离心机技术在岩土工程中的应用
摘要： 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。
关键词： 离心机技术；岩土工程；应用
【中图分类号】TQ 051.8【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）22-0202-01世间万物，都会受到重力场的影响，重力场也是岩土工程中边坡失稳的首要条件，与其他试验技术相比，利用土工离心机技术，可以借助离心力来模拟重力场，因此，离心机技术在岩土工程中有着极为重要的地位。
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。目前常用的模拟方法有两种，即通过模拟断层来进行模拟，模拟地震对于岩土体的影响，这两种模式，可以在土工离心机上设置差异性位移控制设备得以实现。在地震时，错动断层与地表结构物之间会发生作用，对结构物造成灾难性破坏，要解决这一问题，需要弄清两者的关系，采用科学的解决对策。研究人员利用差异位移控制器与土工离心机针对断层、箱型基础之间的相互作用进行了研究，结构显示，其作用机理与箱型基础断层位置相关。地震的横波会产生巨大的破坏性，在通过介质时，会出现聚重叠效应，产生更高的加速度，放大了破坏效应，而震动频率会直接影响这种放大效应，因此，更高的坡体，更容易受到地形放大效应的影响。
2.3.在土工织物加固边坡中的应用。土工织物具有排水、加筋、防渗、反滤的性能，在防渗蓄水、挡土墙、边坡加固工程中有着广泛的应用，各个国家都针对离心机在土工织物加固上的作用展开了深入的研究，我国的研究主要集中在单一土工织物加固方面，还需要积极借鉴国外的发展成果。国内的边坡锚固，通常采用锚索、框架梁和混凝土喷面的模式。相比于这种传统的锚固模式，国外研究人员采用锚索、连接系统和混合土工织物组成的土工锚固系统。混合土工织物由土工格栅和无纺土工布组成，土工格栅可以为其提供足够的强度，而无纺土工布能够防止土颗粒渗流作用的侵蚀。相比于传统的模式，土工布被锚杆锁紧后能在地表产生压力，一方面将锚杆的荷载转移到斜坡表面，另一方面能够通过排水，加强滑坡的稳定性和耐腐蚀性。
3.结语
土工离心机的应用可以模拟地球重力场的变化，可以准确、实时、完整的采集所需数据，与其他实验手段相比而言，有着显著的优势。近年来，离心机的研究内容也在不断拓展，在国外，离心机已经应用在了土工织物加固、泥石流、断层、植被加固边坡等方面，在国内，也在降雨引发的边坡失稳、崩塌上得到了应用。尽管在近二十多年来，我国离心机技术取得了突出的进展，无論是数量，还是容量，都达到国际先进水平。但是从国内外离心机发展现状来看，我国技术与之还存在较大的差距，在未来阶段下，需要针对数值模拟技术展开深入的研究。
参考文献
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