[发明专利]一种小比尺、非均质离心模型的制备方法

权利要求书

1.一种小比尺、非均质离心模型的制备方法，其特征在于：首先，通过数值模拟选择具有相同塑性变形状态的原型边坡的几何缩尺N_s；其次，再对几何缩尺后的边坡进行常规重力缩尺n，使之在满足物理量相似比L_pg=(N_sn)L_mg条件时，离心模型和原型边坡具有相同的应力-应变特征，其中，L_p为原型尺寸，L_m为离心模型的尺寸；接着，对坡体材料进行物理指标与力学指标的正交试验，获得初始含水率、初始密度与坡体材料抗剪强度的关系；再接着，通过控制填筑材料的含水率和密度来直接反映坡体材料的抗剪强度，使得离心模型的强度与原型边坡的强度相一致，实现坡体材料非均匀性的复制；最后，按照物理量相似比逐一确定离心模型尺寸，并制作相应的离心模型，至此便完成小比尺、非均质离心模型的制作。

2.根据权利要求1所述的一种小比尺、非均质离心模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采用相同的土／岩本构关系和模型参数，通过数值模拟选择与原型边坡的等效塑性应变具有最好相似程度的缩尺边坡，即确认具有相同塑性变形状态的几何缩尺N_s；

2）对几何缩尺后的边坡进行常规重力缩尺n，在上述缩尺范围内应力-应变关系仍可近似采用线弹性相似理论，从而给出基于小比尺相似原理的主要物理量相似比：L_pg=(N_sn)L_mg；

3）针对原型边坡不同区域的土体，进行物理指标与力学指标的正交试验，获得初始含水率、初始密度与坡体材料抗剪强度的关系；

4）根据正交试验结果确定离心模型各区域的目标填筑物理指标，实现坡体材料非均匀性的复制；

5）按照物理量相似比逐一确定离心模型尺寸，并制作相应的离心模型，至此便完成小比尺、非均质离心模型的制作。

3.根据权利要求2所述的一种小比尺、非均质离心模型的制备方法，其特征在于：在步骤5）中，所述离心模型的制作流程为：备土→制作基岩→制作滑动带→制作坡体。