锦屏一级高拱坝地质力学模型材料试验研究

地质力学模型试验是研究高拱坝整体稳定的重要方法之一,而模型材料的研制是确保模型试验成果可靠、准确的基础保证。结合锦屏一级高拱坝整体稳定三维地质力学模型,依据相似原理开展了模型材料的研究。以重晶石粉、机油、石蜡及适量高分子材料为主要原料配制了满足相似关系的岩体及结构面模型材料,并通过试验获得了材料的容重、变形模量、抗剪强度等力学参数。所配制的材料试验成果满足地质力学模型试验的精度要求,为后期模型试验的开展奠定了基础。     

地质力学模型材料试验研究

国内某大型高拱坝工程的地质力学模型材料研究，根据原型材料的材料力学参数，依据相似原理，求得模型的力学参数，配制满足相似条件的模型材料，进行材料的力学特性试验。通过试验，获得了各类岩体的变形模量，从而为进行地质力学模型试验，研究大坝与地基的稳定安全问题奠定了基础。本次试验成果满足精度要求。     

地质力学模型试验技术研究及工程应用

 针对在地质力学模型试验研究过程中存在的岩体材料相似模拟以及结构面相对位移测试问题,首先开展了不同性能岩体变形特性的相似模拟研究,试验结果确定了配制岩体模型材料的成分及其制备方法,得到了水泥、石蜡和机油是影响高、中、低性能岩体模型材料变形特性的控制性因素,提出了不同变模岩体材料采用不同尺寸的模型小块体进行精细化模拟。同时,采用应变测试技术,研制了用于获取结构面相对位移的测试仪器,测试时,用应变仪记录不同加载条件下相应测点的应变变化过程,再由埋设之前标定得到了位移和应变系数,即可得出位移变化过程。上述研究成果在小湾拱坝模型试验中的应用表明,所制备的模型材料以及结构面相对位移测试技术是满足模型试验要求的。     

谈谈地质力学模型的相似条件

当前,许多大型建筑物如大坝、电站、厂房、高楼大厦、隧道及地下工程,大都修建在复杂地基上或岩体内,这些建筑物的抗滑稳定和破坏安全度以及基础变形对建筑物的影响,往往需要进行大比尺的地质力学模型试验研究.地质力学模型的模拟比常规结构模型要复杂得多,而相似理论是模拟的理论基础,因此,弄清楚模型模拟的相似条件是首要的问题.常规结构模型的相似条件比较容易遵守相似定律,因为这种模型处于弹性应力工作状态.地质力学模型则由于需要模拟复杂基础的地质构造及岩体自重效应,研究岩基及上部建筑物的整个体系的变形特性,破坏机理和抗滑稳定性状,直至破坏的全过程,因此,它所依据的相似理论,除了常规模型的相似条件外,还需要满足一些特殊的相似要求.本文依据模型的基本相似定律和常规模型的相似条件,分析了地质力学模型需要满足的主要相似条件,为地质力学模型试验的模拟设计和物理参数的换算提供了理论依据.     

巫峡岩溶岸坡结构面相似材料试验研究——以箭穿洞危岩体为例

我国西南岩溶山区是世界上最大的连片裸露岩溶地区,地质环境脆弱,人类工程活动强烈,群死群伤的灾难性滑坡频发,巫峡地区的岩溶岸坡发育尤为突出。由于三峡库区蓄水及库水位波动,部分岩溶岸坡(如箭穿洞)发生了不同程度的变形与失稳,极大地影响了水库的安全运行。为了确定巫峡岩溶岸坡箭穿洞地质力学模型试验结构面相似材料的最佳配比,以重晶石粉、石英砂、石膏和水为原料配置结构面相似材料,基于正交试验设计方法开展相似材料配比试验研究。以骨胶比(骨料/胶结剂)、水膏比(水/石膏)、重骨比(重晶石/骨料)为三个控制因素,开展三轴压缩试验,获得不同配比相似材料的力学指标。通过采用模糊综合评判法获得最佳相似材料配比并开展岩体结构面黏结材料相似性模拟试验,同时,在不同正交设计水平条件下各控制因素对不同物理力学参数进行敏感性分析。研究结果表明:不同配比相似材料的力学参数分布范围较大,劣化效应明显,能够满足地质力学模型试验结构面相似材料的基本特征要求;相似材料的密度和内摩擦角主要受骨胶比控制,黏聚力主要受水膏比控制。此研究成果可为后续地质力学模型试验的顺利进行提供一定的理论依据和实践经验,为三峡库区防灾减灾与预警评估提供基础理论支撑,从而提升我国岩溶山区地质灾害防灾减灾的能力。     

地质力学模型试验在高边坡研究中的应用

应用地质力学模型试验技术研究岩体边坡的稳定问题,尚属需要进一步开拓的领域。三峡双线5级船闸开挖后,两侧均形成高边坡。边坡岩体为花岗岩;岩体中存在有断层和裂隙,并受高达5MPa以上的地应力作用。 国家“七五”科技攻关要求用地质力学模型试验技术研究其边坡的稳定。首先进行一个平面地质力学模型试验。并且结合平面模型进行平面弹塑性有限元分析,最后进行三维地质力学模型试验。试验成果分析认为:三方面的成果具有较好的可比性;三维模型相似模拟较全面;用逐级释放反荷载的方法模拟逐步开挖的地应力释放过程,通过实验验证是可行的。     

岩体和夹层力学参数变化模拟新技术的研究

本文介绍了变温相似的配制及其在地质力学模型试验中的应用。该材料可模拟坝肩及边坡岩体和夹层力学参数的变化过程，便于进行岩体强度储备试验。本方法试验验证，效果良好。     

锦屏一级高拱坝整体稳定分析与评价

介绍了锦屏一级高拱坝针对复杂地基的系统加固处理方案,并结合三维非线性有限元数值仿真分析和超载地质力学模型试验,分析了高拱坝的坝基变形、基础的破坏特征、点安全度及整体稳定性;考虑坝基岩体高应力和高渗压作用下,试验研究了软弱结构面可能的降强幅度,并通过综合法地质力学模型试验,揭示了大坝与基础破坏的另一种模式。综合三维数值计算和地质力学模型试验研究成果,依据评判准则,锦屏一级高拱坝整体稳定安全度较高,可满足设计要求。     

浅谈地质力学模型试验理论与技术——以水利工程为例

文章以水利工程为例,梳理了地质力学模型试验从20世纪60年代至今的发展过程,概括了地质力学模型试验的研究特点,包括体现出岩体的基本力学特征,满足相似理论。介绍了地质力学模型试验的研究内容,包括坝与地基的相互作用、坝基的破坏机理、地质构造对坝的影响、对大坝加固措施的指导。用举例的方式阐释了水利工程中地质力学模型试验的研究类型。最后,就地质力学模型试验存在的问题与未来发展趋势进行了探讨。     

三峡库区滑坡地质力学模型试验技术研究

在三峡库区滑坡地质力学模型试验研究基础上，阐述了滑坡地质力学模型试验的研究现状。指出时间相似比在滑坡模型相似判据研究中须慎重选择；提出以重晶石粉系相似材料能较好模拟软土体滑坡；并介绍了模型相似材料测试中低参数指标测试存在的问题以及模型试验测试技术中的最新进展。