[發(fā)明專利]基于宏細觀力學(xué)的巖土力學(xué)模型試驗系統(tǒng)以及精細化試驗方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010142417.3
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN102081030A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文白;周健;史旦達;鄧益兵;蔣建平;李業(yè)勛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/02;G01N15/08;G01N13/00;G01B11/16
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 梁曉霏

1.基于宏細觀力學(xué)的巖土力學(xué)模型試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括模型試驗箱、模型試驗加載裝置、荷載測量裝置、基礎(chǔ)模型、數(shù)碼照相機、體視顯微鏡、計算機、新聞燈；所述模型試驗箱內(nèi)設(shè)置試驗土樣，所述基礎(chǔ)模型緊貼于模型試驗箱觀測面的內(nèi)側(cè)；所述模型試驗加載裝置對模型試驗箱內(nèi)土樣施加荷載，所述荷載測量裝置測量模型試驗箱內(nèi)土樣所承受的荷載；所述數(shù)碼相機通過模型試驗箱觀測面拍攝土樣變化過程的圖像，并傳至計算機；所述體視顯微鏡用于攝取土樣細觀結(jié)構(gòu)的顯微圖像，并傳至計算機；所述計算機用于數(shù)據(jù)采集、記錄和分析；所述新聞燈用于數(shù)碼照相機和體視顯微鏡拍攝時的照明。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于宏細觀力學(xué)的巖土力學(xué)模型試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機內(nèi)設(shè)置有場分析系統(tǒng)和細觀結(jié)構(gòu)圖像分析系統(tǒng)。

3.基于宏細觀力學(xué)的巖土力學(xué)模型的精細化試驗方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)形成與原型之間滿足系統(tǒng)相似性要求的巖土力學(xué)模型試驗的模型，并布置試驗系統(tǒng)；

(2)按設(shè)計要求設(shè)置模型箱內(nèi)土樣和基礎(chǔ)模型；

(3)土工試驗，試驗測試模型箱內(nèi)土樣的物理力學(xué)參數(shù)；

(4)對土樣施加第一級荷載，量測施加的荷載，量測試驗測試裝置中各傳感器的測試數(shù)據(jù)，拍攝荷載增加過程中土樣的變形場的變化過程；拍攝預(yù)先確定的觀測點的土樣細觀結(jié)構(gòu)的顯微圖像，觀測數(shù)據(jù)采集完整；

(5)將步驟(4)拍攝的土樣變形場的圖像，經(jīng)場分析系統(tǒng)的處理，可以將數(shù)碼圖像分析后輸出土樣的網(wǎng)格變形場圖像、剪切應(yīng)變場圖像、主應(yīng)變場圖像、總位移場圖像、X方向位移場圖像、Y方向位移場圖像；

(6)將步驟(4)拍攝的土樣細觀結(jié)構(gòu)的顯微圖像，經(jīng)細觀結(jié)構(gòu)圖像分析系統(tǒng)處理，可以輸出各自觀測時間點的土樣結(jié)構(gòu)的細觀參數(shù)，并分析土樣細觀結(jié)構(gòu)的變化及規(guī)律；

(7)進行細觀力學(xué)的顆粒流PFC數(shù)值模擬，基于PFC程序，進行巖土力學(xué)的細觀數(shù)值模擬試驗，得到顆粒流PFC數(shù)值模擬試驗的土樣結(jié)構(gòu)圖像；

(8)進行連續(xù)-離散耦合數(shù)值模擬，基于離散元與有限差分法的離散-連續(xù)耦合分析模型對土與結(jié)構(gòu)物相互作用進行模擬試驗，得到連續(xù)-離散耦合數(shù)值模擬試驗的土樣結(jié)構(gòu)圖像；

(9)由細觀結(jié)構(gòu)圖像分析系統(tǒng)對步驟(7)和步驟(8)得到的數(shù)值模擬的土樣結(jié)構(gòu)圖像進行分析，得到數(shù)值模擬試驗的土樣結(jié)構(gòu)的細觀參數(shù)；

(10)分析步驟(5)得到的土樣變形發(fā)展過程的圖像，確定土樣結(jié)構(gòu)顯微拍攝的觀測點；

(11)累積增加荷載，重復(fù)步驟(4)到步驟(10)，直至施加荷載到設(shè)計最大荷載。