土-結構相互作用模擬系統技術參數
土-結構相互作用模擬主要關注的是結構物與周圍土體之間的力學行為，比如樁基、地下結構、擋土墻等。所以需要包括土箱系統、邊界條件模擬、加載系統、傳感器布置、數據采集等方面。用戶希望了解如何模擬不同土質、如何控制邊界條件以減少反射波的影響，以及如何集成加載和測量系統來準確捕捉相互作用。
土-結構相互作用模擬系統技術參數
土-結構相互作用模擬系統技術參數
高校、研究機構或者工程檢測單位
主要關注的是結構物與周圍土體之間的力學行為，比如樁基、地下結構、擋土墻等。所以需要包括土箱系統、邊界條件模擬、加載系統、傳感器布置、數據采集等方面。用戶希望了解如何模擬不同土質、如何控制邊界條件以減少反射波的影響，以及如何集成加載和測量系統來準確捕捉相互作用。
不僅需要硬件，還需要軟件控制、數據采集和分析的能力。例如，是否支持多物理場同步測量，比如孔隙水壓力、土壓力、位移等。此外，動態加載能力可能也很重要，尤其是模擬地震或交通荷載下的相互作用。
關鍵部分：土箱的設計（尺寸、材料、可調節邊界）、加載系統（靜力和動態加載能力）、傳感器類型和精度、數據采集系統的通道數和采樣率，以及可能的擴展功能，比如離心機集成或數值模擬接口。同時，安全標準和環境要求也是必須的，比如抗震設計、溫濕度控制等。
應用場景：比如樁基測試、地下結構抗震分析等。
1. 系統概述
本系統專為研究土體與結構（如樁基、地下連續墻、隧道襯砌、擋土墻等）的相互作用機制設計，支持靜力、擬靜力、循環加載及動態激振試驗，可模擬土體約束、分層填筑、地下水滲流等復雜工況，滿足科研與工程測試需求。
2. 核心子系統技術參數
2.1 土體模型箱系統
| 參數項 | 技術指標 |
|---|---|
| 模型箱尺寸 | 3m（長）×2m（寬）×2.5m（高），可定制超大尺寸（如10m×5m×4m） |
| 結構材料 | 高剛度鋼化玻璃側壁（厚度≥20mm）或可拆卸式鋼板箱體，底部剛性基座 |
| 邊界條件模擬 | - 側向柔性邊界（氣囊或橡膠膜） - 剛性邊界（滑動/固定約束） - 透明可視化窗口（觀測土體變形） |
| 分層填筑控制 | 自動土體鋪設裝置，精度±10mm（分層厚度），支持砂土、黏土、碎石等材料 |
| 滲流模擬 | 可選配底部/側向水壓控制系統，流量范圍0-100 L/min，水壓精度±1 kPa |
2.2 土-結構加載系統
| 參數項 | 技術指標 |
|---|---|
| 加載類型 | 靜力加載（豎向/水平）、循環荷載（頻率0.01-5Hz）、地震波輸入（時程曲線） |
| 最大加載能力 | 豎向：±2000 kN；水平：±1000 kN（可擴展多向復合加載） |
| 作動器行程 | ±200 mm（適應土體大變形） |
| 控制模式 | 力控、位移控、應變控，支持自定義荷載譜（正弦波、隨機波、地震波） |
| 界面剪切模擬 | 土-結構接觸面摩擦力測量模塊，分辨率≤0.1 kN/m2 |
2.3 土體參數監測系統
| 參數項 | 技術指標 |
|---|---|
| 土壓力傳感器 | 微型土壓計（量程0-500 kPa，精度±0.1% FS），埋入式/表面式布置 |
| 孔隙水壓傳感器 | 高頻響應滲壓計（量程0-200 kPa，精度±0.5% FS） |
| 位移測量 | - LVDT位移計（量程±100 mm，精度±0.01 mm） - 非接觸式DIC系統（全場應變測量，精度≤0.005%） |
| 土體密度監測 | 實時γ射線密度儀或電容式傳感器（密度范圍1.2-2.5 g/cm3，誤差≤1%） |
2.4 數據采集與控制系統
| 參數項 | 技術指標 |
|---|---|
| 采集通道 | 64通道同步采集（可擴展至256通道），支持應變、力、位移、壓力、加速度等信號 |
| 采樣頻率 | 靜態試驗：1-100 Hz；動態試驗：最高10 kHz |
| 軟件功能 | - 實時顯示土-結構荷載傳遞曲線、土體應力分布云圖 - 集成數值模擬接口（如FLAC3D、ABAQUS） - 自動生成試驗報告 |
| 同步控制 | 多作動器協調加載，相位誤差動態試驗 |
3. 擴展功能
離心機耦合試驗：支持與土工離心機聯用（比例模型1:50~1:100），模擬高重力場下土-結構行為。
地震模擬振動臺集成：輸入真實地震波（如El-Centro波、Taft波），模擬地震動傳播與土體液化效應。
溫控與凍融循環：可選配低溫箱（-30℃~室溫），研究凍土-結構相互作用。
4. 安全與標準
安全防護：防土體濺射護罩、緊急停機按鈕、過載自動泄壓閥。
標準兼容：符合ASTM D7380（土-結構界面試驗）、ISO 23469（地震土-結構分析）等標準。
抗震設計：系統基礎隔振，抗振頻率≥5 Hz，避免外部振動干擾。
5. 安裝與環境要求
| 參數項 | 技術指標 |
|---|---|
| 占地面積 | 標準配置≥8m×6m（含操作空間） |
| 電源 | 380V三相交流，50Hz，功率≥30 kW（含液壓泵站、溫控系統） |
| 環境溫濕度 | 10~35℃，濕度≤70% RH（避免土體含水率波動） |
| 地面承重 | ≥5 t/m2，水平度誤差≤2 mm/m |
6. 典型應用場景
樁基承載特性：模擬不同土質中樁基豎向抗壓/抗拔、水平循環荷載響應
地下結構抗震：隧道襯砌在地震波作用下的土體-結構動力相互作用
擋土墻穩定性：分層填筑下墻背土壓力分布與位移監測
土體液化分析：飽和砂土中結構物地震液化失效機制
