地下工程模型试验新方法、新技术及工程应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 地质力学模型试验的研究现状 2

1.3 本书主要研究内容 4

第2章 地质力学模型试验的相似条件 5

2.1 基本概念 5

2.2 模型试验相似三定理 6

2.3 地质力学模型试验的相似条件 7

2.3.1 相似模型的定义 7

2.3.2 地质力学模型的特点 7

2.3.3 模型试验相似条件 8

第3章 模型试验新型相似材料的研制方法 15

3.1 引言 15

3.2 模型材料研制的基本原则 16

3.3 铁晶砂胶结新型岩土相似材料的研制方法 17

3.3.1 材料选择 17

3.3.2 材料试件的制作方法 18

3.3.3 材料物理力学参数试验 19

3.3.4 材料力学特性分析 24

3.3.5 材料的技术特性 31

3.4 储气库介质流变相似材料的研制方法 32

3.4.1 工程背景 32

3.4.2 材料力学参数试验 33

3.4.3 材料力学变形特征 34

3.4.4 材料蠕变试验及测试结果分析 38

3.4.5 材料技术特性 42

第4章 新型地质力学模型试验装置与加载和稳压控制系统的研制技术 43

4.1 引言 43

4.2 组合式地质力学模型试验台架装置的研制技术 44

4.2.1 装置设计与构造 44

4.2.2 装置技术特性 47

4.3 三维梯度非均匀加载结构模型试验装置的研制技术 48

4.3.1 装置设计与构造 48

4.3.2 装置工作原理 53

4.3.3 装置技术特性 53

4.4 高地应力真三维加载模型试验系统的研制技术 54

4.4.1 系统构造 54

4.4.2 系统技术特性 54

4.5 模型数控液压加载与稳压控制系统的研制技术 55

4.5.1 系统构造 55

4.5.2 系统控制流程 56

4.5.3 系统工作原理 56

4.5.4 系统技术特性 59

4.6 模型数控气压加载与稳压控制系统的研制技术 59

4.6.1 系统构造 59

4.6.2 系统工作原理 61

4.6.3 系统技术特性 63

第5章 大体积地质模型制作新方法与模型位移测试新技术 64

5.1 引言 64

5.2 地质模型分层压实风干制作与切槽埋设测试传感器方法 64

5.2.1 材料分层压实试验装置的研制 64

5.2.2 模型制作方法 66

5.2.3 模型制作方法的技术特点 68

5.3 模型内埋洞室的成型方法 68

5.3.1 内埋洞室的成腔装置 68

5.3.2 内埋洞室的成腔方法 72

5.4 模型位移数据自动采集系统的研制技术 72

5.4.1 系统工作原理 72

5.4.2 系统各部分功能 74

5.4.3 系统技术特性 78

第6章 分岔隧洞围岩稳定与支护三维地质力学模型试验与分析研究 79

6.1 引言 79

6.2 工程概况 79

6.3 模拟范围与相似比尺的选取 80

6.4 模型相似材料和试验锚杆的模拟 82

6.4.1 相似材料配比 82

6.4.2 模型锚杆的模拟 83

6.5 分岔隧洞模型的制作 83

6.5.1 模型制作工艺流程 83

6.5.2 测试传感器的埋设 85

6.5.3 模型锚杆的施作 90

6.5.4 制作完成的分岔隧洞三维试验模型 92

6.6 分岔隧洞模型开挖与测试 92

6.6.1 模型加载 92

6.6.2 模型开挖 93

6.6.3 模型测试 96

6.7 模型试验结果分析 99

6.7.1 模型Ⅰ试验结果分析 99

6.7.2 模型Ⅱ试验结果分析 107

6.7.3 分岔隧洞承载安全度的数值计算 130

6.7.4 光纤光栅应变传感器测试结果分析 131

6.7.5 洞周锚杆受力分析 132

6.8 模型试验与数值模拟的对比分析研究 132

6.8.1 计算条件 132

6.8.2 连拱段至大拱段数值计算结果分析 134

6.8.3 小间距段至连拱段数值计算结果分析 137

6.8.4 模型试验、数值计算与现场监测结果的相互对比 145

6.9 研究结论 146

第7章 深部巷道围岩分区破裂与锚固三维地质力学模型试验与分析研究 148

7.1 引言 148

7.2 预留洞室轴向压缩破坏模型试验研究 151

7.2.1 模型制作 151

7.2.2 模型加载 152

7.2.3 试验结果分析 153

7.3 深部巷道围岩分区破裂三维地质力学模型试验研究 155

7.3.1 分区破裂现象的现场观测 155

7.3.2 模型相似材料 166

7.3.3 高压加载结构模型试验系统 168

7.3.4 模型加工制作 169

7.3.5 模型开挖与测试 175

7.3.6 模型试验结果分析 179

7.3.7 分区破裂地质力学模型试验结论 185

7.4 分区破裂机理的理论分析研究 185

7.4.1 围岩应力场分析 186

7.4.2 围岩应变场分析 187

7.4.3 分区破裂过程的能量分析 188

7.4.4 模型分区破裂现象的理论解释 191

7.5 分区破裂岩锚支护三维地质力学模型试验研究 194

7.5.1 引言 194

7.5.2 分区破裂岩锚支护地质力学模型试验 195

7.5.3 锚杆对分区破裂加固作用的理论分析 204

7.6 研究结论 206

第8章 地下厂房洞室群围岩稳定与支护三维地质力学模型试验与分析研究 208

8.1 模型试验的工程背景 208

8.1.1 工程概况 208

8.1.2 厂区地应力测试结果 209

8.1.3 厂区围岩分类和地下洞群设计方案 209

8.2 厂区初始地应力场的反演 210

8.3 带滑动墙的自平衡式三维加载模型试验台架装置的研制 214

8.4 模型相似材料 215

8.4.1 模型相似材料的配比 215

8.4.2 模型锚杆和锚索的模拟 216

8.5 模型加载、制作与开挖测试技术 217

8.5.1 模型加载方案 217

8.5.2 试验模型的制作 217

8.5.3 模型量测技术 221

8.5.4 模型超载与开挖支护 223

8.6 模型试验结果及与数值计算的对比分析 226

8.6.1 数值计算模型与计算结果 226

8.6.2 模型试验与数值计算的对比 231

第9章 深部层状盐岩地下储气库运营稳定三维地质力学模型试验研究 236

9.1 引言 236

9.2 模型试验概况 237

9.3 盐岩储气库介质模型相似材料 240

9.4 储气库三维地质力学模型试验系统 241

9.5 储气库三维试验模型的制作工艺和方法 244

9.6 储气库三维地质力学模型试验测试结果分析 250

9.6.1 储气库单洞模型试验结果分析 250

9.6.2 储气库群模型试验结果分析 256

9.7 模型试验研究结论 261

参考文献 263