2 模型试验-作业

-1.3 原位测试与现场观测

--1.3 原位测试与现场观测

--1.3 原位测试与现场观测-作业

-1.4 试验的检验与验证

--1.4 试验的检验与验证

第2章 土的本构关系

-2.1 概述

--2.1 概述

--2.1 概述-作业

-2.2 应力和应变

--2.2 应力和应变

--2.2 应力和应变-作业

-2.3 土的应力变形特性

--2.3.1 土的应力变形特性1

--2.3.2 土的应力变形特性2

--2.3.3 土的应力变形特性3

--2.3.4 土的应力变形特性4

--2.3 土的应力变形特性-作业

-2.4 土的弹性模型

--2.4.1 土的弹性模型1

--2.4.2 土的弹性模型2

--2.4.3 土的弹性模型3

--2.4.4 土的弹性模型4

--2.4.5 土的弹性模型5

--2.4 土的弹性模型-作业

-2.5 土的弹塑性模型的一般原理

--2.5.1 土的弹塑性模型的一般原理1

--2.5.2 土的弹塑性模型的一般原理2

--2.5.3 土的弹塑性模型的一般原理3

--2.5.4 土的弹塑性模型的一般原理4

--2.5 土的弹塑性模型的一般原理-作业

-2.6 剑桥模型

--2.6.1 剑桥模型1

--2.6.2 剑桥模型2

--2.6.3 剑桥模型3

--2.6.4 剑桥模型4

--2.6 剑桥模型-习题

-2.7 其它典型弹塑性模型

--2.7.1 其它典型弹塑性模型1

--2.7.2 其它典型弹塑性模型2

--2.7.3 其它典型弹塑性模型3

--2.7 其它典型弹塑性模型-作业

第3章 土的强度

-3.1 概述

--3.1.1 概述1

--3.1.2 概述2

--3.1 概述-作业

-3.2 土的抗剪强度的机理

--3.2.1 土的抗剪强度的机理1

--3.2.2 土的抗剪强度的机理2

--3.2.3 土的抗剪强度的机理3

--3.2 土的抗剪强度的机理-作业

-3.3 土的强度与土的物理性质

--3.3.1 土的强度与土的物理性质1

--3.3.2 土的强度与土的物理性质2

--3.3 土的强度与土的物理性质-作业

-3.4 影响土的强度的外部因素

--3.4.1 影响土的强度的外部因素1

--3.4.2 影响土的强度的外部因素2

--3.4.3 影响土的强度的外部因素3

--3.4 影响土的强度的外部因素-作业

-3.5 土的排水与不排水强度

--3.5.1 土的排水与不排水强度1

--3.5.2 土的排水与不排水强度2

--3.5.3 土的排水与不排水强度3

--3.5.4 土的排水与不排水强度4

--3.5 土的排水与不排水强度-作业

-3.6 土的强度理论

--3.6.1 土的强度理论1

--3.6.2 土的强度理论2

--3.6.3 土的强度理论3

--3.6.4 土的强度理论4

--3.6 土的强度理论-作业

-3.7 黏性土的抗拉强度

--3.7 黏性土的抗拉强度

--3.7 黏性土的抗拉强度-作业

第4章 土中渗流

-4.1 概述

--4.1 概述

--4.1 概述-作业

-4.2 饱和土的渗透性和基本方程

--4.2.1 饱和土的渗透性和基本方程1

--4.2.2 饱和土的渗透性和基本方程2

--4.2.3 饱和土的渗透性和基本方程3

--4.2.4 饱和土的渗透性和基本方程4

--4.2.5 饱和土的渗透性和基本方程5

--4.2 饱和土的渗透性和基本方程-作业

-4.3 饱和土二维渗流和流网

--4.3.1 饱和土二维渗流和流网1

--4.3.2 饱和土二维渗流和流网2

--4.3.3 饱和土二维渗流和流网3

--4.3 饱和土二维渗流和流网-作业

-4.4 饱和渗流数值计算方法

--4.4.1 饱和渗流数值计算方法1

--4.4.2 饱和渗流数值计算方法2

--4.4.3 饱和渗流数值计算方法3

--4.4.4 饱和渗流数值计算方法4

--4.4 饱和渗流数值计算方法-作业

-4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力

--4.5.1 非饱和土中水的形态和基质吸力1

--4.5.2 非饱和土中水的形态和基质吸力2

--4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力-作业

-4.6 非饱和土土水特征曲线

--4.6.1 非饱和土土水特征曲线1

--4.6.2 非饱和土土水特征曲线2

--4.6.3 非饱和土土水特征曲线3

--4.6 非饱和土土水特征曲线-作业

-4.7 非饱和土的渗透性和数值计算

--4.7.1 非饱和土的渗透性和数值计算1

--4.7.2 非饱和土的渗透性和数值计算2

--4.7.3 非饱和土的渗透性和数值计算3

--4.7 非饱和土的渗透性和数值计算-作业

第5章 土的压缩与固结

-5.1 概述

--5.1 概述

-5.2 土的压缩与地基的沉降

--5.2.1 土的压缩与地基的沉降1

--5.2.2 土的压缩与地基的沉降2

--5.2 土的压缩与地基的沉降-作业

-5.3 地基沉降的计算方法

--5.3.1 地基沉降的计算方法1

--5.3.2 地基沉降的计算方法2

--5.3.3 地基沉降的计算方法3

--5.3 地基沉降的计算方法-作业

-5.4 单向固结的普遍方程及一般问题

--5.4.1 单向固结的普遍方程及一般问题1

--5.4.2 单向固结的普遍方程及一般问题2

--5.4.3 单向固结的普遍方程及一般问题3

--5.4 单向固结普遍方程及一般问题-作业

-5.5 土的三维固结理论

--5.5.1 土的三维固结理论1

--5.5.2 土的三维固结理论2

--5.5.3 土的三维固结理论3

--5.5.4 土的三维固结理论4

--5.5.5 土的三维固结理论5

--5.5.6 土的三维固结问题6

--5.5 土的三维固结理论-作业

-5.6 关于土体固结的其他问题简介

--5.6 关于土体固结的其他问题简介

--5.6 关于土体固结的其他问题简介-作业

第6章 边坡稳定分析

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 边坡稳定分析方法

--6.2.1 边坡稳定分析方法1

--6.2.2 边坡稳定分析方法2

--6.2.3 边坡稳定分析方法3

--6.2.4 边坡稳定分析方法4

-6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法

--6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法

-6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论

--6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论

-6.5 塑性力学上下限定理简介

--6.5 塑性力学上下限定理简介

-6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析

--6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析

-6 边坡稳定分析-作业

1.2 模型试验笔记与讨论

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