黄土斜坡地震动力响应及液化机制研究的离心机振动台试验方案
1、试验目的
黄土斜坡在下部充分浸水和地震作用条件下，观察坡体不同部位动孔隙水压
力的变化规律，结合坡体的变形破坏特征，研究黄土斜坡的地震动力响应特性，及地震液化对黄土斜坡稳定性的影响。
2、试验准备工作
2.1 试验模型设计
如图1所示，黄土斜坡的离心机振动台试验模型采用单面直线坡，坡角为
60°。模型总高为70cm ，其中坡体高度50cm ，下伏基础深度20cm 。模型底部长为100cm ，宽为60cm （未减去防水膜厚度）。
图1 黄土斜坡概念模型及传感器布置图 （单位：cm ）
2.2 试验相似关系设计
本试验模型采用原型材料，材料物理力学参数的相似常数均取值为1.0。离心加速度拟采用20g ，即模型与原型加速度的相似系数为20。由此对应的模型与原型几何尺寸的相似系数为1/20。也就是说，本试验模型高度为0.7m ，模拟的原型高度为14m 。表1还列出了离心机振动台试验涉及其它关键参数的相似系数。
表1 离心机振动台试验相似系数
(a)侧视图
孔隙水压力计
(a)俯视图
加速度计
激振方向
X
46.9
24.2
2.3 试验设备及测试系统（待补充详细）
表2 土工离心机振动台技术参数
2.4 试验材料
试验模型材料均采用黄土原型材料，取样地点为甘肃省兰州市永靖县盐锅峡镇黑方台黄土地区。材料从现场取回后，在室内做了密度、孔隙比、液限和塑限以及颗粒级配分布试验，结果见表3。依据图1所示的设计模型尺寸，估算模型总质量为672kg。
表3 试验用黄土的物理力学参数
2.5 模型制备及饱水
斜坡模型采用现场制作，从下到上逐层均匀压实的方式。基本流程如下：（1）在模型箱内壁量好模型几何尺寸，制作一个标尺，以便建模时可以方便地控制每一层装样的高度，同时保证传感器埋设位置的精确度。
（2）将准备好的材料倒入模型箱中，采用压实工具进行人工压实。为保证压实密实度，每层碾压厚度控制在5~10cm。同时为了避免已制作的土层不均匀和传感器位置移动，工作人员尽量不在模型箱内走动。
（3）模型达到设计高度后，削坡至设计坡形。
本试验旨在研究黄土斜坡在饱水条件下的地震动力响应特性。依据黑方台台塬边黄土滑坡的发育特征，长期水力灌溉导致地表水入渗到黄土内部，转而形成地下水从台塬边渗出，以此形成了该部位黄土土层下部充分饱水的特征。因此，在本试验中，依据此特征，将使黄土斜坡下部饱水，设计饱水高度为距离坡底25cm，如图1所示。饱水方式为直接在模型箱内加水，并始终保持水面高于设计饱水高度一定距离。
2.6 传感器类型及布置方案
为了获得饱和黄土斜坡在地震作用下，动孔隙水压力的增长和消散情况，本试验在模型饱水的部位共安装了5个孔隙水压力计，如图1所示。孔隙水压力计采用陕西卫峰核电子有限公司订做的KY1002型号，每只孔隙水压力计的量程为200kPa，头部直径为8mm，精度为±1%F.S.，频响范围为1000Hz以内。在模型内布置传感器时，一方面，在同一水平高程处，从坡表到坡内布置了3个孔压计
（P1~P3），以观测坡表和坡内孔压的变化特征。另一方面，在垂直方向上，沿不同高程也布置了3个孔压计（P2，P4，P5），以观测坡体高程对孔压响应的影响。此外，在振动台面上布置一个加速度传感器A0，用于校核台面输入的加速度激振波。
2.7 振动输入波及加载方案
2.7.1 输入波设计
本试验对振动台模型的输入波采用加速度时程曲线。在设计输入波时，需要考虑波的振幅、持时和频率特征。
（1）波型的确定：波的类型为随机波。随机波采用1995年日本Kobe地震中JMA 实测的加速度记录（采样间隔为0.02s，振动持时约40s）。
（2）振幅的确定：以试验用黄土材料的取样现场黑方台为研究区，该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15 g。结合离心机振动台设备的最大振动加速度15g和本试验设计的加速度相似系数20（模型/原型），可以确定本试验在离心加速度为20g的条件下，能够模拟的最大原型加速度为0.75g。因此，本试验拟针对Kobe波的振幅采用1.0g、3.0g、6.0g和10.0g，对应的原型加速度为0.05g、0.15g、0.3g和0.5g。而后根据模型的变形程度，可适当增加激振强度，直至模型出现大变形或破坏。
（3）波的振动频率：结合离心机振动台设备的最大振动频率范围为20~350Hz 和本试验设计的频率相似系数20（模型/原型），可以确定本试验在离心加速度为20g的条件下，能够模拟的最大原型振动频率为1~17.5Hz。对Kobe波形，实测NS向主频为1.45Hz，因此，在试验时，将其主频放大至29Hz后进行加载。同时为了研究地震波频率的影响，对kobe波进行了幅值3.0g，时间压缩比分别为20,30,40，50的激震试验，对应的主频放大后依次为29hz\43.5hz
\58hz\和72.5hz。
（4）波的振动时间：持时有2.0s\1.33s\1s\0.8s，对应的原型波持时均为40s。（5）波的激振方向：水平单向X向激振。
2.7.2 加载方案
加载过程如下：
（1）离心机开机时不能启动过快，采用从1g，10g，20g，30g，40g直至50g的
逐级加载方式。每一级施加至模型变形稳定后，再施加下一级；
（2）离心机加载至设计加速度后，稳定一段时间，待监测的孔隙水压力稳定后，再开始通过振动台对模型施加激振波。激振波按表4制定的加载顺序施加。（3）每次加载波完毕后让离心机稳定一定时间，待监测的孔隙水压力稳定后再进行下一级加载。
（4）试验结束后，立即测试模型土体在不同深度处的含水率，与初始含水率比较。
表4 振动阶段输入波的加载顺序
图2 1995年日本Kobe地震中JMA实测的加速度时程曲线及其傅里叶幅值谱3、预期成果
（1）每一加载工况下，黄土斜坡内部孔隙水压力的增长和消散特征；（2）分析激振波类型、振幅、频率和方向对孔压响应的影响；
（3）根据孔压变化特征和宏观变形特征初步确定黄土的液化判据。
环境试验设备检验方法及参照国标 国家对生产制造型的企业的产品出厂性能的安全性检验都有具体国家标准可以参照，下面我们简单的介绍一下电工电子产品应该做哪些环境试验检验才能通过国家质检部门的检验。 电子电工产品需要做的环境试验有：温度试验、湿热试验、盐雾试验、太阳辐射试验、高低温低气压试验、腐蚀气体试验、振动试验、稳态加速度试验、低温、低气压/湿热综合试验、温度/湿度组合循环试验、温度/振动综合试验、水试验等，这些试验设备都是要参照GB/T5170的要求了进行检验的，《GB/T5170》包括以下部分：GB/T 5170.1-2008 电子电工产品环境试验设备检验方法总则 GB/T 5170.2-2008 电子电工产品环境试验检验方法温度试验设备 GB/T 5170.5-2008 电子电工产品环境试验检验方法湿热试验设备 GB/T 5170.8-2008 电子电工产品环境试验检验方法盐雾试验设备 GB/T 5170.9-2008 电子电工产品环境试验检验方法太阳辐射试验设备 GB/T 5170.10-2008 电子电工产品环境试验设备检验方法高低温低气压试验设备 GB/T 5170.11-2008 电子电工产品环境试验设备检验方法腐蚀气体试验设备 GB/T 5170.13-2005电子电工产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用机械振动台 GB/T5170.14-1985电子电工产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用电动振动台 GB/T5170.15-2005电子电工产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用液压振动台 GB/T5170.16-2005电子电工产品环境试验设备基本参数检定方法稳态加速度试验用离心机GB/T5170.17-2005电子电工产品环境试验设备基本参数检定方法低温/低气压/湿热综合顺序试验设备
黄土斜坡地震动力响应及液化机制研究的离心机振动台试验方案 1、试验目的 黄土斜坡在下部充分浸水和地震作用条件下，观察坡体不同部位动孔隙水压 力的变化规律，结合坡体的变形破坏特征，研究黄土斜坡的地震动力响应特性，及地震液化对黄土斜坡稳定性的影响。 2、试验准备工作 2.1 试验模型设计 如图1所示，黄土斜坡的离心机振动台试验模型采用单面直线坡，坡角为 60°。模型总高为70cm ，其中坡体高度50cm ，下伏基础深度20cm 。模型底部长为100cm ，宽为60cm （未减去防水膜厚度）。 图1 黄土斜坡概念模型及传感器布置图 （单位：cm ） 2.2 试验相似关系设计 本试验模型采用原型材料，材料物理力学参数的相似常数均取值为1.0。离心加速度拟采用20g ，即模型与原型加速度的相似系数为20。由此对应的模型与原型几何尺寸的相似系数为1/20。也就是说，本试验模型高度为0.7m ，模拟的原型高度为14m 。表1还列出了离心机振动台试验涉及其它关键参数的相似系数。 表1 离心机振动台试验相似系数 (a)侧视图 孔隙水压力计 (a)俯视图 加速度计 激振方向 X 46.9 24.2
2.3 试验设备及测试系统（待补充详细） 表2 土工离心机振动台技术参数
2.4 试验材料 试验模型材料均采用黄土原型材料，取样地点为甘肃省兰州市永靖县盐锅峡镇黑方台黄土地区。材料从现场取回后，在室内做了密度、孔隙比、液限和塑限以及颗粒级配分布试验，结果见表3。依据图1所示的设计模型尺寸，估算模型总质量为672kg。 表3 试验用黄土的物理力学参数 2.5 模型制备及饱水 斜坡模型采用现场制作，从下到上逐层均匀压实的方式。基本流程如下：（1）在模型箱内壁量好模型几何尺寸，制作一个标尺，以便建模时可以方便地控制每一层装样的高度，同时保证传感器埋设位置的精确度。 （2）将准备好的材料倒入模型箱中，采用压实工具进行人工压实。为保证压实密实度，每层碾压厚度控制在5~10cm。同时为了避免已制作的土层不均匀和传感器位置移动，工作人员尽量不在模型箱内走动。 （3）模型达到设计高度后，削坡至设计坡形。 本试验旨在研究黄土斜坡在饱水条件下的地震动力响应特性。依据黑方台台塬边黄土滑坡的发育特征，长期水力灌溉导致地表水入渗到黄土内部，转而形成地下水从台塬边渗出，以此形成了该部位黄土土层下部充分饱水的特征。因此，在本试验中，依据此特征，将使黄土斜坡下部饱水，设计饱水高度为距离坡底25cm，如图1所示。饱水方式为直接在模型箱内加水，并始终保持水面高于设计饱水高度一定距离。 2.6 传感器类型及布置方案 为了获得饱和黄土斜坡在地震作用下，动孔隙水压力的增长和消散情况，本试验在模型饱水的部位共安装了5个孔隙水压力计，如图1所示。孔隙水压力计采用陕西卫峰核电子有限公司订做的KY1002型号，每只孔隙水压力计的量程为200kPa，头部直径为8mm，精度为±1%F.S.，频响范围为1000Hz以内。在模型内布置传感器时，一方面，在同一水平高程处，从坡表到坡内布置了3个孔压计
湿陷性黄土路基处理方案 编制依据 (1)G219线阿合奇县至八盘水磨公路建设项目设计施工总承包部工程一标段《两阶段施工图设计》文件； (2)G219线阿合奇县至八盘水磨公路建设项目设计施工总承包部工程一标段《招标文件》、交通运输部颁发的《公路工程标准施工招标文件》(2009年版上、下册)及《补充技术规范》； (3)G219线阿合奇县至八盘水磨公路建设项目设计施工总承包部工程一标段《技术规范》、国家现行的施工技术规范、操作规程： (4)《公路工程技术标准》(JTGBol-2014); (5)《公路工程抗震规范》(JTGBO2-2013); (6)《公路勘测规范》(JTGeIO-2007); (7)《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011); (8)《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30-2015); (9)《公路路线设计规范》(JTGD20-2017); (10)《公路路基设计规范》(JTGD30-2015);
(11)《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017); (12)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018); (13)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015); (14)通过对施工现场的详细踏勘、调查所获取的资料； (15)本单位现有的技术能力、机械设备、施工管理水平及大型工程项目施工中所积累下来的宝贵经验。 工程概况 工程概述 本合同为第二合同段，设计主要技术指标：本次第二分部K227+000~K274+000采用双向两车道二级公路标准，设计速度为60km∕h z全线采用新建沥青混凝土路面与改建加铺混凝土路面相结合。路面结构的目标可靠度为85%,目标可靠指标B=LO4。路面结构设计使用年限为12年，采用轴重为100kN的单轴一双轮组轴载作为设计轴载。设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通为8.969538×106辆，设计交通荷载等级为重。其余技术标准应严格参照《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)执行。 水文气象
岩土离心机模拟原理与技术 学号：2014020254 姓名：章春炜 班级：地质一班 指导老师：韩文喜
浅谈振动离心机 1 振动离心机的发展概述 振动离心机系统是指具有动力离心试验功能，配备振动台的土工离心机系统。振动离心机系统中振动台的技术难度和运行要求非常高，比如当离心加速度到达100g 时，500kg 的模型荷载就相当于原型 50t 的重力，而振动台输入的地震频率将为原型地震频率的 100 倍，振动历时为原型的 1/100，振动加速度为原型 的 100 倍，因此振动台不但需要足够强度和刚度，还需要有足够的动力和激振 装置，并精确地控制振动台的运动。常规的土工离心机只能进行静力离心试验，振动离心机系统对制造技术、加工工艺、量测技术等要求比常规土工离心机系统高很多，但岩土工程和地震工程领域中存在更多的是动力问题。早期的土工离心机均只能进行静力离心试验，受科学技术条件的限制，国际上直到 20 世纪 80 年代振动离心机系统的研究才广泛开展起来，至今振动离心机系统已经成为强大的试验技术手段用于研究地基、土工结构物的动力响应特性及稳定性分析等方面，振动离心机系统的发展历史上出现的振动台系统类型及特点如下： （a）机械式振动台系统 最早也是最简单的机械式振动台系统是扳机弹簧式振动台系统，这一系统由英国剑桥大学 D.V.Morris 等人于 1979 年首先研制成功，该系统的基本工作原理是弹簧激振，可输入正弦波，正弦波的频率由模型质量、模型箱质量和弹簧刚度共同决定，这一振动台系统的优点是结构简单，操作方便，重量轻，价格便宜；缺点是出力小，振动频率低，只能实现正弦波振动，幅值衰减严重，试验过程中不能反复加载。1981 年英国剑桥大学由 Kutter 等人又研制出另一种新型机械式 振动台系统——颠簸道路式振动台系统，这一系统由一个安装在离心机室墙壁上的波浪形轨道和一个安装在离心机转臂末端的轮子组成，它的基本工作原理是：在离心机运转过程中，轮子在轨道上产生相对于离心机的径向运动，轮子的径向运动再通过一组曲柄、导杆机构转化成模型箱及模型的切向振动，实现所需功能。这一系统的优点是：1.振动频宽大，最高可达 150Hz;2.出力大，稳定性好，可 为 135kg 的模型提供 20g的振动加速度；3.试验允许离心加速度大，可达 100g；
地铁车站结构振动台模型试验的研究 【提要】：对地下铁道开展建立抗震设计方法的研究正逐渐得到人们的关注。本文 通过分析地下结构振动台试验的现状和难点，在此基础上进行地铁车站结构振动台模型试验。利用振动台对地铁车站结构进行模型试验在国内尚属首次，试验工作的开展遇到许多困难，如模型箱的形式、模型土的配制方法及其动力特性、相似关系比的确定、传感器类型的选择与布置等。针对这些困难逐一开展了研究，并提出了解决方法，试验结果表明本文提出的试验方法行之有效。 【关键词】：地下结构振动台试验模型试验地铁车站 Abstract: To set up an. asEismic design method and its research for Metro proj ect has won many concerns day by day . The paper by way of analysing the exist ing conditions, and problems of vibration stand test for underground structure, is to establish model test of vibration stand for Metro station structure.It i s the first time in this country to make model test on Metro station structure on vibration stand, encountering much difficulty, such as the oattern of model box, model soil prescription, and its dynamic characteristics, to set up a sim ilarity ratio, a selection of transponders and its arrangement. A Study is goi ng on to tackle them one by one, resulting in offering respective solutions. T he findings suggest the method proposed in the article is effective. Keywords: underground structure, vibration stand test, model test, metro stati on. 1 引言 2 地下结构振动台模型试验研究的现状 土-结构相互作用的研究起始于20世纪30年代的后期，主要研究地基与上部建筑物相互作 用的问题。20世纪70年代，由于核电站、沉埋隧道、海洋平台等大型工程的兴建，以及计算技术的发展，土-结构相互作用的问题日益受到关注。在这类课题的研究过程中， 为验证理论计算模型的合理性和分析土-结构动力相互作用的机制，振动台模型试验开始 成为一种不可缺少的试验技术。试验研究主要集中在：砂土液化对结构的影响、土-桩 的动力相互作用、土-土工结构的动力相互作用和土-地下结构的动力相互作用。 K.Tokida(1993)等人利用振动台对不同截面形式、不同截面宽度和在易液化土层中埋置深度不同的结构模型做了一系列振动台试验，研究结构形式及易液化层的厚度对土层液化程度和地下结构受力变形的影响。管道基本断面形状为矩形，宽度分别为150cm和75cm，高 度和长度均为150mm和590mm。结构模型用铝板制作。模型箱长、宽、高分别为1800mm、60 0mm和1100mm。模型土由易液化和不易液化的两种土层组成，上部为易液化层，底部为不 易液化层，材料均为洁净的Toyoura砂，通过调整其密实度模拟易液化和不易液化的特性。
岩土地震工程与土动力学研究 作者：林海刘良松邓建梅 来源：《中国房地产业·中旬》2021年第09期 【摘要】在交通业及能源基础设施建设日益发展的背景下，由于循环动载所造成的工程问题使得土动力学及岩土地震工程问题十分严峻。在此背景下，有关研究人员也逐渐提高了对于这一问题的研究力度，本文将简要介绍土动力学及岩土地震工程的研究现状，并将重点放在土的剪切模量、土体地震液化、地下结构地震响应及其抗震设计等动力学问题上，分析上述领域中的研究现状及进展，并在此基础上指明日后的研究方向。 【关键词】土动力学；岩土地震工程；动本构模型；动力分析；动力测试 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.121 1、土的动剪切模量 针对地震场地响应情况予以分析，土的动剪切模量G是其中最为主要的一个分析参数，其中包含了最大剪切模量G0及其在应变条件下的退化曲线，也即G/G0～γ。在过去的很长一段时间中，各国研究者利用室内共振柱试验及现场剪切波速试验展开了对于这一内容的一系列研究，最终确定了G0的主要影响因素，并在此基础上提出了相应的经验公式。在压电陶瓷弯曲元源波速测试技术高速发展的背景之下，土体G0的测试研究工作也实现了突破。此外，近年来，学者普遍开始探索借助离散元方式研究土体动剪切模量的方法，试图基于微观视角探索其宏观特性，以此揭示土体模量特性的微观机理。 1.1 弯曲元波速试验 此类方法具有一定的速度优势，且操作相对便捷，现已经在三轴仪等多种土工试验设备中实现了充分运用，可以针对土的剪切波速及最大剪切模量予以测定。利用弯曲元办法，因为受到了近场效应和边界发射等多种因素的影响，在一定程度上增加了剪切板传播时间的确定难度。在弯曲元试验中，可以通过多种方式确定S波的传播时间，如时域法、峰值法及初达波法等。对于不同情况而言，相应的分析方法传播时间也会存在一定的差，其准确性通常直接取决于所输出信号的特性[1]。 1.2 土的最大剪切模量G0 这是当前土地状态评测中最为重要的一项指标，可以整体反应土体的应力状态、密实度及其结构，已经在场地分类、砂土地震液化判别等领域中实现了广泛运用。许多研究证实，G0会被塑性指数、有效围压、不均匀系数、时间效应、各向异性及颗粒形状等多种因素所影响。
抗滑桩加固滑坡体地震反应离心机模型试验及分析地震滑坡是地震所产生最主要的地质灾害类型之一,严重危害生命和财产的安全。为能够避免或最大程度地减轻地震滑坡的危害,有必要对地震滑坡产生机制和规律进行研究。 抗滑桩因其自身特点已在实际滑坡加固治理中得到广泛应用。目前国内外对于抗滑桩静力设计方面的研究取得较多成果,然而对地震作用下堆积型滑坡体中抗滑桩的抗震性能研究较少,远远落后于工程实践。 因此,有必要加强堆积型滑坡及其抗滑桩加固地震反应方面的研究,揭示地震作用下抗滑桩的抗震受力机理,为抗滑桩抗震设计提供重要理论价值和科学意义。鉴于此,本文以某典型堆积型滑坡作为研究的参考原型,设计完成了4组50倍重力加速度条件下堆积型滑坡及其抗滑桩加固地震反应的离心机振动台模型试验,并借助数值模拟和数值分析手段对其进行了相应的拓展。 本文的主要研究工作如下:1.阐述了离心机振动台模型试验技术以及试验所用设备的基本情况,重点从试验模型、传感器布置、传感器标定、试验模型制备及地震动输入等方面详细介绍了堆积型滑坡体及抗滑桩加固滑坡体的离心机振动台模型试验设计,可为类似的离心机振动台模型试验方案设计及模型制作等提供有价值的参考。2.完成了1组堆积型滑坡地震反应的离心机振动台模型试验,分别从地震反应宏观特征、位移响应特征、滑坡坡面水平向、坡面竖直向、坡体内水平向、基岩处水平向加速度响应特征、地震波类型与地震波峰值对滑坡地震反应的影响以及滑坡坡体对输入地震动的影响等方面进行了详细、系统的分析,给出了不同类型、不同强度地震动作用下堆积型滑坡地震反应的特征与规律。 3.完成了3组抗滑桩加固滑坡体的离心机振动台模型试验,对比分析了静动
离心-振动复合加速度测量不确定度评估 刘静雅 【摘要】给出了离心-振动复合加速度的测量模型,通过对测量模型的分析,给出了 影响离心-振动复合加速度测量不确定度的四个主要影响因素.并对不确定度分量进行了分析和计算,给出了示例性评估结果. 【期刊名称】《计测技术》 【年(卷),期】2018(038)0z1 【总页数】3页(P130-132) 【关键词】离心-振动;复合加速度;测量不确定度 【作者】刘静雅 【作者单位】航空工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095 【正文语种】中文 【中图分类】TB9 0 引言 高精度加速度计是惯性导航、惯性制导、姿态测量和过载传感等应用中的关键组成部分，其在民用领域中的应用也日益广泛。近年来，随着加速度计应用范围的扩展，应用环境的多样化，有关加速度计的测试计量技术也迅速发展。其中，以多参数复合环境下的“生存概率评价”(可靠性试验)转向以“生存质量评价”(计量校准)是加速度计测试计量工作当中的一个重要议题。加速度计工作的多参数复合环境包含
温度、湿度、振动、恒加速度、冲击等，其中恒加速度与振动是加速度计工作的复合环境中最常见的[1-4]。 有关恒加速度与振动的复合试验系统，基本构架是通过离心机产生恒加速度，通过振动台产生振动加速度，将二者进行组合，就能得到恒加速度与振动的复合输出。这种设备可称为“离心-振动复合校准(试验)装置”，一般由大型的离心机与电磁振动台构成。在离心机转臂上安装振动台，被测单元安装在振动台面上。为了更好地推广和应用离心-振动复合校准(试验)装置，本文根据研究成果，对常规的离心-振动复合校准(试验)装置的测量不确定度进行了示例性评估。 1 测量模型 离心-振动复合校准(试验)装置产生的复合加速度可表示为[5-7]: (1) 式中：a为离心-振动复合校准(试验)装置产生的复合加速度，m/s2；ac为离心机产生的离心加速度，m/s2；av为振动台产生的振动加速度，m/s2；ωc为离心机转速，rad/s；ωv为振动台角频率，rad/s。 复合加速度测量不确定度分析模型为 c2(ωc)u2(ωc)+c2(ωv)u2(ωv) (2) 式中：u(a)为复合加速度幅度测量不确定度；u(ac)为离心机加速度幅度引入的不确定度分量；u(av)为振动加速度幅度引入的不确定度分量；u(ωc)为离心机转速引入的不确定度分量；u(ωv)为振动台角频率引入的不确定度分量。 带入式(2)得 (3)
离心机技术在岩土工程中的应用 离心机技术的应用是当前国内外研究的热点话题，土工离心机的应用可以模拟地球重力场的变化，能准确、实时、完整的采集所需数据，在岩土工程中表现出了良好的优势。本文针对离心机技术在岩土工程中的应用进行阐述和分析。 标签：离心机技术；岩土工程；应用 目前，在失稳边坡工程地质问题的研究方面，多集中在失稳之后的问题，借助于土工离心机，可以做到防患于未然，让模型处于低应力的松散状态，可以有效利用重力场与离心力场之间的等效原则，弥补模型尺寸缩小造成的损失，得出应力应变状态。 1.土工离心机技术的研究进展 在1971年，英国成功研制出了土工离心机，并将其应用在了岩土工程领域中，在随后的8年中，针对评估结构整体性能、原形预测、摩擦材料条件应力路径等问题展开了深入的研究，此后，土工离心机技术在多个国家得到了迅速的发展，并在岩土工程领域得到广泛应用。国外研究人员针对离心机展开山坡坡面泥石流启动、形成机制的模拟，成功开发出离心机辅助设备，如四维度机器人、地基差异位移控制器、降雨设备、离心机振动台等新型设备，土工离心机技术也逐步趋于成熟，可以模拟开挖、地震、沉降、降雨、渗流等多种环境，通过试验来反映获取的数据。 近年来，离心机各种辅助设备被相继被开发出来，离心机震动台、四维度机器人、降雨设备、地基差异位移控制器等设备的应用，让土工离心机技术变得越来越成熟，功能也越来越全面，现在能够模拟地震、开挖、降雨、沉降、渗流等各种环境下岩土工程研究。 2.离心机技术在岩土工程中的应用 2.1.在降雨诱发土质边坡失稳方面的应用。由于降雨诱发土质边坡失稳是各个国家研发的重点和重点问题。有研究人员利用土工离心机，针对边坡失稳问题进行了研究，通过采用不同倾角、高度、土体类型的模型，验证了土工离心机模拟技术的应用，结果证实，在相同坡角边坡、土体性质情况下，滑面之间存在差异。为了针对累积雨量、降雨强度、滑坡失稳的关系进行研究，有研究人员在进行离心机试验之前，采用了模型喷洒水雾，数据显示，每增加50mm的雨量时，不会出现整体失稳问题，但是若雨量超过200mm，就会出现局部破坏，若连续两次降水将超过了200mm，会引发整体失稳问题。 2.2.在地震条件下的应用。地震灾害问题会导致地面出现滑坡、错动变形、崩塌问题，引发严重的后果。以往，由于技术因素的限制，无法模拟地震环境下的岩土体结构物，而利用土工离心机，则让这种模拟技术的应用得到了可能。目
刚性模型箱边界效应研究评价方法比选 摘要：本文针对地下结构地震模型试验刚性模型箱柔性边界效应研究评价方法比选，对刚性模型箱与模型土及结构三者相互作用进行分析，比选了四种常用边界效应评价方法，得出了2-范数偏差方法为当前最为全面且定量的分析方法 关键词：地下结构；模型试验；模型箱；边界效应 基金项目：重庆交通大学研究生科研创新项目(2021S0005) 引言 地下结构的抗减震相关研究一直是近年来研究重点，地下结构抗震分析方法主要有原型观测[1]、模型试验和理论分析三种，其中模型试验是地下结构抗震分析的一种重要方法[2]。模型试验是将一定尺寸模型箱转载结构模型放置于可模拟震动响应的振动台进行模拟试验，可以较为准确的模拟和反映地下结构的震动反应以及结构和土体系的相互作用特性，应用十分广泛。 1模型箱边界效应分析 振动台模型试验分为离心机振动台模型试验和普通振动台模型试验两种。普通振动台模型试验忽略了重力作用，而在动力荷载反复作用下的情况下，模型土应力-应变关系表现为非线性关系，致使模型土对应力路径有较高依赖，因此，在普通振动台试验中不能要求模拟较高的重力的试验条件，极大限制了普通振动台试验模型箱的设计高度。而离心机振动台模型试验的优点是由离心机提供的离心力来模拟重力，从而保证模型土在离心力场中与原型土在重力场中的应力状态一致。然而离心机中装载的模型受制于模型箱的尺寸不能设计很大，但尺寸过小又会使模型产生尺寸效应，因此选取普通振动台开展试验往往更加常见。 模型箱是开展地下结构振动台模型试验重要装置之一，模型箱设计应满足两个作用[3]：一是给模型土提供有限范围的装载；二是将振动台的激励等效传递给实验对象，模型箱设计的合理性将直接影响试验结果的合理性与准确性。为了满
下沉式黄土窑洞抗震加固及振动台试验研究 下沉式黄土窑洞抗震加固及振动台试验研究 摘要： 黄土窑洞作为中国古代建筑的一种重要形式，不仅承载着丰富的文化遗产，还是人们生活的重要场所。然而，由于其结构特点以及地理环境的限制，黄土窑洞在地震发生时存在较大的安全隐患。为了提高黄土窑洞的抗震能力，本研究利用振动台试验的方法，对下沉式黄土窑洞进行了抗震加固设计，并对其加固效果进行了评估。通过本研究的实验结果，可以为黄土窑洞的抗震设计提供一定的参考依据。 1. 简介 黄土窑洞是中国古代建筑的一种特殊形式，其独特的结构和构造方式，使其成为世界建筑史上的瑰宝。然而，黄土窑洞在地震时极易受损，这对于保存这一重要文化遗产构成了巨大的挑战。因此，研究黄土窑洞的抗震加固方法，具有重要的理论和实践意义。 2. 黄土窑洞的抗震加固方法 2.1 结构加固 针对黄土窑洞的特点，我们可以采用加固墙体的方式来提高整体的抗震能力。这种方法可以有效减少窑洞在地震中的变形和破坏，提高窑洞的整体稳定性。 2.2 地基处理 黄土窑洞常常存在地基不牢固的问题，这也是导致其易受地震破坏的一个主要因素。因此，我们可以采取加固地基的方式，提高其抗震能力。通过增加地基的稳定性和承载能力，可以有效减小窑洞的震动位移和变形。
2.3 增加剪力墙 由于黄土窑洞的受力特点，常常存在剪力墙不足的问题。因此，在加固设计中，可以在窑洞的特定位置增加剪力墙，以提高窑洞的整体抗震能力。 3. 振动台试验设计 为了验证以上加固方法的效果，本研究设计了一系列的振动台试验。首先，我们选取了具有一定历史年限的黄土窑洞进行模拟实验，测定其固有频率和动力特性。然后，在振动台上对黄土窑洞进行震动试验，观察窑洞在不同地震强度下的受力及变形情况。同时，我们还设置了加固后的黄土窑洞进行对比试验，以评估加固效果。最后，通过数据分析和结果对比，得出一定的结论。 4. 实验结果分析 通过振动台试验，我们观察到加固后的黄土窑洞在地震强度较小时的抗震性能有了显著提高。增加剪力墙可以有效减小窑洞的变形和位移，提高了其整体稳定性。同时，合理的地基处理也对窑洞的抗震能力有了一定的提高。然而，当地震强度超过一定限度时，加固效果并不显著，黄土窑洞仍然容易发生破坏。因此，我们建议在设计黄土窑洞抗震加固方案时，要根据实际地震状况进行灵活调整。 5. 结论 通过振动台试验的研究，我们可以得出以下结论：黄土窑洞的抗震能力可以通过加固结构、处理地基和增加剪力墙等方式得到一定提高。然而，在地震强度较大的情况下，仍然需要进一步探索有效的抗震加固方法。此外，本研究为其他类似研究提供了一定的参考和借鉴。 6. 展望
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地震液化的判别方法 砂土地震液化的判别，从工程的抗震设计要求考虑，需要解决的问题首先是正确判定砂土能否液化，其次是采用什么措施预防或减轻液化引起的层害。工程设计需要的判别内容应该包活：1估计液化的可能性②估计液化的范围；③估计液化的后果。砂土地震液化的判别思路如下： 一、初判按照地震条件、地质条件、埋藏条件、土质条件的一些限界指标进行初判。地震条件方面，一般来说，震级在5级以上的才可以产生液化；也就是液化最低烈度为Ⅵ度。 地质条件方面，发生液化的多为全新世乃至近代海相及河湖相沉积平原、河口三角洲，特别是洼地、河流的泛滥地带、河漫滩、古河道、滨海地带及人工填土地带等。埋藏条件方面，一般液化判别应在地下15m的深度范围进行，最大液化深度可达20m。最大地下水埋深一般不超3m，《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-85）修订稿将液化最大地下水位埋深定位 8m。土质条件方面，液化土有许多特性指标的界限值。
比如回龙河水库全风化花岗岩坝基地震液化的初判，全风化花岗岩因母岩具混合岩化现象,风化后砂土粒度不均匀,细粒黑云闪长岩全风化砂土粒度较细,中粒黑云花岗岩全风化砂土粒度稍粗,其主要物理指标:粒径大于5 mm的平均颗粒含量%)小于70%,平均粘粒含量%)小于18%,平均塑性指数ΙP小于15,属少粘性土。工程区为强震区,地震动峰值加速度为 g、动反应谱特征周期为 s,地震基本烈度为Ⅶ度,依据《水利水电工程地质勘察规范》,初判存在地震液化的可能性。为此,有必要对全风化花岗岩坝基地震液化可能性进行复判。 二、复判砂土地震液化复判方法种类繁多，大致可分为2 种：①是依据室内试验；②是依据现场测试的经验方法。但由于影响砂土液化问题的复杂性；每种方法都有一定的运用范围和局限性。常用判别方法大致可归纳为现场试验、室内试验、经验对比、动力分析 4 大类：（1）现场试验方法。其判别法基本原理：在宏观地震液化和非液化区域，依据现场试验测得判别指标的数据，通过分析、统计和总结，建立与宏观地震灾害资料之间的关系，得出经验公式或液化分界线来判别液化与否。主要包括标准贯入临界击数判别法 (SPT)、静力触探法(CPT)、剪切波速法、瑞利波速法、能量判别法。此类方法比较直观且可以考虑多个影响饱和砂土液化的因素，避免了室内试验中土样扰动等问题具有较强的实用性和可靠性。
土石坝动力离心模型试验颗粒流数值模拟 杨贵;何敦明;刘汉龙;王年香 【摘要】The meso-mechanical simulation was performed based on the dynamic centrifugal model tests on Chang he Dam. The dynamic response (acceleration and displacement) and failure modes of Changhe Dam under different earthquakes and centrifugal accelerations were analyzed. The bi-axial shaking table model tests on Changhe Dam were also simulated and analyzed. The simulated results show that the numerical simulations agree with the results of the dynamic centrifugal model tests. The failure mode of dam body caused by earthquakes is the local sliding failure at the dam crest. The response on the dam slope at the same height is larger than that on the core wall. With the increase of the peak value of earthquake acceleration, the magnification coefficient of acceleration decreases, and the failure mode of dam body remains unchanged. With the increase of the centrifugal acceleration, the magnification coefficient of acceleration also decreases, and the settlement of dam crest decreases.%以长河坝离心模型试验为基础,开展颗粒流细观数值模拟研究,分析大坝在不同地震加速度和离心加速度下的动力响应(加速度和位移)和破坏模式,并对长河坝双向振动台模型试验进行了数值模拟分析.数值模拟结果表明:数值模拟规律与离心振动台试验规律基本一致,坝体的地震破坏模式为坝顶局部滑动破坏;同一高程坝坡位置的动力响应大于心墙位置;随着地震加速度峰值的增大,坝体加速度放大系数减小,坝体破坏模式不变;随着离心加速度的增大,坝体加速度放大系数减小,坝顶沉降减小.
典型结构振动-加速度综合环境试验研究 周桐;张志旭;任万发;邓志刚 【摘要】目的：研究多种典型结构在振动－加速度综合环境下的响应规律，证明开展振动－加速度综合环境试验的必要性。方法采用试验研究的方法，对比单一振动环境和振动－加速度综合环境下典型结构响应特征的差异。结果试验结果表明，振动－加速度综合环境下结构表现出的响应特征可能会与单一振动环境下的完全不同。结论振动－加速度综合环境更加接近产品的真实使用环境，综合环境试验能够发现单一环境无法暴露的问题，在产品研制中的作用无可替 代。%ABSTRACT:Objective To study the dynamic response of typical structure under vibration-acceleration combined environment and demonstrate the necessity of experiments in the vibration-acceleration combined environment. Methods The difference in the dynamic response of typical structure under single vibration environment and vibration-acceleration combined environment was studied by experiment. Results The dynamic response under vibration-acceleration combined environment may be totally different from those under single vibration environment. Conclusion Vibration-acceleration combined environment could simulate the actual environment more realistically than single environment. Some special problems could only be exposed under combined environment test instead of single environment. As to its special significance, the combined environment test could not be replaced by other tests.
地震下边坡稳定性的探讨 1引言 岩土边坡地震稳定性分析是岩土工程和地震工程研究的重要课题之一，而岩土边坡地震稳定性评价方法是岩土边坡地震稳定性分析的核心[1]。岩土边坡稳定性分析过程主要包括：边坡工程地质勘查、边坡地震分析方法的确定、边坡土体动力学特性以及强度准则以及相关参数的选取、边坡失稳机理以及边坡失稳位置、边坡地震稳定性评价标准以及安全准则的确定以及边坡稳定性评价指标的可靠度分析，由于分析方法决定后续工作的进行，因此本文对分析方法做主要介绍。 2、边坡稳定性概念 边坡地震稳定性分析主要包括和荷载增强法稳定性分析两种。边坡储备强度稳定性分析是指对于确定的地震荷载作用下，相对于边坡失稳强度，边坡现状强度的动力稳定性的储备强度有多大，关注的重点是边坡状态变化对边坡稳定性的影响；荷载增强法稳定性分析是指对于确定的边坡强度状态，使得边坡发生动力破坏的地震作用力需要多大，关注的重点是地震作用强度变化对边坡稳定性的影响[2]。两种分析方法的分析思路有所不同，前者是假设地震强度一定，改变边坡的抗力水平，来确定边坡强度的临界状态；后者则是假设边坡的抗力水平一定，改变地震作用强度，来确定边坡的临界状态。 3边坡地震稳定性评价方法 为准确评价地震荷载作用下边坡稳定性，需满足三个条件：一是地震荷载和力学参数必须准确。二是要反映地震荷载作用下边坡发生的拉-剪破裂面，而不是传统的剪切破裂面，对于不同的破裂面，边坡的破坏机理不同，得到稳定安全系数也不同，三是应当采用合理的分析方法。满足以上三个条件才能够准确地评价边坡地震的稳定性[3]。 3.1拟静力法 19世纪20年拟静力法广泛应用于结构抗震分析中，至今仍备受工程技术人员的青睐。拟静力法实质上是将地震动的作用简化为水平、竖直方向的恒定加速度作用，并施加在潜在不稳定的滑体重心上，加速度的作用方向取为最不利于边坡稳定的方向，将所产生的地震动作用作为水平和竖直方向的拟静荷载因子，其大小通常用地震系数hk 和vk 来表示，数值上等于水平或竖直加速度与重力加
公示内容 一、项目名称： 城市大型地下结构抗震设计理论与方法及工程应用 二、项目简介： 我国目前大规模城市地下空间开发亟需地下结构抗震设计理论、方法及技术与法规指导。经过10余年系统研究，在地下结构地震反应影响因素及规律、损伤破坏模拟模型和方法、破坏机理与失效模式、抗震减震设计理论和方法与技术及工程应用等方面取得了系列创造性成果，形成了较为完整、系统的城市地下工程抗震设计理论和方法及技术、法规，为即将颁布实施的第五代全国地震区划抗震设防全覆盖要求提供了方法、技术和法规保障。周福霖院士任组长的鉴定专家组认为该项成果“总体达到了国际领先水平”，主要创新成果包括： 1、完善和发展了时域整体分析方法并开发了计算平台，为分析城市大型地下结构地震非线性反应和损伤破坏机理提供了方法和手段。 时域整体分析方法主要涉及三个方面：(1)截断人工边界条件模拟方法和地震输入模型；(2)材料非线性和界面接触非线性行为模拟；(3)大型复杂问题高效分析方法。针对这些问题开展了20余年研究工作，取得了系列原创性成果，并在大型商用软件上实现了其计算功能，自主研发了地下结构地震反应和损伤破坏数值模拟软件。 2、揭示了浅埋地下结构地震破坏机理与失效模式，建立了地下结构抗震性能评价方法，提出了地下结构减震控制技术和措施。 首次从围岩土体对地下结构两种作用、组成结构构件不同的受力功能以及关键构件的力学性能与体系受力分配改变等方面，系统阐述了大开地铁车站的地震破坏机理和失效模式，并提出了抗震关键支撑柱概念。建立了地下结构抗震性能和极限抗震能力评价方法。提出了地下结构减震设计技术，核心是弱化内柱水平抗剪切功能，增强内柱抗侧力变形能力。 3、研发了系列有自主知识产权的地下结构-场地土体系地震反应和破坏模拟模型试验技术，开展了国际上迄今为止最为系统的地下结构普通和离心振动台地震反应和破坏模拟试验，获得了地下结构地震反应和破坏的系列规律性认识。 研发了自主知识产权的悬挂式层状多向剪切箱和可控连续体多振动台模型箱等试验装置，以及新型传感技术及数据采集、处理平台。开展了系列振动台模型试验研究，揭示了中柱是地下结构抗震的薄弱环节和埋深对地震反应和破坏的影响规律。 4、为解决复杂断面地下结构抗震设计问题，发展了反应位移法和反应加速度方法，提出了Pushover分析法和惯性力-反应位移法。 现有地下结构抗震设计实用分析方法不适用复杂型式断面地下结构的抗震设计分析。为此，本项目提出了地下结构抗震分析的整体反应位移法、改进的反
黄土地区地铁车站地震反应的频域分析及空间效应 权登州;王毅红;马蓬渤;井彦林;陈苏 【摘要】The shaking table tests of underground subway station in loess area were performed,the acceleration and strain responses of soil and the structure were measured.The frequency domain analysis for acceleration responses of the model system was conducted,and the spatial effects on seismic responses of the station were analyzed by comparing data of different observation sections.The results showed that the fundamental frequencies of the model system's acceleration Fourier spectra decrease with increase in PGA,meanwhile,the corresponding amplitudes of Fourier spectra increase with increase in PGA;the Fourier spectra values of low-frequency components of accelerations increase and their high-frequency components decrease,and the bandwidth of low-frequency components decreases with increase in PGA;the Fourier spectra values of high-frequency components of accelerations of the station increase and the main frequencies of the spectra are concentrated and become narrower with increase in PGA;the main frequency band width of Fourier spectra of accelerations of the model system is wider under the action of Songpan wave,it is medium under the action of Xi'an artificial wave and narrower under the action of Taft wave;meanwhile,the spatial effects on seismic responses of the station are obvious because of end effects of the structure and torsion in interaction between soil and structure.The results provided a reference for aseismic design and theoretical study of