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研制与开发

长期以来,本实验室对仪器设备的自行研制与开发一直给予了高度重视。为此,实验室在仪器设备的管理人员中选配了具有高职称和高学历的专业技术人员,并从多种途径鼓励他们长期从事这方面的研究与开发工作。通过多年的努力,在联合国内主要仪器开发和生产厂商的基础上,形成了“成型设备多功能开发,非标准设备自行或联合研制开发”的良性循环局面,探索出了一条适合我国国情的实验室建设之路,形成了本实验室在硬件条件建设方面独特的优势和特色。

2010-2014年间,实验室开发或联合研制的主要仪器设备(含升级改造)共49台套,其中,研制和改进的大型设备见表1。在这些设备中,已申报33项国家发明专利,27项实用新型专利,其中,有24台套设备获得了国家发明专利,27台套设备获得了实用新型专利。

表1近五年实验室研制或改进的典型大型专用设备

序号

设备名称

主要技术参数或规模

主要功能与创新性

1

大型土工离心机系统功能提升

功能提升的辅助系统:

①可实施压桩、打(钻)孔、开挖与削坡以及锚固操作;

②模拟降雨及水位升降;

③水平单向离心机振动台。

其参数如下:

§振动台有效负载质量2000kg,;

§最大加速度不小于32g;

§振动最大速度:±0.75m/s;

§振动最大位移:±5mm;

§振动频率范围:20Hz~350Hz;

§最大振动历时:3s。

§目前国内有效负载最大,有效负载质量2000kg;

§目前国内振动加速度最大:满载条件下最大加速度不小于32g;

§可在加速度100g条件下开展振动试验;

§可在最大加速度为150g下实施压桩、打(钻)孔、开挖与削坡以及锚固操作;

§降雨及水位升降模拟系统,最大降雨强度可以达到3mm/s,水位升降最大幅度可以达到300mm。

2

崩滑灾害全过程三维物理模型试验装置

①主试验平台设计尺寸:长×宽×高=6×4×4m;

②主试验平台变坡范围:0~35°;

试验平台承载力:190t;

③滑移通道:两节,长度分别为8m和6m;

④堆积池设计尺寸:长×宽=6×8m;

⑤人工降雨面积:6m×4m。

§目前同行业内最大的三维物理模拟试验装置。

§能够同时改变试验平台和运移通道的坡度,模拟不同斜坡环境。

§人工降雨系统,可以在需要的任何位置开展降雨模拟。

3

双向围岩加载振动台模型箱

①既满足平时非加载工况下的模型试验要求,以及双向手动加载至设计荷载,还要满足液压加载的需求。(满足垂直长边方向最大出力不小于400吨,垂直短边方向最大出力不小于250吨)。

②模型箱体最大有效尺寸为长×宽×高=3×2×2m,且在水平面两方向的有效尺寸可调。

③模型箱体为铝合金材料,总重低于8吨;

模型箱体的强度和变形满足32吨试验模型(重力荷载偏心距最大1.2m)的能力。

④系统压力30MPa,动态稳压精度为±2%,静态稳压精度为±0.5%。

§在振动台上模拟地下工程高围压应力环境;

§能双向同时加载,剪切荷载能较好的实现对试件的均布加载;

§用户能自由调整模型箱尺寸,可移植性高;

§实验后模型箱损耗小,可持续性强。

4

注浆扩散测试装置

①按设计的注浆压力、注浆量向浆液扩散测试装置提供实验流体;

②在扩散测试装置上,注浆浆液可在各种裂隙的注浆模型中进行扩散模拟;

③裂隙面倾角可变装置角度为0~90°,裂隙宽度1~30mm。

§实现了不同倾角、不同结构面宽度、不同隙充填材料浆液在动、静水条件下的扩散特征物理研究。

§可模拟浆液在地层中的扩散范围与边界,实现隐蔽工程“显现化”,为工程设计提供参数。

§建立了牛顿流体和宾汉流体注浆扩散模型,发展了注浆扩散理论。