水工大坝与地基模型试验及工程应用PDF电子书下载

第1章 模型试验相似理论 1

1.1 相似的概念 1

1.2 相似理论 2

1.2.1 相似第一定理——相似现象的性质 2

1.2.2 相似第二定理——相似判据的确定 4

1.2.3 相似第三定理——相似现象的必要和充分条件 5

1.2.4 相似条件 5

1.3 相似关系分析方法 8

1.3.1 牛顿普遍相似定律 8

1.3.2 齐次原理与白金汉π理论 10

1.3.3 方程分析法 16

1.4 弹塑性阶段的相似关系 16

1.4.1 弹性阶段的相似关系 17

1.4.2 塑性阶段的相似关系 21

1.5 大坝模型试验的相似条件 23

1.5.1 结构模型试验的相似条件 23

1.5.2 地质力学模型试验的相似条件 25

第2章 大坝模型试验方法分类 27

2.1 大坝结构模型试验 27

2.1.1 结构模型试验的意义和任务 27

2.1.2 结构模型试验的主要研究内容 27

2.1.3 结构模型试验的类型 28

2.2 大坝地质力学模型试验 29

2.2.1 地质力学模型试验的目的与意义 29

2.2.2 地质力学模型试验的特点和研究内容 30

2.2.3 地质力学模型试验的类型 30

2.3 其他模型试验方法 33

2.3.1 动力模型试验方法 33

2.3.2 离心模型试验方法 33

第3章 大坝结构模型试验方法与技术 34

3.1 概述 34

3.1.1 结构模型试验的发展 34

3.1.2 结构模型试验的目的及意义 36

3.2 结构模型试验的模型材料 36

3.2.1 模型材料的分类 36

3.2.2 结构模型试验材料的选择 37

3.2.3 石膏材料 38

3.3 荷载模拟及加载系统布置 39

3.3.1 模型荷载的模拟 40

3.3.2 模型加载系统 41

3.4 结构模型试验量测技术 43

3.4.1 电测法的基本原理 44

3.4.2 应变量测的准备工作 44

3.4.3 应变量测计——电阻应变片 46

3.4.4 位移的量测 52

3.4.5 光纤传感监测大坝裂缝 53

3.5 结构模型的设计与制作 55

3.5.1 模型设计 55

3.5.2 模型的制作 60

3.6 结构模型试验成果分析 63

3.6.1 试验数据的整理及误差分析 63

3.6.2 应力成果分析与计算 68

3.6.3 模型和原型的位移计算 76

3.6.4 结构模型破坏试验成果分析 76

第4章 大坝地质力学模型试验方法与技术 78

4.1 地质力学模型试验方法 78

4.1.1 三种破坏试验方法 78

4.1.2 模型试验安全系数表达式 80

4.1.3 地质力学模型试验程序 84

4.2 地基岩石力学指标测试概述 85

4.2.1 试样 85

4.2.2 岩石块体密度测试 87

4.2.3 单轴压缩试验 89

4.2.4 岩石抗拉强度测试 92

4.2.5 岩石三轴压缩试验 93

4.3 地质力学模型材料 95

4.3.1 材料选用的基本原则 95

4.3.2 模型相似材料的研制 96

4.3.3 不同性能的岩体相似材料 99

4.3.4 模型材料的成型工艺 102

4.4 模型加载系统与量测系统 104

4.4.1 自重的模拟 104

4.4.2 荷载设计与加载系统 105

4.4.3 模型量测系统 107

4.5 地质力学模型的设计与制作 108

4.5.1 模型的设计内容与优化 108

4.5.2 模型比尺CL的选择 108

4.5.3 地质力学模型制作 109

4.6 试验成果分析 113

4.6.1 试验数据误差分析 113

4.6.2 试验成果整理分析 114

4.6.3 试验成果报告的编写 115

第5章 模型试验新技术 116

5.1 概述 116

5.2 变温相似材料 117

5.2.1 基本原理 117

5.2.2 变温相似材料分类 120

5.2.3 变温相似材料的温度特性研究 121

5.3 升温降强试验模拟技术 123

5.3.1 升温降强试验原理 123

5.3.2 升温降强控制系统及其在模型中的实现 123

5.4 岩体结构面弱化效应试验研究 125

5.4.1 弱化试验的目的 125

5.4.2 弱化试验设计与试验步骤 125

5.4.3 弱化试验成果 128

第6章 沙牌拱坝结构模型试验研究 130

6.1 工程概况与试验研究任务 130

6.1.1 工程枢纽概况 130

6.1.2 坝址区地形地质条件 133

6.1.3 工程主要特征参数及荷载 135

6.1.4 试验研究任务 136

6.2 坝体分缝形式结构模型试验研究 136

6.2.1 试验方案 136

6.2.2 模型设计与制作 137

6.2.3 试验成果及分析 139

6.3 拱坝开裂与破坏机制模型试验研究 146

6.3.1 试验研究内容 146

6.3.2 基于断裂力学的诱导缝原、模型开裂相似关系式 146

6.3.3 断裂特性试验研究 148

6.3.4 模型材料力学参数的确定及诱导缝的相似模拟 153

6.3.5 拱坝结构模型破坏试验 155

6.4 沙牌拱坝的建设及运行现状 161

第7章 锦屏一级拱坝地质力学模型试验研究 164

7.1 工程概况及试验研究内容 164

7.1.1 工程枢纽概况 164

7.1.2 地形地貌 164

7.1.3 岩层特性 166

7.1.4 影响坝肩稳定的主要地质构造 166

7.1.5 坝肩坝基加固处理方案 167

7.1.6 试验研究内容 168

7.2 拱坝三维地质力学模型试验设计 168

7.2.1 模型模拟范围 168

7.2.2 模型的制作与加工 169

7.2.3 模型加载与量测系统 173

7.2.4 综合法试验降强幅度的确定 175

7.2.5 试验方法与试验程序 176

7.3 天然地基条件下试验研究成果 176

7.3.1 应变及变位分布特征 176

7.3.2 破坏过程、破坏形态及综合稳定安全系数 179

7.4 加固地基条件下试验研究成果 181

7.4.1 应变及变位分布特征 181

7.4.2 破坏过程、破坏形态及综合稳定安全系数 184

7.5 加固前后试验成果对比分析及加固效果评价 186

7.5.1 两次试验的异同点 186

7.5.2 坝体变位和应变成果对比分析 188

7.5.3 坝肩及抗力体表面变位对比分析 190

7.5.4 主要结构面相对变位对比分析 191

7.5.5 破坏过程与破坏形态对比分析 193

7.5.6 两次试验综合稳定安全系数的比较 195

7.5.7 加固效果评价 196

7.6 锦屏一级拱坝建设与运行现状 196

第8章 小湾拱坝地质力学模型试验研究 198

8.1 工程概况及试验研究内容 198

8.1.1 工程概况 198

8.1.2 坝址区工程地质条件 198

8.1.3 坝肩加固措施 200

8.1.4 试验研究内容 201

8.2 拱坝平面地质力学模型试验 201

8.2.1 试验内容及要求 201

8.2.2 模型设计与制作 201

8.2.3 模型加载与量测系统 204

8.2.4 加固前后试验成果对比分析 205

8.3 拱坝整体地质力学模型试验研究 209

8.3.1 模型设计与制作 209

8.3.2 浅层卸荷岩体及节理裂隙模拟 210

8.3.3 模型加载与量测系统 212

8.3.4 试验成果分析 213

8.3.5 模型破坏过程、破坏形态及安全度评价 216

8.4 小湾工程建设情况与运行现状 218

第9章 武都重力坝三维地质力学模型试验研究 219

9.1 工程概况及试验研究内容 219

9.1.1 工程概况 219

9.1.2 模型试验研究内容 220

9.2 三维地质力学模型试验方案与模型设计 221

9.2.1 模型相似常数及原模型力学参数 221

9.2.2 天然地基方案模型试验 222

9.2.3 加固地基方案模型试验 224

9.3 天然坝基模型试验研究成果 227

9.3.1 变位及应变成果 227

9.3.2 模型破坏形态与破坏机理 229

9.3.3 超载稳定安全系数评价 231

9.3.4 坝基加固处理的必要性 231

9.4 加固坝基模型试验研究成果 232

9.4.1 变位及应变成果 232

9.4.2 模型破坏形态 234

9.4.3 综合稳定安全系数评价 235

9.4.4 坝基加固效果评价 235

9.5 武都水库工程建设情况与运行现状 236

第10章 国外典型大坝工程地质力学模型试验 238

10.1 伊泰普空腹重力坝 238

10.1.1 工程概况 238

10.1.2 工程地质条件 240

10.1.3 坝基岩体力学特性研究 241

10.1.4 地质力学模型试验 242

10.2 瓦依昂拱坝 244

10.2.1 工程概况 244

10.2.2 瓦依昂坝址地质特征 245

10.2.3 瓦依昂坝基岩石力学试验 246

10.2.4 地力学模型试验 246

10.3 川俣拱坝 248

10.3.1 工程概况 248

10.3.2 工程地质条件 249

10.3.3 坝基岩体力学性质研究 250

10.3.4 坝肩岩体稳定分析及采用的安全系数 251

10.3.5 基础处理 252

主要符号表 255

主要参考文献 256