受荷地基塑性区动态发展的非接触式模型试验观测方法技术

本发明专利技术涉及岩土工程试验研究技术领域，公开了受荷地基塑性区动态发展的非接触式模型试验观测方法，基于粒子图像测速技术(PIV)获得模型试验中地基在不同荷载作用下的位移场，再将位移场转换成相应的剪应变场，最后通过分析不同荷载作用下最大剪应变场的变化情况来确定地基塑性区的动态发展规律。本发明专利技术首次提出了通过模型试验确定受荷地基塑性区动态发展的观测方法，并根据分级加载的地基塑性区模型试验，利用粒子图像测速技术确定位移场，再通过二次分析确定地基塑性区的动态发展规律；测试中采用非接触式模型试验，排除了试验过程中地基土体的人工扰动，减少常规方法中后期数据处理工作，显著提高效率。

Non-contact Model Test Observation Method for Dynamic Development of Plastic Zone of Loaded Foundation

【技术实现步骤摘要】
受荷地基塑性区动态发展的非接触式模型试验观测方法
本专利技术涉及岩土工程试验研究
，具体涉及受荷地基塑性区动态发展的非接触式模型试验观测方法。
技术介绍
粒子图像测速技术(PIV)，是上世纪70年代末发展起来的一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法。White将该技术改进后用于岩土试验中土体的无接触式变形测量；该技术使用高清数码相机实时连续拍摄系列照片，并对所有照片进行数字化处理，通过连续分析相继两帧数字图像，从而获得土体内部的量化位移场。目前，对于地基塑性区的分析，均是在理论推导的基础上确定的，即基于理想弹塑性理论和土体破坏准则推导出地基塑性区的边界方程，根据边界方程绘制出塑性区边界轨迹，从而确定塑性区。但现有的理论推导均假设土体是均匀且各向同性的理想弹塑性材料，且假定土体的水平静止侧压力系数为一经验常数。而实际情况中地基土体为散体颗粒，具有各向异性的特性，其水平静止侧压力系数是否发生变化？地基塑性区形态、塑性区与所受荷载之间的对应关系是否与假设条件下的理论分析结果一致？目前暂未发现相关的科研报道，也未发现通过试验手段来研究地基塑性区特性的文献说明。因此，亟需设计一种可用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.受荷地基塑性区动态发展的非接触式模型试验观测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制作至少有一个侧面为透明板的模型槽(1)，取地基受荷区的土体作为试验土(2)装入模型槽(1)内，并分层压实至与地基受荷区的土体相同的压实度；S2、在模型槽(1)内的试验土(2)上逐级施加均布荷载，按照拟定加载分级次数及各级加载大小，开展模型试验；S3、缓慢均匀地施加第一级荷载P1，同时采用高清相机以一定时间间隔拍照记录分析区域内的土体变形过程，并基于PIV技术对地基土体变形照片进行分析，得到在P1加载过程中的各时间段内土体相对于参照点的位移场；S4、根据位移场构建三节点应变计算单元，并通过插值计算出三节点应变...

【技术特征摘要】
1.受荷地基塑性区动态发展的非接触式模型试验观测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制作至少有一个侧面为透明板的模型槽(1)，取地基受荷区的土体作为试验土(2)装入模型槽(1)内，并分层压实至与地基受荷区的土体相同的压实度；S2、在模型槽(1)内的试验土(2)上逐级施加均布荷载，按照拟定加载分级次数及各级加载大小，开展模型试验；S3、缓慢均匀地施加第一级荷载P1，同时采用高清相机以一定时间间隔拍照记录分析区域内的土体变形过程，并基于PIV技术对地基土体变形照片进行分析，得到在P1加载过程中的各时间段内土体相对于参照点的位移场；S4、根据位移场构建三节点应变计算单元，并通过插值计算出三节点应变单元的节点位移；单元的三个节点坐标用(xi,yi),(xj,yj),(xm,ym)表示，三个节点对应位移分别用(ui,vi),(uj,vj),(um,vm)表示，按下式计算三节点应变单元的应变场εx,εy,γxy；式中：A为三个节点所围成的面积，S5、根据S4步骤中获得的各三节点应变单元正应变和剪应变εx,εy,γxy，按下式计算分析区域内各三节点应变单元在该时间段内的主应变ε1,ε2和最大剪应变γmax：S6、重复第S4-S5步骤，直到第一级荷载P1加载过程中所有时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正夫，刘晓红，曾永庆，陆仲阳，张政，张建伟，彭锟，姜豪，徐川，刘王苗，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43