水工大壩與地基模型試驗及工程應用

前言

我國正在興建和即將建設眾多的高壩大庫與水電站工程，如金沙江上的向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德，瀾滄江上的小灣、糯扎渡，雅礱江上的錦屏一級、二級，大渡河上的瀑布溝、大崗山、雙江口等。這些高壩地處高山峽谷，地質條件復雜，其工程規(guī)模與建壩技術難度均為世界水平。為了保證這些水工大壩的順利建設及安全運行，必須解決好大壩結構強度和高壩地基穩(wěn)定問題，數(shù)值分析與物理模型是解決上述問題的兩種有效途徑。數(shù)值分析以計算力學為基礎，隨著有限元分析方法和電子計算機技術的迅速發(fā)展得以廣泛應用；物理模型以實驗力學為基礎，隨著試驗方法與技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新而具有獨特的優(yōu)勢，尤其是本書介紹的大壩結構模型試驗與大壩地質力學模型試驗是解決上述問題的重要方法之一。一直以來，國內外許多高壩工程均采用計算分析與試驗研究相結合的方法，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，相互驗證和互為補充，以此全面分析和論證大壩的結構強度與穩(wěn)定安全問題。全書共分8章。第1章介紹了相似現(xiàn)象的基本概念、相似原理、相似關系的分析方法、線彈性與彈塑性模型相似關系；第2章講述了大壩結構模型試驗的目的及意義、試驗分類、相似要求、模型材料、加載系統(tǒng)、量測技術及成果分析；第3章對大壩地質力學模型試驗方法與技術進行了闡述，重點介紹了破壞試驗的三種方法，即超載法、強度儲備法和綜合法的基本原理及理論依據(jù)，地質力學模型材料的發(fā)展及新型模型材料——變溫相似材料，，對地基巖石力學指標測試技術進行了概述。第4章至第8章列舉了國內外部分高壩工程模型試驗實例，試驗類型包含了結構模型試驗和地質力學模型試驗、三維整體模型試驗和平面模型試驗、拱壩模型試驗和重力壩模型試驗，并附有相關的試驗照片。本書得到國家自然科學基金項目（編號50879050）“基于變溫相似材料的高壩地基整體穩(wěn)定地質力學模型降強法試驗研究”的資助，是國家特色專業(yè)（四川大學水利水電工程專業(yè)）的建設成果之一。

內容概要

本書較系統(tǒng)地介紹了水工大壩結構模型與地質力學模型試驗的有關理論、方法和技術以及在高壩工程中的應用，主要內容包括模型相似理論、大壩結構模型試驗方法與技術、大壩地質力學模型試驗方法與技術，重點介紹了兩類模型相似原理、模型材料、加載系統(tǒng)、量測技術、成果分析等相關內容。同時，還介紹了應用模型試驗手段解決高壩工程穩(wěn)定安全問題的典型工程實例。    本書可作為高等院校水利水電工程專業(yè)本科生、研究生的教材或參考用書，同時也可供從事水利、土建工程結構模型和地質力學模型試驗的科研及工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章  模型相似理論  1.1  物理現(xiàn)象相似  1.2  相似現(xiàn)象的幾個基本概念  1.3  相似理論    1.3.1  相似第一定理——相似現(xiàn)象的性質    1.3.2  相似第二定理(π定理)——相似判據(jù)的確定    1.3.3  相似第三定理——相似現(xiàn)象的必要和充分條件    1.3.4  相似條件  1.4  相似關系的分析方法    1.4.1  牛頓的普遍相似定律    1.4.2  齊次原理與白漢全π理論    1.4.3  方程分析法  1.5  彈、塑性階段的相似關系    1.5.1  彈性階段的相似關系    1.5.2  塑性階段的相似關系第2章  大壩結構模型試驗方法與技術  2.1  概述  2.2  結構模型試驗的目的及意義  2.3  結構模型試驗的分類    2.3.1  按受力階段分類    2.3.2  按結構類型分類    2.3.3  按材料本構關系分類  2.4  結構模型試驗的相似性要求    2.4.1  結構線彈性應力模型的相似性要求    2.4.2  結構模型破壞試驗的相似性要求  2.5  結構模型試驗的模型材料    2.5.1  模型材料的分類    2.5.2  結構模型試驗材料選擇    2.5.3  石膏材料  2.6  結構模型的設計與制作    2.6.1  模型設計的主要內容    2.6.2  確定合適的模擬范圍    2.6.3  模型比尺CL的正確選擇    2.6.4  模型的制作  2.7  結構模型荷載模擬及加載系統(tǒng)    2.7.1  模型荷載的模擬    2.7.2  模型加載系統(tǒng)  2.8  結構模型試驗量測技術    2.8.1  電測法的基本原理    2.8.2  應變的量測——電阻應變片    2.8.3  位移的量測    2.8.4  光纖傳感監(jiān)測大壩裂縫  2.9  結構模型試驗成果分析    2.9.1  試驗數(shù)據(jù)的整理分析    2.9.2  誤差分析    2.9.3  線彈性應力模型應力和位移計算    2.9.4  結構模型破壞試驗成果分析第3章  大壩地質力學模型試驗方法與技術  3.1  概述    3.1.1  地質力學模型試驗的目的與意義    3.1.2  地質力學模型試驗的特點和研究內容    3.1.3  地質力學模型試驗的類型    3.1.4  地質力學模型試驗的發(fā)展簡況及趨向  3.2  地質力學模型試驗原理及試驗方法    3.2.1  地質力學模型試驗的相似原理    3.2.2  模型破壞試驗方法的原理及其理論依據(jù)  3.3  地基巖石力學指標測試概述    3.3.1  試樣    3.3.2  巖石決體密度測試    3.3.3  單軸壓縮試驗    3.3.4  巖石抗拉強度測試    3.3.5  巖石三軸壓縮試驗  3.4  地質力學模型材料    3.4.1  概述    3.4.2  地質力學模型材料的發(fā)展簡況及現(xiàn)狀    3.4.3  澆模成型材料與壓模成型材料    3.4.4  變溫相似材料  3.5  地質力學模型的設計與制作    3.5.1  模型的設計內容與優(yōu)化    3.5.2  模型比尺CL的選擇    3.5.3  地質力學模型制作  3.6  模型加載設計    3.6.1  自重的模擬    3.6.2  荷載組合的設計與加載系統(tǒng)  3.7  模型量測系統(tǒng)    3.7.1  內部相對位移的量測    3.7.2  強度儲備法試驗中溫度的量測  3.8  試驗成果分析    3.8.1  試驗成果誤差分析    3.8.2  試驗成果的分析    3.8.3  試驗成果報告的編寫第4章  沙牌拱壩結構模型與地質力學模型試驗  4.1  工程概況  4.2  壩址區(qū)地形地質條件  4.3  試驗研究內容  4.4  壩體結構特性的整體結構模型試驗研究    4.4.1  模型簡介    4.4.2  結構模型試驗成果及分析  4.5  壩肩穩(wěn)定的地質力學模型試驗    4.5.1  模型設計與制作    4.5.2  模型加載與量測系統(tǒng)    4.5.3  試驗成果分析  4.6  拱壩開裂與破壞機制研究    4.6.1  拱壩開裂的光纖傳感檢測試驗    4.6.2  拱壩誘導縫的開裂相似模擬    4.6.3  試驗結果分析  4.7  加固處理方案建議第5章  錦屏一級拱壩地質力學模型試驗研究  5.1  工程概況  5.2  壩址區(qū)工程地質條件  5.3  壩肩壩基整體地質力學模型試驗研究    5.3.1  模型設計與制作工藝    5.3.2  模型加載與量測系統(tǒng)    5.3.3  試驗成果分析第6章  小灣拱壩地質力學模型試驗研究  6.1  工程概況  6.2  壩址區(qū)工程地質條件  6.3  拱壩整體地質力學模型試驗研究    6.3.1  模型設計與制作工藝    6.3.2  模型加載與量測系統(tǒng)    6.3.3  壩體與壩肩變形分析    6.3.4  模型破壞過程、破壞形態(tài)及安全度評價  6.4  拱壩平面地質力學模型試驗研究    6.4.1  試驗內容及要求    6.4.2  模型設計與制作工藝    6.4.3  模型加載與量測系統(tǒng)    6.4.4  兩種方案試驗成果對比分析第7章  重力壩三維地質力學模型試驗研究  7.1  試驗研究的目的和意義  7.2  工程概況與壩基地質構造  7.3  三維地質力學模型試驗研究    7.3.1  模型相似系數(shù)及原模型力學參數(shù)    7.3.2  天然地基方案模型試驗    7.3.3  加固地基方案模型試驗  7.4  試驗成果分析    7.4.1  試驗成果    7.4.2  模型破壞形態(tài)與破壞機理    7.4.3  穩(wěn)定安全度評價  7.5  結論與建議第8章  國外典型工程地質力學模型試驗研究  8.1  瓦依昂拱壩    8.1.1  工程概況    8.1.2  瓦依昂壩址地質特征    8.1.3  瓦依昂壩基巖石力學試驗    8.1.4  地力學模型試驗  8.2  伊泰普空腹重力壩    8.2.1  工程概況    8.2.2  工程地質條件    8.2.3  壩基巖體力學特性研究    8.2.4  地質力學模型試驗  8.3  川俁拱壩    8.3.1  工程概況    8.3.2  工程地質條件    8.3.3  壩基巖體力學性質研究    8.3.4  壩肩巖體穩(wěn)定分析及采用的安全系數(shù)    8.3.5  基礎處理參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 模型相似理論1.1 物理現(xiàn)象相似自然界的一切物質體系中，存在著各種不同的物理變化過程。物理現(xiàn)象相似，是指幾個物理體系的形態(tài)和某種變化過程的相似。通常所說的“相似”，有下面三種類型：①相似，或同類相似，即兩個物理體系在幾何形態(tài)上，保持所對應的線性尺寸成比例，所對應的夾角相等，同時具有同一物理變化過程。②擬似，或異類相似，即兩個物理體系物理性質不同，但它們的物理變化過程遵循同樣的數(shù)學規(guī)律或模式；③差似，或變態(tài)相似，即兩個物理體系在幾何形態(tài)上不相似，但具有同一物理變化過程。本書所要討論的是第一種相似，即幾何形狀相似體系進行的同一物理變化過程，這些體系中的對應點上同名物理量之間具有固定的比數(shù)。因此，我們找到這些體系中兩個物理現(xiàn)象的同名物理量之間的固定比數(shù)，就可以用其中的一個物理現(xiàn)象去模擬另外一個物理現(xiàn)象。1.2 相似現(xiàn)象的幾個基本概念要用一個物理變化過程去模擬另外一個物理變化過程，就要找到這兩個物理體系的同名物理量之間的固定比數(shù)，這個固定比數(shù)可以用相似系數(shù)（相似常數(shù)）、相似指標及相似判據(jù)（相似準數(shù)）三個概念來描述。相似系數(shù)：是指在模型與原型中，任一物理變化過程的同名物理量都保持著固定的比例關系，稱為該物理量相似；闡明這種比例關系的量，叫做相似系數(shù)。在相似現(xiàn)象中，物理量相似的條件是相似系數(shù)為常數(shù)，因此，相似系數(shù)也叫相似常數(shù)。相似指標：是指在模型與原型之間，若有關物理量的相似系數(shù)是互相制約的，它們相互之間以某種形式保持著固有的關系，則這種關系稱為相似指標，記為Ci。相似判據(jù)：既然相似指標是表示相似現(xiàn)象中各相似系數(shù)之間的關系，而相似系數(shù)代表了某個物理量之間所保持的比例關系，所以，相似現(xiàn)象中各物理量之間應具有的比例關系可由相似指標導出。

編輯推薦

《水工大壩與地基模型試驗及工程應用》是由四川大學出版社出版的。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    水工大壩與地基模型試驗及工程應用 PDF格式下載

---