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书名：土工离心模拟试验技术
定价：128.0
ISBN：9787030829481
作者：郑光等
版次：1
出版时间：2025-11
内容提要：
本书主要阐述土工离心模拟试验的相关知识、方法和技术要点，并介绍土工离心模拟试验在地质灾害机理研究等方面的应用研究成果。全书共9章，主要包括绪论、量纲分析与岩土模拟试验的相似关系、岩土离心模拟试验的特点与相似关系、土工离心机及相关设备、离心模型的设计、离心模型的制作与试验开展、动力离心模拟试验、离心模拟试验的数据处理及离心模拟在地质灾害机理研究中的应用。
目录：
目录
第1章 绪论 1
1.1 模拟试验是探索自然规律的重要手段 1
1.1.1 普通岩土模拟试验的局限 2
1.1.2 影响岩土模型变形破坏规律的主要因素 4
1.2 土工离心模拟试验及其特点 7
1.3 土工离心模拟试验的主要步骤 7
1.4 土工离心模拟试验的应用 8
第2章 量纲分析与岩土模拟试验的相似关系 10
2.1 量纲与量纲齐次性 10
2.1.1 物理量的类别和量纲 10
2.1.2 量纲齐次性原理 12
2.2 量纲分析与π定理 14
2.2.1 π定理 14
2.2.2 量纲分析的一般步骤和? 项的形成 14
2.3 量纲分析在岩土工程中的应用 16
2.3.1 黏性土坡的稳定系数分析 16
2.3.2 土体固结的量纲分析 18
2.3.3 流体阻力的量纲分析 19
2.3.4 量纲分析在基础沉降变形模拟中的应用 21
2.3.5 量纲分析在基础承载力研究中的应用 24
2.3.6 考虑土体非线性性质时的量纲分析 25
2.3.7 滑块在斜坡上的滑动分析 26
2.4 模拟试验与相似定理 27
2.5 岩土模型的缩尺因子 29
2.5.1 长度 30
2.5.2 密度 31
2.5.3 加速度 31
2.5.4 刚度 32
2.5.5 应变 33
2.5.6 位移 33
2.5.7 渗透系数 34
2.5.8 水力梯度 35
2.5.9 时间尺度 36
2.5.10 剪切波速 38
2.6 岩土工程模拟中常见的结构缩尺关系 39
2.6.1 基础 39
2.6.2 承受水平荷载的桩 40
2.6.3 柔性挡土墙 42
2.6.4 埋地柔性涵洞 44
2.6.5 承受轴向荷载的桩 45
2.6.6 动力条件下土体-结构的相互作用 46
2.7 小结 47
第3章 土工离心模拟试验的特点与相似关系 48
3.1 土工离心模拟试验的受力状态和应力场特性 48
3.1.1 土工离心模拟试验受力状态 48
3.1.2 离心应力场的特性 49
3.1.3 离心模型的有效离心半径 56
3.2 土工离心模拟试验中常用的相似关系 57
3.2.1 土工离心模拟试验的基本缩尺因子 57
3.2.2 土工离心模拟试验的相似判据 60
3.2.3 土工离心模拟试验中的固结和渗流问题 61
3.2.4 考虑非饱和土的模型缩尺问题 63
3.2.5 粒径效应与几何尺寸控制问题 64
3.2.6 离心模拟试验中的降雨模拟问题 66
3.2.7 土工离心模拟试验中的动力问题 69
3.3 土工离心模拟试验中常用的缩尺因子和相似问题索引 70
3.4 小结 78
第4章 土工离心机及相关设备 79
4.1 土工离心机概述 79
4.2 土工离心机机械系统 83
4.2.1 传动系统 84
4.2.2 传动支撑 84
4.2.3 转动系统 85
4.3 土工离心机电气系统 87
4.3.1 拖动控制系统 87
4.3.2 视频监控系统 90
4.4 离心模拟试验测试系统 91
4.4.1 数据采集系统 91
4.4.2 图像采集系统 93
4.4.3 测量传感器 94
4.5 离心机机械手系统 99
4.5.1 多轴离心机械手装置 101
4.5.2 锚固机械手装置 102
4.5.3 隧洞开挖机械手装置 102
4.6 离心机振动台系统 103
4.7 离心试验模型箱 105
4.8 离心模型检测装置 106
4.9 碎屑流模拟滑槽装置 108
4.10 离心机其他试验设备 109
4.11 小结 111
第5章 离心模型的设计 112
5.1 开展岩土物理模拟的基本步骤 112
5.2 明确离心模拟试验的目的 113
5.3 确定模型率和模型范围 114
5.3.1 确定模型率 114
5.3.2 确定模型范围 115
5.3.3 模型的模拟 120
5.4 模型土和岩体材料的设计 121
5.4.1 土料的模拟 121
5.4.2 岩体和结构的模拟 125
5.4.3 使用透明土开展离心模拟试验 137
5.5 常用模型结构的模拟 140
5.5.1 抗滑桩的模拟 140
5.5.2 薄板状结构的模拟 143
5.5.3 土钉与抗滑锚杆的模拟 144
5.5.4 重力式挡土墙的模拟 148
5.5.5 隧道开挖的模拟 151
5.5.6 层状复合岩体力学的相似模拟 156
5.6 模型测量 159
5.6.1 模型观测断面的选择 159
5.6.2 模型表面位移监测 160
5.6.3 模型内部物理量监测 161
5.6.4 应变测量 162
5.7 绘制模型制作图 163
5.8 斜坡填筑过程变形的模拟 164
5.9 小结 168
第6章 离心模型的制作与试验开展 169
6.1 模型材料制备 169
6.1.1 模型土料制备 169
6.1.2 混凝土材料配制 171
6.1.3 模型构件制备 171
6.2 制模操作 173
6.2.1 模型地基制备 174
6.2.2 土体模型的制作 174
6.2.3 岩体模型的制作 180
6.2.4 模型细部构件的装配 183
6.3 降低边界效应与侧壁摩擦 184
6.4 斜坡水位变化的模拟 186
6.5 开挖和加载模拟 187
6.6 观测仪器的安装与埋设 189
6.6.1 表面位移观测仪器的安装 189
6.6.2 内部物理量监测仪器的埋设 190
6.6.3 电阻应变片的粘贴 191
6.7 模型试验的实施 193
6.7.1 模型吊装与配重 193
6.7.2 离心机启动与运行 199
6.7.3 试验结束判定 202
6.7.4 模型拆除 203
6.7.5 离心机设备的安全检查与防护 203
6.8 土工离心模拟试验的虚拟仿真 205
6.8.1 土工离心模拟试验虚拟仿真系统概况 205
6.8.2 土工离心模拟仿真试验过程 205
6.9 小结 213
第7章 动力离心模拟试验 215
7.1 动力事件模拟概述 215
7.2 动力缩尺关系 216
7.2.1 频率比尺关系 217
7.2.2 速度缩尺关系 217
7.2.3 时间缩尺关系 217
7.3 普通时间缩尺关系与动力时间缩尺关系的差异 218
7.3.1 使用黏性孔隙流体 218
7.3.2 改变土体渗透性 220
7.4 离心机地震模拟 221
7.4.1 常见的离心机地震模拟器 221
7.4.2 TLJ-500-ZDXT伺服液压振动台系统 224
7.4.3 离心机振动台系统的发展趋势 227
7.4.4 振动试验模型箱 227
7.5 离心模型的饱和 229
7.6 动力条件下土体-结构相互作用问题的离心模拟 231
7.6.1 塔架-土体相互作用 232
7.6.2 隧道-土体相互作用 232
7.6.3 浅基础的摇摆振动 235
7.7 液化问题的离心模拟 236
7.7.1 可液化土与桩基础的相互作用 236
7.7.2 场地地震液化灾变评价 238
7.7.3 饱和砂土地基边坡地震响应研究 239
7.8 斜坡动力响应规律的离心模拟 241
7.8.1 隧道洞口段边坡动力响应及破坏规律研究 241
7.8.2 岩质斜坡动力响应及失稳机理研究 245
7.9 小结 247
第8章 离心模拟试验的数据处理 249
8.1 离心模拟试验数据的整理 249
8.2 离心模拟试验过程中的误差 252
8.3 测量误差及分类 254
8.3.1 真值与误差 254
8.3.2 误差的分类 255
8.3.3 随机误差 255
8.3.4 系统误差 258
8.3.5 粗大误差及其判别和剔除 260
8.4 测量结果的处理方法 261
8.5 测量结果的表示方法 264
8.5.1 列表法 264
8.5.2 作图法 265
8.5.3 逐差法 266
8.5.4 函数法 266
8.6 动态测试数据的处理 268
8.6.1 动态测试数据的特点 268
8.6.2 随机数据处理的步骤 268
8.7 试验结果的总体可靠性和数据资料整编分析质量控制 271
8.7.1 离心模拟试验结果总体可靠性的控制 271
8.7.2 试验资料整编分析质量控制 272
8.8 小结 272
第9章 离心模拟在地质灾害机理研究中的应用 273
9.1 奉节三马山滑坡形成机理的离心模拟试验 273
9.1.1 原型概况及试验目的 273
9.1.2 模型规划设计、制作与试验方法 274
9.1.3 试验成果及其分析 276
9.2 复杂层状软岩楔形体滑坡变形演化的离心模拟试验 278
9.2.1 原型概况及试验目的 278
9.2.2 模型规划设计、制作与试验方法 279
9.2.3 试验成果及其分析 280
9.3 反倾层状岩质斜坡倾倒变形的离心模拟试验 284
9.3.1 原型概况及试验目的 284
9.3.2 模型规划设计、制作与试验方法 285
9.3.3 试验结果及分析 286
9.4 吹填土地基沉降规律的离心模拟试验 293
9.4.1 原型概况及试验目的 293
9.4.2 模型规划设计、制作与试验方法 294
9.4.3 试验成果及其分析 296
9.5 碎屑流运动距离与重力加速度关系的离心模拟试验 300
9.5.1 原型概况及试验目的 300
9.5.2 模型规划设计、制作与试验方法 300
9.5.3 试验成果及其分析 302
9.6 小结 308
参考文献 309
附录 320
附录1 分层夯实法制备模型 320
附录2 离心模拟试验信息备案表 323
附录3 离心模拟试验设备检查备案表 324
附录4 离心模拟试验过程记录表 325
附录5 离心模拟试验传感器数据记录表 326
附录6 离心模拟试验仪器使用情况记录表 327
定价：128.0
ISBN：9787030829481
作者：郑光等
版次：1
出版时间：2025-11
内容提要：
本书主要阐述土工离心模拟试验的相关知识、方法和技术要点，并介绍土工离心模拟试验在地质灾害机理研究等方面的应用研究成果。全书共9章，主要包括绪论、量纲分析与岩土模拟试验的相似关系、岩土离心模拟试验的特点与相似关系、土工离心机及相关设备、离心模型的设计、离心模型的制作与试验开展、动力离心模拟试验、离心模拟试验的数据处理及离心模拟在地质灾害机理研究中的应用。
目录：
目录
第1章 绪论 1
1.1 模拟试验是探索自然规律的重要手段 1
1.1.1 普通岩土模拟试验的局限 2
1.1.2 影响岩土模型变形破坏规律的主要因素 4
1.2 土工离心模拟试验及其特点 7
1.3 土工离心模拟试验的主要步骤 7
1.4 土工离心模拟试验的应用 8
第2章 量纲分析与岩土模拟试验的相似关系 10
2.1 量纲与量纲齐次性 10
2.1.1 物理量的类别和量纲 10
2.1.2 量纲齐次性原理 12
2.2 量纲分析与π定理 14
2.2.1 π定理 14
2.2.2 量纲分析的一般步骤和? 项的形成 14
2.3 量纲分析在岩土工程中的应用 16
2.3.1 黏性土坡的稳定系数分析 16
2.3.2 土体固结的量纲分析 18
2.3.3 流体阻力的量纲分析 19
2.3.4 量纲分析在基础沉降变形模拟中的应用 21
2.3.5 量纲分析在基础承载力研究中的应用 24
2.3.6 考虑土体非线性性质时的量纲分析 25
2.3.7 滑块在斜坡上的滑动分析 26
2.4 模拟试验与相似定理 27
2.5 岩土模型的缩尺因子 29
2.5.1 长度 30
2.5.2 密度 31
2.5.3 加速度 31
2.5.4 刚度 32
2.5.5 应变 33
2.5.6 位移 33
2.5.7 渗透系数 34
2.5.8 水力梯度 35
2.5.9 时间尺度 36
2.5.10 剪切波速 38
2.6 岩土工程模拟中常见的结构缩尺关系 39
2.6.1 基础 39
2.6.2 承受水平荷载的桩 40
2.6.3 柔性挡土墙 42
2.6.4 埋地柔性涵洞 44
2.6.5 承受轴向荷载的桩 45
2.6.6 动力条件下土体-结构的相互作用 46
2.7 小结 47
第3章 土工离心模拟试验的特点与相似关系 48
3.1 土工离心模拟试验的受力状态和应力场特性 48
3.1.1 土工离心模拟试验受力状态 48
3.1.2 离心应力场的特性 49
3.1.3 离心模型的有效离心半径 56
3.2 土工离心模拟试验中常用的相似关系 57
3.2.1 土工离心模拟试验的基本缩尺因子 57
3.2.2 土工离心模拟试验的相似判据 60
3.2.3 土工离心模拟试验中的固结和渗流问题 61
3.2.4 考虑非饱和土的模型缩尺问题 63
3.2.5 粒径效应与几何尺寸控制问题 64
3.2.6 离心模拟试验中的降雨模拟问题 66
3.2.7 土工离心模拟试验中的动力问题 69
3.3 土工离心模拟试验中常用的缩尺因子和相似问题索引 70
3.4 小结 78
第4章 土工离心机及相关设备 79
4.1 土工离心机概述 79
4.2 土工离心机机械系统 83
4.2.1 传动系统 84
4.2.2 传动支撑 84
4.2.3 转动系统 85
4.3 土工离心机电气系统 87
4.3.1 拖动控制系统 87
4.3.2 视频监控系统 90
4.4 离心模拟试验测试系统 91
4.4.1 数据采集系统 91
4.4.2 图像采集系统 93
4.4.3 测量传感器 94
4.5 离心机机械手系统 99
4.5.1 多轴离心机械手装置 101
4.5.2 锚固机械手装置 102
4.5.3 隧洞开挖机械手装置 102
4.6 离心机振动台系统 103
4.7 离心试验模型箱 105
4.8 离心模型检测装置 106
4.9 碎屑流模拟滑槽装置 108
4.10 离心机其他试验设备 109
4.11 小结 111
第5章 离心模型的设计 112
5.1 开展岩土物理模拟的基本步骤 112
5.2 明确离心模拟试验的目的 113
5.3 确定模型率和模型范围 114
5.3.1 确定模型率 114
5.3.2 确定模型范围 115
5.3.3 模型的模拟 120
5.4 模型土和岩体材料的设计 121
5.4.1 土料的模拟 121
5.4.2 岩体和结构的模拟 125
5.4.3 使用透明土开展离心模拟试验 137
5.5 常用模型结构的模拟 140
5.5.1 抗滑桩的模拟 140
5.5.2 薄板状结构的模拟 143
5.5.3 土钉与抗滑锚杆的模拟 144
5.5.4 重力式挡土墙的模拟 148
5.5.5 隧道开挖的模拟 151
5.5.6 层状复合岩体力学的相似模拟 156
5.6 模型测量 159
5.6.1 模型观测断面的选择 159
5.6.2 模型表面位移监测 160
5.6.3 模型内部物理量监测 161
5.6.4 应变测量 162
5.7 绘制模型制作图 163
5.8 斜坡填筑过程变形的模拟 164
5.9 小结 168
第6章 离心模型的制作与试验开展 169
6.1 模型材料制备 169
6.1.1 模型土料制备 169
6.1.2 混凝土材料配制 171
6.1.3 模型构件制备 171
6.2 制模操作 173
6.2.1 模型地基制备 174
6.2.2 土体模型的制作 174
6.2.3 岩体模型的制作 180
6.2.4 模型细部构件的装配 183
6.3 降低边界效应与侧壁摩擦 184
6.4 斜坡水位变化的模拟 186
6.5 开挖和加载模拟 187
6.6 观测仪器的安装与埋设 189
6.6.1 表面位移观测仪器的安装 189
6.6.2 内部物理量监测仪器的埋设 190
6.6.3 电阻应变片的粘贴 191
6.7 模型试验的实施 193
6.7.1 模型吊装与配重 193
6.7.2 离心机启动与运行 199
6.7.3 试验结束判定 202
6.7.4 模型拆除 203
6.7.5 离心机设备的安全检查与防护 203
6.8 土工离心模拟试验的虚拟仿真 205
6.8.1 土工离心模拟试验虚拟仿真系统概况 205
6.8.2 土工离心模拟仿真试验过程 205
6.9 小结 213
第7章 动力离心模拟试验 215
7.1 动力事件模拟概述 215
7.2 动力缩尺关系 216
7.2.1 频率比尺关系 217
7.2.2 速度缩尺关系 217
7.2.3 时间缩尺关系 217
7.3 普通时间缩尺关系与动力时间缩尺关系的差异 218
7.3.1 使用黏性孔隙流体 218
7.3.2 改变土体渗透性 220
7.4 离心机地震模拟 221
7.4.1 常见的离心机地震模拟器 221
7.4.2 TLJ-500-ZDXT伺服液压振动台系统 224
7.4.3 离心机振动台系统的发展趋势 227
7.4.4 振动试验模型箱 227
7.5 离心模型的饱和 229
7.6 动力条件下土体-结构相互作用问题的离心模拟 231
7.6.1 塔架-土体相互作用 232
7.6.2 隧道-土体相互作用 232
7.6.3 浅基础的摇摆振动 235
7.7 液化问题的离心模拟 236
7.7.1 可液化土与桩基础的相互作用 236
7.7.2 场地地震液化灾变评价 238
7.7.3 饱和砂土地基边坡地震响应研究 239
7.8 斜坡动力响应规律的离心模拟 241
7.8.1 隧道洞口段边坡动力响应及破坏规律研究 241
7.8.2 岩质斜坡动力响应及失稳机理研究 245
7.9 小结 247
第8章 离心模拟试验的数据处理 249
8.1 离心模拟试验数据的整理 249
8.2 离心模拟试验过程中的误差 252
8.3 测量误差及分类 254
8.3.1 真值与误差 254
8.3.2 误差的分类 255
8.3.3 随机误差 255
8.3.4 系统误差 258
8.3.5 粗大误差及其判别和剔除 260
8.4 测量结果的处理方法 261
8.5 测量结果的表示方法 264
8.5.1 列表法 264
8.5.2 作图法 265
8.5.3 逐差法 266
8.5.4 函数法 266
8.6 动态测试数据的处理 268
8.6.1 动态测试数据的特点 268
8.6.2 随机数据处理的步骤 268
8.7 试验结果的总体可靠性和数据资料整编分析质量控制 271
8.7.1 离心模拟试验结果总体可靠性的控制 271
8.7.2 试验资料整编分析质量控制 272
8.8 小结 272
第9章 离心模拟在地质灾害机理研究中的应用 273
9.1 奉节三马山滑坡形成机理的离心模拟试验 273
9.1.1 原型概况及试验目的 273
9.1.2 模型规划设计、制作与试验方法 274
9.1.3 试验成果及其分析 276
9.2 复杂层状软岩楔形体滑坡变形演化的离心模拟试验 278
9.2.1 原型概况及试验目的 278
9.2.2 模型规划设计、制作与试验方法 279
9.2.3 试验成果及其分析 280
9.3 反倾层状岩质斜坡倾倒变形的离心模拟试验 284
9.3.1 原型概况及试验目的 284
9.3.2 模型规划设计、制作与试验方法 285
9.3.3 试验结果及分析 286
9.4 吹填土地基沉降规律的离心模拟试验 293
9.4.1 原型概况及试验目的 293
9.4.2 模型规划设计、制作与试验方法 294
9.4.3 试验成果及其分析 296
9.5 碎屑流运动距离与重力加速度关系的离心模拟试验 300
9.5.1 原型概况及试验目的 300
9.5.2 模型规划设计、制作与试验方法 300
9.5.3 试验成果及其分析 302
9.6 小结 308
参考文献 309
附录 320
附录1 分层夯实法制备模型 320
附录2 离心模拟试验信息备案表 323
附录3 离心模拟试验设备检查备案表 324
附录4 离心模拟试验过程记录表 325
附录5 离心模拟试验传感器数据记录表 326
附录6 离心模拟试验仪器使用情况记录表 327
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