1绪论 1
1.1 模型试验技术的发展历程 1
1.2 模型试验技术的发展现状及趋势 4
1.2.1 模型试验相似理论 4
1.2.2 模型试验相似材料 4
1.2.3 模型试验测试技术 5
2模型试验相似理论 7
2.1 量纲理论 7
2.1.1 量纲的基本概念 7
2.1.2 量纲分析原理 11
2.2 相似理论与相似定理 16
2.2.1 相似现象与相似性质 16
2.2.2 相似第一定理 19
2.2.3 相似第二定理 20
2.2.4 相似第三定理 25
2.2.5 三个相似定理的相互关系 25
2.2.6 相似准则的导出方法 27
3滑坡模型试验特点及其相似判据 29
3.1 滑坡模型试验的特点 30
3.1.1 滑坡模型试验的相似性质 30
3.1.2 滑坡模型试验存在的主要问题 31
3.2 滑坡模型试验相似判据 32
3.2.1 参量选择 32
3.2.2 参量分析 33
3.2.3 π方程的建立及相似判据的导出 33
3.3 畸变模型及畸变修正方法 36
3.3.1 畸变模型的概念 36
3.3.2 畸变模型补偿设计理论 37
3.3.3 模型畸变的修正方法 39
4滑坡模型试验系统 45
4.1 试验起降平台控制系统 46
4.2 室内人工降雨控制系统 46
4.2.1 模拟降雨装置的降雨参数 47
4.2.2 模拟降雨装置的总体设计 49
4.2.3 喷洒系统 50
4.3 地下水位控制系统 55
4.4 位移、土压力、孔隙水压力传感器 55
4.5 基于光学原理的非接触式位移测量系统 56
4.5.1 数据采集系统组成 56
4.5.2 数据处理流程及原理 58
4.5.3 非接触式光学测量精度 63
4.6 γ射线透射法水分测试系统 64
4.6.1 γ射线透射法水分测量系统及其测量原理 64
4.6.2 γ射线透射法系统参数的确定 69
4.6.3 γ射线放射源的安全管理与使用 75
5滑坡模型试验相似材料 77
5.1 相似材料试验设计理论及评价方法 77
5.1.1 相似材料试验设计理论 77
5.1.2 相似材料试验数据处理方法 78
5.1.3 相似材料择优理论及评价 80
5.2 常用相似材料及其特性 81
5.2.1 纯石膏材料及其特性 82
5.2.2 石膏混合材料及其特性 83
5.2.3 以石蜡为黏结剂的相似材料及其特性 84
5.2.4 以机油为黏结剂的相似材料及其特性 84
5.3 国内外几种用于地质力学模型试验的相似材料 85
5.3.1 MIB材料 85
5.3.2 NIOS地质力学模型材料 85
5.3.3 硅橡胶重晶石粉相似材料 85
5.3.4 其他种类相似材料 86
5.4 滑坡模型相似材料选择及配比 86
5.4.1 配重材料的选择 86
5.4.2 黏结剂的选择 87
5.4.3 容重的敏感材料 87
5.4.4 黏聚力的敏感材料 87
5.4.5 内摩擦角的敏感材料 87
5.4.6 渗透系数的敏感材料 88
5.4.7 弹模和泊松比的敏感材料 88
5.4.8 三峡库区滑坡模型试验相似材料物理力学性质 89
6水库滑坡的环境条件及其相似模拟 90
6.1 滑坡发生的主要动力条件 90
6.2 三峡水库蓄水、运行特征及其与滑坡的关系 90
6.2.1 三峡水库蓄水情况 91
6.2.2 三峡水库运行情况 93
6.2.3 三峡水库风浪对库岸形态的改变 94
6.2.4 三峡水库水流对库岸的冲刷与淤积 94
6.2.5 三峡水库诱发地震 94
6.3 三峡库区降雨特征及其与滑坡的关系 95
6.3.1 三峡库区降水特征分析 95
6.3.2 三峡库区湖北段诱发地质灾害的降水分析 99
6.4 水库滑坡主要动力条件的相似模拟 101
7滑坡模型试验系统在千将坪滑坡稳定性研究中的应用 102
7.1 千将坪滑坡模型试验方案 102
7.1.1 模型概化及其参数确定 102
7.1.2 模型成型 107
7.1.3 试验方案 112
7.1.4 测点布置 114
7.2 千将坪滑坡模型试验成果 115
7.2.1 数据采集 116
7.2.2 成果分析 128
7.3 千将坪滑坡模型畸变修正 141
7.3.1 模型畸变原因分析 141
7.3.2 模型畸变的修正方法 142
7.3.3 畸变修正模型的数值分析 145
7.4 千将坪滑坡模型试验结论与讨论 149
8地质力学磁力模型试验原理与试验设备 153
8.1 地质力学磁力模型试验相似比 153
8.2 地质力学磁力模型试验原理 153
8.2.1 电磁场理论基础 153
8.2.2 磁性材料的磁特性 155
8.2.3 磁力与重力的相似性 160
8.2.4 外磁场作用下的磁力 161
8.2.5 磁路设计原理 164
8.2.6 两相介质的等效相对磁导率 165
8.3 均匀梯度磁场的构建及其发生装置设计 170
8.3.1 利用Helmholtz线圈构建梯度磁场 170
8.3.2 锥形线圈的均匀梯度磁场的构建 175
8.3.3 构建均匀梯度磁场的磁路设计 180
8.4 地质力学磁力模型试验设备 189
9地质力学磁力模型试验在锦屏一级电站左岸高陡边坡稳定性研究中的应用 192
9.1 锦屏一级电站左岸高陡边坡概况 192
9.1.1 锦屏一级水电站工程概况 192
9.1.2 锦屏一级水电站左岸高陡边坡地层岩性 193
9.1.3 锦屏一级水电站左岸高陡边坡地质构造 193
9.1.4 坝区岩体及结构面的力学特性 194
9.2 锦屏一级电站左岸高陡边坡磁力模型试验相似材料 197
9.2.1 相似材料主要成分 197
9.2.2 相似材料各组分磁导率的取值 198
9.2.3 相似材料试验及结果 199
9.3 锦屏一级电站左岸高陡边坡模型试验 207
9.3.1 试验模型各物理力学参数相似比及取值 207
9.3.2 模型试验范围 208
9.3.3 模型制作及测试手段 209
9.3.4 模型试验过程及结果 214
9.4 锦屏一级电站左岸高陡边坡磁力模型试验数值模拟 224
9.4.1 数值计算理论与计算方法 224
9.4.2 数值模型中电磁参数及物理力学参数的取值 225
9.4.3 地质力学磁力模型试验的三维数值模型 226
9.4.4 数值模拟结果 228
9.5 数值模拟结果与模型试验测试结果的比较 238
9.5.1 16 A电流下模型体力超载倍数的对比 238
9.5.2 内部应变花测试结果与数值模拟结果的对比 239
10结论与展望 242
10.1 结论 242
10.1.1 滑坡模型试验理论与试验系统的建立 242
10.1.2 地质力学磁力模型试验原理与均匀梯度磁场设备研发 243
10.2 展望 244
参考文献 246
索引 250