離心模型試驗相關設備

◎設施:


1. 大型壓密試驗箱

    大型壓密試驗箱之壓力室內寬820mm x 450mm,組立後全高H=1120 mm (內部尺寸)。其最大之特色在於採用一透孔剛性加壓板,藉由氣壓缸施力的方式對大型試體施加垂直壓密壓力,可以製作等剪力強度的黏土試體床。此外也能對試體施加上下大小不同之反水壓力,可以製作剪力強度隨深度的增加而增加的黏土試體床。大型壓密試驗系統主要可分成三個主要部分:試體準備箱主體、附加設備及輔助設備。

 


2.圓形壓密箱

    壓密儀使用一透孔金屬加壓板,可藉由氣壓的方式,經由大型氣壓缸對大型試體施加垂直壓密壓力,並能利用透孔金屬加壓板對試體施加上下不同之反水壓力,具有進行滲流壓密之能力。整體外觀為圓筒狀,壓力室內部尺寸為直徑40cm,組立完成後全部高度可為:10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm。此圓形壓密箱亦可作為日後實驗時之模型試驗箱。


3.模型試驗箱

    進行離心模型模擬需要一個堅實的模型試驗箱,由於處於高加速度力場中,因此設計必須十分小心且謹慎,必須確實檢核每一零組件是否符合安全要求。當離心加速度到達Ng時,試驗箱內的土體單位重變成原來的N倍,當然,側向土壓力也提高為N倍;試驗箱本身自重也提高為N倍。因此裝盛試體的試驗箱必須有足夠的強度與勁度來確保離心飛行時之安全與控制試驗箱壁的變形。為了符合安全與極小量變形之要求。試驗箱必須以指定離心加速度的125%為其設計之安全標準;對於靜態的試驗而言,試驗箱必須保持試體的最大側向變位不得超過試體高度的0.1%的允許變形量要求,避免側向土壓力有太大的改變,使側向土壓力儘可能維持靜止時,K0狀態之側向土壓力。模型試驗箱係依上述原則設計製作而成,共有兩個,裝盛之土體尺寸分別為800mm x 223mm x 450mm及800mm x 445mm x 450mm。試驗箱基本上可分為四個部分:(1)試驗箱主構件U型板,(2)背板,(3)前視窗板。為了減輕試驗箱的重量,試驗箱所有金屬構材皆以鋁合金為材料。另外,為了在試驗期間觀察方便,因此採用透明壓克力板為前方視窗。

 


4. 移動式霣降器

    霣降法為實驗室中準備砂試體時常用的方法,因為離心模型所需的試體較大,因此設計出大型移動式霣降器,能夠在短時間內製作出指定相對密度的均勻砂土試體。移動式霣降器主要由盛土漏斗,柔性塑膠管、鋼管及機械連桿與滑輪所組成。可以藉由改變管直徑及霣降高度來控制相對密度,以手動方式循一定路徑移動使砂土均勻落下。完成一層砂層後封住鋼管口,每層厚度不超過鋼管直徑,然後將整個霣降器往上提升,保持固定霣降高度,進行下一層之霣降直到砂土試體床所需高度為止。

  


5. 其他量測設備

★孔隙水壓計



★LVDT 



★土壓計



★模型計測樁 

( 缺圖 ) 

★體積變化量測儀 

 

★CCD 

 

★雷射位移計 



★十字片剪



★位移計

( 缺圖 )

★Potential meter等。