矿业与地下工程虚拟仿真实验中心

桩基静载实验模拟

桩基静载实验是运用在工程上对桩基承载力检测的一项技术。在确定单桩极限承载力方面，它是较为准确、可靠的检验方法。作为判定某种动载检验方法是否成熟，均以静载实验成果的对比误差大小为依据，因此，每种地基基础设计处理规范都把单桩静载实验列入首要位置。

为保证桩基静载实验的准确性与安全性，该实验对实验场地、操作人员、设备均有较高要求，如操作不规范、流程不清晰，则会有安全隐患，且测试结果准确性无法保证。该实验采用桩基静载测试系统的虚拟仿真，让学生熟悉加载系统（反力装置）的构造、测试原理和测试流程，理解桩的破坏模式，为更好地理解与掌握单桩的竖向抗压承载力提供支持与帮助。

土的不固结不排水三轴剪切压缩实验UU

土的三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种方法。三轴剪切实验是试样在三向应力状态下，测定土的抗剪强度参数的一种剪切实验方法。通常采用3~4个圆柱体试样，分别在不同的恒定围岩下，施加轴向压力进行剪切，直至破坏，然后根据极限应力圆包络线，求得土的抗剪强度参数。

土的三轴压缩实验是土样处于三向应力状态下，测定土的抗剪强度参数的一种实验方法。土的不固结不排水三轴剪切压缩实验，简称UU实验，是土样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个实验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不可能消散，可以测得土体的总应力抗剪强度指标cu、φu。

土的固结不排水三轴剪切压缩实验CU

土的固结不排水三轴剪切压缩实验，简称CU实验。首先使试样在某一周围压力下充分排水，待固结稳定后关闭排水阀门，然后再施加偏应力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。由于不排水，试样在剪切过程中没有任何体积变形，可以测得土体的总应力抗剪强度指标ccu、φcu和有效应力抗剪强度指标c＇、φ＇。

土的固结排水三轴剪切压缩实验CD

三轴压缩实验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。是测定土的应力-应变关系（压缩性）和强度的一种常用的室内实验方法。固结排水实验，简称排水实验：试样在施加周围压力时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏。该实验要求操作人员对实验设备有较高的熟悉程度，如操作不规范、流程不清晰，容易损毁实验设备，且无法得到正确的实验结果。该实验采用土的三轴压缩实验系统的虚拟仿真，实现土的固结排水剪切实验（CD），让学生熟悉土的三轴压缩实验仪的构造，掌握土的固结排水剪切实验（CD）的实验原理与实验流程，为更好地理解与掌握土的抗剪强度提供支持与帮助。

土的室内剪切实验

土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。

现场岩石剪切实验

岩石抗剪强度是岩石力学中需要研究的较重要特征之一，岩石的抗剪强度参数可以用凝聚力c和内摩擦角φ来表示。现场岩体剪切实验主要是指岩体直剪实验。岩体直剪实验是对同一类型岩体的一组试体，在不同法向荷载下进行剪切，根据库伦强度条件确实岩体本身的抗剪强度参数。

土压平衡盾构施工模拟

在地铁区间施工中，采用盾构机掘进是首选。现代盾构机使用较多的是土压平衡盾构机和土压平衡盾构机，上述两种方法仅开挖面的方法和排渣方法有所不同。土压平衡盾构施工模拟是在虚拟平台上模拟土压平衡盾构施工的全过程。

钻爆法施工模拟

钻爆法是使用较普遍的岩石隧道开挖方法。通常是在自由面条件下的岩石爆破，其关键技术就是掏槽，其次是周边孔的光面爆破。该仿真实验在虚拟平台上完成了隧道爆破的整个程序，包括施工后的隧道支护等工序。

泥水平衡盾构施工模拟

泥水平衡式盾构是在机械式盾构的刀盘的后侧，设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间定名为泥水仓。把水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水仓，并具有一定压力，形成泥水压力室。通过泥水的加压作用和压力保持机构，能够维持开挖工作面的稳定。盾构推进时，旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓，这就是泥水加压平衡式盾构法的主要特征。因为是泥水压力使掘削面稳定平衡的，故得名泥水加压平衡盾构，简称泥水盾构。 泥水平衡盾构施工模拟在虚拟平台上模拟泥水平衡盾构施工的全过程，并以中铁隧道局承建的京沈高铁北京段地下地质条件隧道采用该施工方法的全过程模拟，以及施工后地面及其周围建筑物安全稳定情况。

地铁车站系统模拟

地铁车站是地下铁路重要的人员进出设施，主要包括站厅层、站台层以及其他附属设施。通过该系统可以真实模拟乘客从地铁车站的入站到出站的整个过程，包括车站结构、如何适应附属设施以及安全防范措施。 地铁车站系统实验是地下工程施工、城市地下空间设计与规划等本科专业课的重要实验。该实验利用先进的计算机仿真虚拟技术，在虚拟平台上完成地下车站的各个组成部分。学生在计算机上通过该模拟实验掌握地下车站系统的类型、功能、结构等 。

1.【开始实验】，点击开始实验按钮，进入实验模式选择页。

2.【模式选择】，实验共分为学习模式与考核模式。

3.【学习模式】→【实验类型】实验类型选择。点击选择后进入该实验。

4.【学习模式】→【实验类型】→【原状土（硬土）】，根据上方提示语与高亮提示完成实验步骤栏的步骤操作，点击场景中高亮工具，工具自动完成实验操作，直到下一步骤所需实验工具高亮视为该步骤结束。

5.实验结束，选择重新实验或者回到实验类型选择页。

6.【学习模式】→【原状土（软土）】，根据上方提示语与高亮提示完成实验步骤栏的步骤操作，点击场景中高亮物体，完成实验操作。

7.实验结束，选择重新实验或者回到首页。

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8.【学习模式】→【扰动土】，进入实验后，自动播放扰动土过程动画，动画结束，点击确定返回选项页。

9.【学习模式】→【沙土】，进入实验后弹出弹框，点击确认后返回选项页。

10.【考核模式】，实验列表内容相同，考核模式无提示语与工具高亮显示。根据学习模式学习到的内容进行实验，考核模式会根据你的完成实验所需时间，进行打分。

11.【成绩上传】，考核模式实验结束后，实验分数自动上传到平台。

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1.【开始实验】，点击开始实验按钮进入实验模式选择页。

2.【模式选择】，实验共分为学习模式与考核模式。

3.【学习模式】进入学习模式后，根据上方提示语与实验工具高亮提示完成实验步骤栏的步骤操作，点击场景中高亮工具，工具自动完成实验操作，直到下一步骤所需实验工具高亮视为该步骤结束。

4.【学习模式】→【完成实验】，选择回到首页进行考核模式选择。

5.【考核模式】，无提示语与物体高亮提示，根据实验步骤与学习模式学习步骤要求完成实验。根据学习模式学习到的内容进行实验，考核模式会根据你完成实验所花费的时间，进行打分。

6.【成绩上传】，考核模式实验结束后，实验分数自动上传到平台。

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1.【开始试验】点击开始实验进入模式选择页。

2.【模式选择】实验共分为学习模式与考核模式。

3.【学习模式】根据上方提示语与左侧步骤提示，选择右侧工具栏中的工具，拖动到中间的“选择装备”上。点击确定，触发动画。

步骤3(2张)

4.【学习模式】→【钻孔灌注】实验触发后场景中会有步骤需点击高亮提示才可进行下一步。

步骤4(3张)

5.【学习模式】→【桩基静载】点击确认进人桩基静载搭建实验。

6.根据实验中高亮提示，点击高亮部位进行搭建。

步骤6(2张)

7.搭建完成后结束实验。

8.【考核模式】考核模式无提示语，根根据学习模式学习到的内容进行实验，考核模式会根据完成实验所花费的时间，进行打分。

9.【成绩上传】考核模式实验结束后，实验分数自动上传到平台。

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1.【开始实验】点击开始实验按钮进入实验模式选择页。

2.【模式选择】实验共分为学习模式与考核模式。

3.【学习模式】根据左下角提示，选择实验工具栏中的工具模型，拖动到场景中对应的部位。

4.【实验装置】点击右上角实验装置按钮，进入实验装置介绍也，按住鼠标左键可旋转模型，点击到工具部位会提示该部位名称。点击返回按钮重新回到进行中的实验。

5.【实验提示】实验过程中会弹出提示弹框，弹框内容为该步骤相关知识总结。

6.【操作提示】点击右上角操作提示，提示内容为计算机外设操控指南，点击确认，继续进行实验。

7.【实验说明】点击右上角实验说明按钮，弹出弹框，弹框内容为实验背景，点击关闭后，继续进行实验。

8.【考核模式】考核模式无提示语，根根据学习模式学习到的内容进行实验，考核模式会根据你完成实验所花费的时间，进行打分。

9.【成绩上传】考核模式实验结束后，实验分数自动上传到平台。

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