振动台模型试验相似理论分析

郭明珠,邹 玉,孙海龙

(北京工业大学城市建设学部,北京 100124)

在2020年发布的“十四五规划和二〇三五年远景目标的建议”中,川藏铁路重大工程成为我国未来西部工程建设重点之一。铁路建设沿线途中经过许多高山峡谷河流,面临众多地质灾害。滑坡在工程建设中的影响不可忽视,已成为研究热点讨论。

振动台作为研究边坡动力响应的手段之一,能够较为真实地模拟边坡在地震作用下的破坏过程和动力特性[1-3]。实际中,直接了解原型的响应机制需要耗费大量的人力物力,且原型响应机制的出现具有偶然性,依托振动台试验,通过相似理论分析,让模型更大限度的反应原型的特点,了解和分析原型的动力特性和破坏响应机制。但在传统的振动台相似设计中,参与振动台试验的各物理量的权重不能很好区分,导致材料配比试验中工作量较大;在地震波的输入上选用实际时长的地震波,不符合相似设计,会对振动台试验中破坏过程和动力特性造成影响[4-5]。

笔者以西藏自治区昌都地区芒康县索多西乡贡扎滑坡为例,详细介绍贡扎滑坡振动台模型的相似设计方法;采用量纲分析法,通过分离相似设计确定了各物理量的权重,对输入的地震波采用重力相似理论进行分析和处理,为顺利开展振动台试验打下基础。

1 相似理论

模型和原型的几何学、动力学和运动学都相似,认为原型和模型真正相似。相似的背后是现象中多个物理量之间存在某种特定的表达形式,它们不是孤立存在的而是相互联系的。……