地質力學磁力模型試驗磁場梯度研究

唐 凱 羅先啟 張振華

(三峽大學三峽庫區地質災害教育部重點實驗室,湖北宜昌 443002)

由于地質環境復雜,且土體是非線性變形材料,在水利、巖土領域的大型工程設計尚不能完全依賴數值模擬技術,相關的地質模型試驗技術一直以來都是作為重要的研究手段.其中以離心機模型試驗的研究較為深入、應用也較為廣泛[1],但是離心機模型的加速度隨著距轉動軸的距離而改變,模擬出的力線方向并不相互平行[2],這與重力場的力線均指向同一方向的特點有所區別,故而模擬重力場還存在不足.而本文采用磁場來模擬重力場可以克服這一缺陷,該方法概要論述如下:若將一定質量的物體放置于自然環境下的重力場中,不論物體處于何位置,其受到的重力加速度一般認為是一個恒定矢量,其表現為重力場中的力線滿足均勻分布、相互平行且指向同一方向這3個特點.本文提出的地質力學磁力模型試驗方法可以使試驗材料在試驗區域內所受到的外加力場滿足上述的3個特點[3],較離心機模型試驗模擬出的力線分布更接近于真實重力場中的力線分布.在磁力模型試驗中決定試驗材料受力大小的一個重要因素就是磁性材料所處環境的背景磁場梯度,而表征該梯度大小的指標如何確定及磁場梯度的均勻性是本文研究的兩個問題.

1 磁場梯度指標的確定

磁力模型試驗中試驗材料的應力水平之所以能較常規試驗得……