使用离心机和PIV在软粘土挖掘中缓解变形的道效应的实验研究

科学领域:

• 地质技术工程 地质技术工程
• 土壤力学 土壤力学
• 道挖掘和挖掘活动

背景情况:

• 在柔软的粘土土壤中,与现有道相邻的深度挖掘引发了复杂的土壤结构相互作用挑战.
• 了解这些相互作用对于预测地面变形和在施工过程中确保结构稳定至关重要.

研究的目的:

• 用离心机建模研究模型道在分阶段深坑挖掘过程中对土壤行为的影响.
• 量化道对挖掘引发的沉积物和支墙倾斜的"屏蔽效应".
• 分析道位置和层刚度对挖掘基地土壤形和提升模式的影响.

主要方法:

• 离心机建模被用来模拟在60g的引力加速度下与模型道相邻的分阶段深坑挖掘.
• 粒子图像速度测量 (PIV) 用于跟踪土壤和结构的移动.
• 孔腔压力传感器监测了应力变化,同时系统地分析了道位置和层硬度的变化.

主要成果:

• 与没有道的场景相比,观察到一个显著的"屏蔽效应",其中道充当了支架,减少了表面沉积和保持墙壁偏移.
• 屏蔽效应的大小取决于道的硬度和距离;更近的,更的道提供了更大的缓解,但体验了更高的内部负载.
• 粒子图像速度测量揭示了土壤形,导致道上方的定居点减少,并在挖掘基地出现了特有的升起模式 (山,沟,三角形).

结论:

• 该研究定义了一个关键的相互作用深度,在这个深度以下,道从被动元素过渡到活跃的结构部件,显著改变应力路径和升起.
• 量化屏蔽指标,提升模式的分类和临界深度概念为道附近深度挖掘的设计和变形预测提供了宝贵的见解.
• 这些发现突出了道在减轻相邻挖掘变形方面的双重作用,同时可能经历增加的内部应力.