1.2 模型试验
1.2.1 1g的试验
小比尺与足尺试验（n=1)
1.2.2 ng的模型试验
离心机，渗水力等
1.2.1 1g的试验
1. 1g的小比尺试验
优点： 容易，经济
缺点：不能定量。由于土的应力应变关系非 线性；强度非线性；低围压下的剪胀性；粘 聚力无法模拟
低围压
1/ 3

高围压


图1－37 应力－应变、强度与应力水平的关系
1. 土工离心机模型试验（centrifuge)：离心力模 拟重力 优点：应力应变相同；破坏机理及现象相似；可 以模拟实际工程问题及边界条件 缺点：应力场不均匀；材料模拟：土颗粒、薄板 片；比尺的不一致 发展：固结、入桩、冻土、基坑开挖、地下工程、 地震等
序号 1 2
变量 加速度 模型长度 土密度 颗粒尺寸 孔隙比 饱和度 液体密度 表面张力 毛细管高 度 粘弹性 渗透性 颗粒摩擦 力 颗粒强度 粘聚力 压缩性 时间：惯 性 时间：层 流 时间：蠕 变
美国 科罗拉多大学的离心模型试验机
土工离心机（Colorado, Denver)
清华大学离心机
2. 渗水力模型试验 优点：方便，经济，简单 缺点：土的限制，地面齐平，饱和土，试验中渗 透系数的可能变化 应用：浅基础，单桩，动力实验
图1－40 渗水力模型试验示意图
z=z(iw+ )
＝n z
2. 极小围压的三轴试验极难进行 误差来源 试样自重、试样帽的自重 膜的径向约束 端部约束 静水压力 膜的拉伸对试样的附加压力 负压制样 传力杆的摩擦力等
3. 1g的足尺试验 结果有说服力，资料宝贵 造价昂贵
图1－38 加筋挡土墙的足尺试验
大型振动台实验室
大型振动破坏试验
1.2.2 ng的模型试验
符号 a
l
无量纲数
模型率
Na
Nl
比尺因素 n
1/ n
土
3 4 5 6 7

d d /l
N
Nd Ne Ns
1 1 1 1 1 1
1/ n
工
离 心
e
Sr
e
Sr
实
验 中
1
1/
N 1 N
Nt N Na Nd Nl
1 1 1 Nc N N Na Nd
c
c
E
c /( al )
c /( al )
E /( al )
N N Na Nl
Nc N Na Nl
因
素
NE N Na Nl
1/ 2 Nt Na Nl1/ 2
t1
t2
t a/l t a/l
1 Nt N1 Nk
1/ n 2
t3
Nt
1
图1－39 离心机装置示意图
n=1+i w /
图1－41 单桩渗水力模型
试验
大型降雨滑坡、泥石流试验
日本，防灾科学技术研究所 最大降雨：15－200mm 尺寸：12m

试验槽
1/ 2 1/ 2 N N Nd Na Nl
8a 8b 9a 9b 10
t
hc
t /( adl )
hc 1ad / t

k
/( 1d dl )
k /(d 2 a)
1
的
比 尺
2 1 Nk Nd N Na N
n
1 1 12 13 14 15 16