电磁力地质力学模型试验材料特性

北溪水电站混凝土双曲拱坝由于特殊的地形地质条件，坝体应力和坝肩稳定是关系工程成败的关键。为此设计在进行拱梁分截计算的同时，进行了三维有限元非线性分析和地质力学模型试验。试验表明，大坝和坝肩的运行状态能够满足安全运行的要求。

根据地质力学模型试验的特点,研制出一种新型岩土地质力学模型试验系统,该系统主要由盒式台架装置、带扁千斤顶的变荷加载板、液压加载控制试验台组成。其中盒式台架装置用于容纳试验模型并作为加载反力装置,带扁千斤顶的变荷加载板用于给试验模型施加非均布荷载,液压加载控制试验台用于试验模型的自动加压与稳压。该系统具有规模大、整体稳定性好、尺寸可调、能进行同步非均匀加载,并具有加荷高、升压快速、持荷稳定的优点。将该系统应用于某一高速公路大型分岔隧道的三维地质力学模型试验研究,试验结果有效指导和优化了工程的设计和施工。

本文的试验研究以相似原理为依据,以几何和力学条件相似为必要条件,获得满足模拟要求的模型材料配合比。通过试配比制块,采用单向压缩试验测得试件变形模量再核算调整配合比,经进行多次调整后得到满足相似要求的模型岩体材料的变形模量,从而达到解决地质力学模型试验岩体材料相似模拟研究目的,实现工程不同地段岩体材料的模拟,为地质力学模型试验研究提供基础资料和试验依据。

高边坡节埋岩体地质力学模型试验研究——按弹塑性体相似判据和破坏阶段相似判据确立相似常数、模拟山体形态、结构面和岩石物理力学性质、地应力、边界条件和埋设地点、建立三维模型、模拟开挖卸荷过程，监测边坡形态、地应力释放和山体应变，认识到边坡变形的主...

复杂岩基上拱坝枢纽的整体 地质力学模型试验研究 拱坝试验研究课题组’ (广西大学水利水电研究所) 擒要本文介绍了某大型水电站枢纽重力拱埂整体抗滑稳定的地质力学模型试验研究概况。 对复杂岩基上的水电站枢纽地质力学模型试验方法和试验技术中的若干同题进行探讨，包括相似 性要求、模型比尺选择的原ji6、模拟内窖、商窖重低变模模型材料及沿岩石层面晰夹层上的f值， 沿混疆土与基岩的胶结面f、c值试验研究，模型加载系统厦量测系统设计等内容。最后根据试 验结果，分析了拱坝总体位移变化规律和大坝受基础在超载条件下稳定安全度和破坏机理，并指 出影响工程安全的薄弱部位。 关键词地质力学变形位移基础稳定 1概述 由于埂工建设及科学技术的发展，越来 越多的水工建筑物需要在具有复杂地质构造 的岩基上修建，拱坝建设亦不例外。在

分岔式隧道是一种新型隧道结构型式,目前尚无相应的设计、施工技术规范和标准可循,为了解这种新型隧道结构的应力和变形状况,采用三维地质力学模型试验方法对目前在建的沪蓉西高速公路大型分岔隧道进行研究。试验成果有效地揭示分岔隧道洞周的应力、位移变化规律和分岔隧道围岩的破坏机制,获得分岔隧道的设计和极限承载安全度,为分岔隧道的优化设计和施工提供了有工程指导意义的建议和结论。

介绍地质力学模型试验的研究进展,包括新型相似材料、组合式模型试验装置及应变、位移量测新技术。新型相似材料能更好地模拟工程岩体,且价格低、易干燥、可重复利用。研制的新型组合式模型试验台可自由组装、刚度大、整体稳定性好,液压加载系统可实现自动伺服控制和梯度加载。应变测试采用先进的高速静态应变采集分析系统和光纤测试技术,模型内部位移采用研制的光栅式微型多点位移计测量,隧洞表面位移采用内卡规、摄影测量和ccd激光位移传感器测量。上述测量手段具有自动化、高精度、受干扰小的特点,可得到更精确的试验结果。最后,以工程为例说明地质力学模型试验在分岔隧道研究中的应用。

针对锦屏一级水电站左岸1960m高程以上边坡的地形地质条件,采用地质力学模型试验的方法,利用超载法进行破坏试验研究,定性掌握边坡变形破坏的全过程,定量分析边坡的变形和应力变化情况;探明了边坡变形破坏的趋势,得出了边坡基本稳定的结论。

小湾水电站是澜沧江中下游河段梯级开发的“龙头”水库,大坝为292m高的双曲拱坝,坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质条件较为复杂。针对小湾拱坝1210m高程坝肩的地形地质条件,对坝肩未进行加固处理方案,采用地质力学模型试验方法,抓住影响坝肩稳定的主要因素,利用超载法进行破坏试验研究,分析坝体及坝肩变形分布特征,探讨坝肩失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机理,确定坝肩超载稳定安全度。

锦屏一级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站。工程主要开发任务是发电,同时还兼有拦沙、防洪、蓄能作用。该工程大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高305m,为目前世界上最高拱坝。坝址区地质构造复杂,两岸谷坡为近千米的高陡边坡,两坝肩岩体内存在断层、煌斑岩脉、层间挤压带、深部裂隙等各类软弱结构面,对拱坝坝肩坝基稳定带来不利影响。采用三维整体地质力学模型试验研究方法,研究了锦屏一级高拱坝坝肩坝基的整体稳定性。试验中充分考虑了影响坝肩坝基稳定的各种因素,既考虑拱坝上游超载情况,同时还重点模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响,为此研制了适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术,并在一个模型上进行了强度储备与超载相结合的综合法试验。通过试验获得了坝肩坝基的变形及分布特征、失稳的破坏形态和破坏机理,确定了拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为4.7～5.0,评价了工程的安全性,并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。

结合小湾高拱坝坝肩坝基的地形、地质特征、软弱结构面分布状况、浅层松弛卸荷现象以及加固处理方案,建立三维地质力学模型,研制主要断层的变温相似材料,运用超载与降强相结合的综合法对整体模型进行破坏试验。通过试验获得小湾拱坝坝肩坝基的变形特征、失稳的破坏过程、破坏形态及破坏机制,得到强度储备系数为1.2,超载系数为3.3～3.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定综合法试验安全系数为3.96～4.20。对试验数据的综合分析得出,两坝肩中上部高程部位由于对断层和蚀变带采用了混凝土洞塞置换,其变位相对较小,破坏形态和破坏范围相对较轻,说明混凝土加固洞塞置换起到较好的加固效果。根据试验显示的破坏形态和破坏区域,建议对右坝肩下游1245m高程以上的断层f11和f10做一定范围的处理,对左坝肩推力墩以上部分岩体进行适当的加固处理。

在保证大坝稳定设计时,除了数值模拟方法外,对高坝还应当进行地质力学模型试验。本文叙述了地质力学模型试验的工程意义,列举了多个地质力学模型试验实例,并对试验方法及安全系数做了分析。

锦屏高边坡稳定三维地质力学模型试验研究——在水利工程中，怎样评价坝肩开挖后的高边坡稳定性一直是人们关注的问题。针对锦屏一级水电站拱坝左岸高边坡，提出一种整体转动边坡模型，模拟边坡发生开裂破坏的三维试验方法。转动该模型的边坡角度就可以不断改变自...

地质力学模型试验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法。地质模型是客观物理实体的再现,在满足相似原理的条件下,能够真实反映岩土介质的基本力学变形特性。要进行模型试验,就必须有相应的模型试验装置。根据地质力学模型试验的特点,本文研制出一种能实施同步非均匀加载的组合式地质力学模型试验系统。该系统主要由盒式台架装置、变荷加载板和液压加载控制试验台组成,其具有尺寸可调、加载规模大、持荷稳定的显著优点。应用该系统对一大型分岔隧道工程进行了三维地质力学模型试验研究,有效揭示了分岔隧道围岩位移场、应力场的变化规律和岩锚支护效应。

针对大岗山双曲拱坝的工程地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,研究坝体和坝肩从加荷到破坏的整个过程和机制。试验过程模拟大坝基础的不连续岩体条件、岩体力学特性和整体双曲拱坝。试验考虑拱坝上游超载情况,同时还模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响,为此研制适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术,并在一个模型上进行强度储备与超载相结合的综合法试验。试验结果给出拱坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场,获得坝体和坝肩的变形及分布特征、内部断层典型测点的相对位移,揭示拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制。得到强度储备系数为1.25,超载系数为4.0～4.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为5.0～5.6。对试验数据的综合分析,可以评价边坡的稳定性,并针对坝肩的薄弱环节提出加固处理措施建议。

介绍了牛头山双曲拱坝三维地质力学模型试验,包括模型设计、模型制作、加荷和量测等。试验给出了拱坝在正常蓄水位荷载作用下的位移场,测出了坝体、坝肩、断层出露处以及坝基内部断层各部位的位移,揭示了拱坝坝体和基础失稳前位移和裂缝发展的全过程及其破坏机理。对试验数据的综合分析,可以评价边坡的稳定性,并得到拱坝的整体安全度。

江口双曲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究——为了对江口拱坝基础处理方案进行验证，弄清大坝在正常荷栽作用下的位移场，了解拱坝和拱座的整体稳定，采用地质力学模型进行了试验研究，全面模拟了江口大坝基础的不连续岩体条件、岩石力学性质和基础处理方案，揭...

锦屏高边坡稳定地质力学模型试验研究——针对锦屏一级水电站左岸1960m高程以上边坡的地形地质条件，采用地质力学模型试验的方法，利用超载法进行破坏试验研究，定性掌握边坡变形破坏的全过程，定量分析边坡的变形和应力变化情况；探明了边坡变形破坏的趋势，得...

针对江口坝区内的多条软弱夹层以及断层、裂隙等地质构造不利条件对坝体稳定的影响,设计采取了基础处理措施.通过地质力学模型试验,研究江口大坝在进行基础处理后,坝体在设计荷载及超载作用下的稳定情况,为设计提供科学依据.

地质力学模型综合法试验还没有形成一套完整的基于变位信息监测的稳定分析评价体系。针对这一问题,根据地质力学模型超载法、降强法和综合法3种破坏试验方法的原理和点安全系数基本公式,建立了基于地质力学模型综合法试验的大坝稳定安全系数评定关系式;应用变形突变理论,提出将坝体和坝肩岩体变位曲线中的拐点1作为初裂特征点、拐点2作为大变形特征点,并将各特征点对应的安全系数作为评价高拱坝整体稳定的依据。采用地质力学模型综合法,开展了加固地基条件下锦屏ⅰ级高拱坝3维地质力学模型破坏试验,获得了坝与地基的表面变位、坝体应变和结构面内部相对变位的分布特性,并找到变位发展过程曲线中的特征拐点,综合模型破坏形态等分析得出坝肩稳定综合法试验安全度为5.2~6.0。该成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要的依据。

采用三维地质力学模型试验技术,研究某双曲拱坝坝基内的软弱夹层和裂隙对坝体整体稳定性的影响,以及在超载情况下的坝体的破坏形式和破坏发展过程,从而对大坝的安全性作出了科学评价。

针对万家口子双曲拱坝的地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,全面模拟了大坝基础的不连续岩体条件、岩石力学性质、基础处理和整体双曲拱坝,研究了基础对大坝结构变形和稳定的影响,揭示拱坝坝体和坝肩从加荷开始到破坏的整个进程和机理,从而得出了拱坝的破坏机理及超载安全能力。