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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