中心完成振动台系统测试并开展边坡地震动力响应模拟试验

公共技术中心依托“十三五”科教基础设施项目引进的两套振动台系统已完成设备测试与调试工作,在地震动力模拟试验条件建设方面取得重要进展。两套设备分别为 MTS 三向六自由度大型地震模拟振动台系统和 Servotest 单向振动台系统,可为山地灾害、岩土工程、边坡工程、抗滑结构动力响应等研究提供重要试验支撑。

    次引进的大型振动台为 4 m × 6 m 三向六自由度地震模拟系统,具备较高的承载能力和复杂地震动模拟能力。该系统最大试件质量为 60 t,工作频率范围为 0.1~50 Hz,可实现正弦波等多种波形输入;其水平方向最大位移为 ±0.500 m,竖向最大位移为 ±0.250 m;水平方向最大速度为 ±1.5 m/s,竖向最大速度为 ±1.2 m/s;水平方向满载最大加速度为 ±1.5 g,竖向满载最大加速度为 ±1.0 g,倾覆力矩可达 120 ton·m。该系统可用于开展大型岩土体、工程结构及灾害链物理模型在复杂地震作用下的动力响应试验。


图1 4 m × 6 m MTS 三向六自由度大型地震模拟振动台系统

同时,中心配套建设的 Servotest 单向振动台系统也已完成测试。该系统台面尺寸为 1 m × 1 m,振动方向为单轴单自由度,最大满载重量为 0.5 t,X 向满载最大加速度为 ±2.0 g,最大速度为 ±0.9 m/s,最大位移为 ±50 mm,工作频率范围为 0.1~100 Hz,可实现正弦波、三角波、方波及随机波等多种激励输入。该设备具有操作灵活、适用于中小型模型试验和参数对比试验等特点,可与大型振动台形成互补,为不同尺度、不同复杂程度的动力模拟试验提供条件。

图2 Servotest 单向振动台系统

在设备测试完成后,公共技术中心率先利用单向振动台开展了地震作用下抗滑桩加固边坡动力响应模拟试验。试验围绕强震作用下“桩—土—边坡”动力相互作用机制展开,构建了抗滑桩加固边坡物理模型,并通过逐级加载地震波的方式,系统观测边坡变形破坏过程、裂缝发育规律以及抗滑桩应变响应特征。

图3 抗滑桩加固边坡振动台模型试验

试验过程中,模型边坡在地震动加载下表现出由轻微振动、裂缝萌生、裂缝扩展到局部破坏的发展过程。随着输入加速度逐步增大,坡面及坡顶裂缝逐渐发育,坡体变形特征更加明显;抗滑桩应变响应也呈现出不同阶段的变化规律,反映了桩体在边坡动力破坏演化过程中的受力特征。试验采集了地震动输入、模型动力响应、桩身应变等多源数据,为进一步分析抗滑桩加固边坡在地震作用下的响应机制和破坏模式提供了基础资料。

图4 地震作用下抗滑桩加固边坡破坏演化过程

图5 抗滑桩弹性、弹塑性阶段应变响应

此次试验的顺利完成,验证了中心单向振动台系统在岩土工程动力模型试验中的适用性,也为后续开展大型三向六自由度振动台试验积累了经验。下一步,公共技术中心将继续完善振动台试验技术体系,围绕山地灾害动力过程、边坡与支挡结构抗震性能、工程结构地震响应、灾害链模拟等方向,面向所内外科研团队提供试验平台、测试技术和数据采集分析支持。

公共技术中心诚挚欢迎相关科研团队根据需求选择合适的振动台开展地震动力模拟试验,共同推进山地灾害防治、岩土工程抗震和灾害链演化机制研究,振动实验室将为实验提供技术支持与全程服务。





版权所有 © 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所