高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗方法與應(yīng)用內(nèi)容簡介

本書系”簡明土木工程系列專輯”中的一本。在傳統(tǒng)的拱壩模型試驗分析拱壩穩(wěn)定、應(yīng)力等問題的基礎(chǔ)上，本書增加了基于模型試驗成果的拱壩整體穩(wěn)定評價準(zhǔn)則介紹。本書對李家峽、二灘、拉西瓦、溪洛渡、錦屏等實際高拱壩的整體地質(zhì)模型試驗進(jìn)行了詳細(xì)介紹，其目的在于總結(jié)模型試驗的工程意義與作用。本書可為從事水工結(jié)構(gòu)技術(shù)的設(shè)計施工及試驗人員提供有益幫助，他們可以了解通過物理模型解決重大工程問題的途徑以及了解試驗理論方法等。

版　次：1頁　數(shù)：209字　數(shù)：188000 印刷時間：2008-3-1開　本：大32開紙　張：膠版紙 印　次：1I S B N：9787508452258包　裝：平裝

總序

前言

第1章 概論

第1節(jié) 地質(zhì)力學(xué)模型試驗的意義

第2節(jié) 高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗的特點

第3節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

第2章 拱壩地質(zhì)力學(xué)整體模型試驗理論方法

第1節(jié) 模型的相似原理

第2節(jié) 壩肩巖體的模擬

第3節(jié) 模型材料

第4節(jié) 地質(zhì)模型試驗的方法及分類

第5節(jié) 地質(zhì)力學(xué)模型的設(shè)汁

第6節(jié) 荷載及加載方式模擬

第7節(jié) 非正態(tài)模型設(shè)計問題

第3章 地質(zhì)力學(xué)模型中的測量技術(shù)

第1節(jié) 概述

第2節(jié) 應(yīng)力應(yīng)變測量

第3節(jié) 模型試驗誤差分析

第4章 高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗實例分析

第1節(jié) 李家峽拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究

第2節(jié) 二灘拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究

第3節(jié) 溪洛渡雙曲拱壩二次地質(zhì)力學(xué)模型試驗比較研究

第4節(jié) 錦屏雙曲拱壩三次地質(zhì)模型試驗研究

第5章 國內(nèi)主要高拱壩整體穩(wěn)定試驗評價準(zhǔn)則

第1節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評價指標(biāo)的選擇

第2節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評價指標(biāo)的統(tǒng)計方法

第3節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評價指標(biāo)的統(tǒng)計分析

第4節(jié) 有限元計算結(jié)果的比較

參考文獻(xiàn)

出版者的話2100433B

本書系統(tǒng)介紹了作者近些年來在高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗相關(guān)的各方面的最新研究成果及其在國內(nèi)高拱壩工程中的應(yīng)用。本書主要針對模型試驗相似材料、模型砌筑技術(shù)、試驗設(shè)備、加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測量以及基于地質(zhì)力學(xué)模型試驗的高拱壩整體穩(wěn)定和加固評價理論方法進(jìn)行了敘述，具有很強(qiáng)的理論和實際指導(dǎo)意義。本書還對溪洛渡、白鶴灘、大崗山和小灣等高拱壩的地質(zhì)力學(xué)模型試驗進(jìn)行了詳細(xì)介紹，從破壞模式、加固效果評價及壩內(nèi)裂縫對拱壩的影響等方面進(jìn)行了全面分析，闡述了采用地質(zhì)力學(xué)模型試驗進(jìn)行高拱壩穩(wěn)定和加固的分析和評價方法。

本書注重理論、方法、技術(shù)與工程應(yīng)用的緊密結(jié)合，提出的地質(zhì)力學(xué)模型試驗方法在國內(nèi)大部分高拱壩中得到成功應(yīng)用，獲得的研究成果有效地指導(dǎo)了國內(nèi)高拱壩的穩(wěn)定分析和加固設(shè)計。

本書可供從事水電工程領(lǐng)域的設(shè)計、科研和試驗技術(shù)人員使用，可以給交通、采礦和能源等其他與巖體結(jié)構(gòu)相關(guān)的專業(yè)人員提供有益幫助，也可以作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生和本科生的教學(xué)用書。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，西南、西北等地區(qū)的水利水電建設(shè)取得了蓬勃發(fā)展。一大批高拱壩，例如溪洛渡（285.5m）、小灣（292.5m）、錦屏（305m）、大崗山（210m）等已經(jīng)接近完工，另外一些高拱壩，例如白鶴灘（287m）、松塔（313m）、馬吉（290m）等處于設(shè)計之中。這些高拱壩無一例外都處在河谷陡峻、高地應(yīng)力的復(fù)雜地形地質(zhì)賦存環(huán)境中，對高拱壩工程的安全有著巨大的影響。

高拱壩的安全性主要受大壩基巖控制，壩肩穩(wěn)定是其安全的核心問題。伴隨著巖石力學(xué)理論和計算技術(shù)的發(fā)展，拱壩設(shè)計水平得到了很大的發(fā)展。穩(wěn)定分析和加固設(shè)計也取得了很大的進(jìn)展。但是由于高拱壩賦存的地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的理論解析方法難以處理巖體的非線性特征，飛速發(fā)展的數(shù)值模擬技術(shù)在巖體裂隙模擬及破壞仿真方面，也具有自身的局限性。而地質(zhì)力學(xué)模型試驗，以其直觀、形象和巖體模擬的真實性成為高拱壩整體作用機(jī)理、破壞分析和加固設(shè)計的重要手段。尤其是對于我國的300m級高拱壩，更需要通過地質(zhì)力學(xué)模型試驗，深入研究其破壞模式，對其進(jìn)行有針對性的加固設(shè)計，以保證大壩的安全可靠運行。

清華大學(xué)水利系水工結(jié)構(gòu)實驗室在1956年開始進(jìn)行拱壩的地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究，是國內(nèi)最早開展拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗的單位。先后完成了青石嶺、龍羊峽、李家峽、東風(fēng)、緊水灘、二灘、銅頭、拉西瓦、大崗山、錦屏一級、溪洛渡、小灣、白鶴灘等高拱壩的地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究，為這些高拱壩的穩(wěn)定分析和加固設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。相關(guān)加固設(shè)計建議也已經(jīng)成功應(yīng)用到工程實踐中。地質(zhì)力學(xué)模型試驗的相關(guān)創(chuàng)新性研究成果也獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。同時，也編入了我國的水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》（SL282—2003）和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》（DL/T5436—2006），以及2011年修訂的《水工設(shè)計手冊》（第5卷混凝土壩）中。

本書共分10章。第1章為緒論，介紹了高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗及發(fā)展現(xiàn)狀；第2章介紹了地質(zhì)力學(xué)模型試驗的理論基礎(chǔ)——相似理論；第3章介紹了地質(zhì)力學(xué)模型試驗相似材料的研制及模型加工技術(shù)的開發(fā)，重點闡述了能較好同時模擬巖體結(jié)構(gòu)變形和強(qiáng)度特點的小塊體砌筑技術(shù)；第4章針對模型試驗裝置和加載系統(tǒng)，闡述了模型試驗臺和多點伺服加載設(shè)備的研制；第5章闡述了數(shù)據(jù)采集和破壞監(jiān)測，介紹了小尺寸、低成本的內(nèi)部位移計和外部位移計的研制；第6章介紹了基于地質(zhì)力學(xué)模型試驗的高拱壩穩(wěn)定評價理論，提出了整體穩(wěn)定性的評價指標(biāo)，并分析了拱壩位移分布與整體穩(wěn)定性的關(guān)系；第7~10章分別介紹了溪洛渡、大崗山、白鶴灘和小灣等4個典型高拱壩的地質(zhì)模型試驗情況，其中第7章重點闡述了溪洛渡拱壩的破壞模式及內(nèi)在成因；第8章重點介紹了大崗山拱壩的加固效果評價；第9章重點介紹了白鶴灘這一典型不對稱高拱壩的模型試驗及與數(shù)值模擬的對比研究；第10章介紹了壩體內(nèi)部存在裂縫的高拱壩的地質(zhì)力學(xué)模型試驗情況。

本書的研究成果和出版得到國家自然科學(xué)基金面上項目、水沙科學(xué)與水利水電工程國家重點實驗室科研項目、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃的資助，作者在此深表謝意！

本書是清華大學(xué)水利系水工結(jié)構(gòu)實驗室近十年在地質(zhì)力學(xué)模型試驗方面的理論研究和工程實踐的總結(jié)，包含了試驗技術(shù)和高拱壩穩(wěn)定分析理論方面的研究成果。參加本書研究工作的還有沈大利、張瀧、何柱、程立、武哲書、潘元煒、常強(qiáng)、鄧檢強(qiáng)、呂慶超、宋子亨、呂征、林聰、官福海、王峻、李波、崔智雄、冷曠代等。本書的研究成果也得到了中國水電顧問集團(tuán)所屬的多個勘測設(shè)計研究院的大力支持和幫助，在此一并致謝！

由于作者水平有限，書中難免存在疏漏和欠妥之處，敬請讀者批評指正。

作者

2015年12月于清華園