第1章 绪论 1
1.1 地质力学模型试验的意义 1
1.1.1 地质力学模型试验 1
1.1.2 工程背景 1
1.1.3 地质力学模型试验的必要性 2
1.2 地质力学模型试验的研究现状 2
1.2.1 地质力学模型试验的发展 2
1.2.2 高拱坝地质力学模型试验研究进展 3
1.3 地质力学模型试验的发展趋势 5
参考文献 6
第2章 地质力学模型试验的相似理论 7
2.1 相似理论基础 7
2.1.1 基本概念 7
2.1.2 量纲分析 8
2.1.3 相似第一定理 8
2.1.4 相似第二定理 9
2.1.5 相似第三定理 9
2.2 相似关系分析和结构模型分类 9
2.2.1 方程分析法 10
2.2.2 量纲分析法 10
2.2.3 定律分析法 10
2.2.4 相似模型 10
2.3 地质力学模型试验的相似条件 11
2.3.1 相似比尺 12
2.3.2 静力结构模型的相似判据 12
2.4 考虑时效的模型试验相似理论 13
2.5 小结 14
参考文献 14
第3章 地质力学模型试验相似材料及模型加工技术 15
3.1 模型试验材料 15
3.1.1 模型试验材料特性 15
3.1.2 模型试验材料分类 16
3.1.3 材料试验和配比确定 18
3.2 小块体砌筑技术 22
3.2.1 小块体砌筑技术简介 22
3.2.2 小块体制作 22
3.2.3 坝拱坝体砌筑和雕琢 24
3.2.4 裂隙岩体模拟 26
3.2.5 断层、破碎带模拟 27
3.3 基础处理措施模拟技术 30
3.3.1 建基面混凝土置换 30
3.3.2 深部混凝土置换 31
3.3.3 大坝贴角模拟 33
3.3.4 预应力锚索模拟 34
3.4 小结 37
参考文献 37
第4章 模型试验装置和加载系统 40
4.1 模型试验装置 40
4.1.1 基座式试验槽 41
4.1.2 钢架式试验槽 42
4.1.3 新型多功能模型试验平台 42
4.1.4 其他新型模型试验平台 44
4.2 模型荷载模拟 46
4.2.1 重力荷载 46
4.2.2 静水荷载 47
4.2.3 联合的合成荷载模拟 50
4.2.4 渗透压力模拟 51
4.2.5 地应力荷载模拟 52
4.2.6 洞室内压 53
4.3 拱坝水压力模型荷载计算 54
4.3.1 基本参数 55
4.3.2 每层单位宽度内的集中力计算 55
4.3.3 集中力垂直作用位置 56
4.3.4 集中力的水平坐标位置和大小 57
4.4 模型加载设备 58
4.4.1 手工油泵千斤顶加载 58
4.4.2 多点伺服加载系统 58
4.5 小结 65
参考文献 65
第5章 数据采集和监测 67
5.1 应变测量原理 67
5.1.1 测量原理 67
5.1.2 线路分析 68
5.1.3 温度补偿 70
5.1.4 桥路 70
5.1.5 光纤测量 71
5.2 数据采集 72
5.2.1 应变测量及应力计算 72
5.2.2 位移测量方式 74
5.2.3 绝对位移的测量 76
5.2.4 相对位移的测量 76
5.2.5 温度测量 77
5.3 破坏监测 77
5.3.1 摄像头监测 77
5.3.2 声发射 78
5.4 数据处理和结果分析 79
5.4.1 测量结果的误差分析 79
5.4.2 统计分析 80
5.4.3 试验精度的影响因素 81
5.5 小结 82
参考文献 82
第6章 基于地质力学模型试验的高拱坝稳定评价分析 83
6.1 整体稳定的评价准则 83
6.2 基于地质力学模型试验的国内高拱坝安全稳定评价 85
6.3 试验位移分布与整体稳定性的关系 86
6.3.1 大岗山拱坝模型试验整体安全度 87
6.3.2 拱梁及坝周顺河向位移分析 87
6.3.3 拱坝位移方向角分析 90
参考文献 96
第7章 溪洛渡拱坝地质力学模型试验及破坏模式分析 98
7.1 概述 98
7.2 地质力学模型试验 99
7.2.1 模型砌筑 99
7.2.2 加载布置 101
7.2.3 测点布置 102
7.2.4 数据采集系统和破坏监控系统 103
7.3 试验结果分析 103
7.3.1 坝体位移分布 103
7.3.2 坝体应力分布 104
7.3.3 坝肩岩体变形分布 105
7.3.4 层间层内错动带相对位移分布规律 106
7.3.5 破坏形态及机理 106
7.3.6 整体安全度和破坏分析评价 110
7.4 试验主要结论 110
参考文献 111
第8章 基于地质力学模型试验的大岗山拱坝加固效果分析 112
8.1 工程概况 112
8.2 地质力学模型试验 113
8.2.1 模型试验设计 113
8.2.2 坝基裂隙岩体模拟 114
8.2.3 断层模拟 115
8.2.4 基础加固模拟 115
8.2.5 加载及量测系统 116
8.3 试验结果分析 118
8.3.1 坝体位移分析 118
8.3.2 应力分析 119
8.3.3 超载位移分析 120
8.3.4 开裂破坏过程分析 121
8.3.5 整体稳定评价 121
8.4 加固措施影响评价 122
8.4.1 应力影响 122
8.4.2 变形影响 123
8.4.3 超载破坏模式影响 125
8.4.4 整体稳定性影响 127
8.5 与数值模拟的对比 128
8.5.1 位移对比 128
8.5.2 应力对比 128
8.5.3 开裂破坏对比分析 130
8.5.4 加固措施效果对比 134
8.5.5 整体稳定 135
8.6 试验主要结论 136
参考文献 136
第9章 不对称拱坝地质力学模型试验及与数值模拟的对比 137
9.1 工程概况 137
9.2 地质力学模型试验 138
9.2.1 相似比参数选择 138
9.2.2 模型模拟范围 138
9.2.3 测点布置 138
9.3 试验结果分析 140
9.3.1 坝体位移分析 140
9.3.2 正常水载下坝体的应力分布 141
9.3.3 坝体超载变形及开裂 142
9.3.4 岩基变形及破坏机制 147
9.3.5 各平切高程的开裂和破坏结果分析 152
9.3.6 坝踵和坝趾开裂 158
9.3.7 坝肩滑块的破坏情况 159
9.4 与数值模拟成果的对比 160
9.4.1 坝踵开裂对比 160
9.4.2 坝趾破坏和不平衡力计算结果对比 161
9.5 试验主要结论 162
参考文献 163
第10章 有缝高拱坝的地质力学模型试验 164
10.1 概述 164
10.2 地质力学模型试验 165
10.2.1 模型试验设计 165
10.2.2 模型砌筑 166
10.2.3 坝体裂缝的模拟 167
10.2.4 模型试验装置 168
10.2.5 监测点布置 168
10.3 试验结果分析 171
10.3.1 应力分析 171
10.3.2 变位分析 172
10.3.3 内部观测分析 173
10.3.4 开裂破坏研究 174
10.4 试验主要结论 175
参考文献 175
附录A 变形加固理论简介 176
A.1 结构的稳定和失稳 176
A.2 高拱坝整体稳定性评价 178
A.3 变形加固理论的有限元表述及局部破坏评价 180
A.4 小结 181
参考文献 181