水工大坝与地基模型试验及工程应用 第二版
出版时间：2015年版
内容简介
《水工大坝与地基模型试验及工程应用》较系统地介绍了水工大坝结构模型与地质力学模型试验的有关理论、方法和技术以及在高坝工程中的应用，主要内容包括模型相似理论、大坝结构模型试验方法与技术、大坝地质力学模型试验方法与技术，重点介绍了两类模型相似原理、模型材料、加载系统、量测技术、成果分析等相关内容。同时，还介绍了应用模型试验手段解决高坝工程稳定安全问题的典型工程实例。
《水工大坝与地基模型试验工程应用》可作为高等院校水利水电工程专业本科生、研究生的教学或参考用书，同时也可供从事水利、土建工程结构模型和地质力学模型试验的科研及工程技术人员参考。
目 录
第1章 模型试验目似理论1
1.1 相似的概念1
1.2 相似理论2
1.2.1 相似**定理一一一相似现象的性质2
1.2.2 相似第二定理一一一相似判据的确定4
1.2.3 相似第三定理一一一相似现象的必要和充分条件 5
1.2.4 相似条件5
1.3 相似关系分析方法 8
1.3.1 牛顿普遍相似定律 8
1.3.2 齐次原理与白金汉 π理论 10
1.3.3 方程分析法 16
1.4 弹塑性阶段的相似关系 16
1.4.1 弹性阶段的相似关系17
1.4.2 塑性阶段的相似关系21
1.5 大坝模型试验的相似条件 23
1.5.1 结构模型试验的相似条件 23
1.5.2 地质力学模型试验的相似条件25
第2章 大坝模型试验方法分类27
2.1 大坝结构模型试验27
2.1.1 结构模型试验的意义和任务27
2.1.2 结构模型试验的主要研究内容 27
2.1.3 结构模型试验的类型28
2.2 大坝地质力学模型试验 29
2.2.1 地质力学模型试验的目的与意义29
2.2.2 地质力学模型试验的特点和研究内容30
2.2.3 地质力学模型试验的类型30
2.3 其他模型试验方法33
2.3.1 动力模型试验方法33
2.3.2 离心模型试验方法33
第3章 大坝结构模型试验方法与技术34
3.1 概述34
3.1.1 结构模型试验的发展34
3.1.2 结构模型试验的目的及意义36
3.2 结构模型试验的模型材料36
3.2.1 模型材料的分类 36
3.2.2 结构模型试验材料的选择37
3.2.3 石膏材料38
3.3 荷载模拟及加载系统布置39
3.3.1 模型荷载的模拟40
3.3.2 模型加载系统41
3.4 结构模型试验量测技术 43
3.4.1 电测法的基本原理44
3.4.2 应变量测的准备工作 44
3.4.3 应变量测计二二二电阻应变片46
3.4.4 位移的量测52
3.4.5 光纤传感监测大坝裂缝53
3.5 结构模型的设计与制作 55
3.5.1 模型设计55
3.5.2 模型的制作60
3.6 结构模型试验成果分析63
3.6.1 试验数据的整理及误差分析 63
3.6.2 应力成果分析与计算68
3.6.3 模型和原型的位移计算76
3.6.4 结构模型破坏试验成果分析76
第4章大坝地质力学模型试验方法与技术78
4.1 地质力学模型试验方法 78
4.1.1 三种破坏试验方法78
4.1.2 模型试验安全系数表达式 80
4.1.3 地质力学模型试验程序84
4.2 地基岩石力学指标测试概述 85
4.2.1 试羊85
4.2.2 岩石块体密度测试87
4.2.3 羊轴压缩试验89
4.2.4 岩石抗拉强度测试92
4.2.5 岩石三轴压缩试验93
4.3 地质力学模型材料 95
4.3.1 材料选用的基本原则95
4.3.2 模型相似材料的研制96
4.3.3 不同性能的岩体相似材料99
4.3.4 模型材料的成型工艺102
4.4 模型加载系统与量测系统 104
4.4.1 自重的模拟104
4.4.2 荷载设计与加载系统105
4.4.3 模型量测系统107
4.5 地质力学模型的设计与制作108
4.5.1 模型的设计内容与优化 108
4.5.2 模型比尺CL 的选择108
4.5.3 地质力学模型制作 109
4.6 试验成果分析113
4.6.1 试验数据误差分析 113
4.6.2 试验成果整理分析 114
4.6.3 试验成果报告的编写115
第5章模型试验新技术116
5.1 m述 116
5.2 变温相似材料117
5.2.1 基本原理 117
5.2.2 变温相似材料分类 120
5.2.3 变温相似材料的温度特性研究121
5.3 升温降强试验模拟技术 123
5.3.1 升温降强试验原理 123
5.3.2 升温降强控制系统及其在模型中的实现123
5.4 岩体结构面弱化效应试验研究125
5.4.1 弱化试验的目的 125
5.4.2 弱化试验设计与试验步骤 125
5.4.3 弱化试验成果128
第6章沙牌拱坝结构模型试验研究130
6.1 工程m况与试验研究任务130
6.1.1 工程枢纽概况130
6.1.2 坝址区地形地质条件133
6.1.3 工程主要特征参数及荷载 135
6.1.4 试验研究任务136
6.2 坝体分缝形式结构模型试验研究136
6.2.1 试验方案 136
6.2.2 模型设计与制作 137
6.2.3 试验成果及分析 139
6.3 拱坝开裂与破坏机制模型试验研究 146
6.3.1 试验研究内容146
6.3.2 基于断裂力学的诱导缝原、模型开裂相似关系式146
6.3.3 断裂特性试验研究 148
6.3.4 模型材料力学参数的确定及诱导缝的相似模拟153
6.3.5 拱坝结构模型破坏试验 155
6.4 沙牌拱坝的建设及运行现状161
第7章锦屏一级拱坝地质力学模型试验研究 164
7.1 工程概况及试验研究内容 164
7.1.1 工程枢纽概况164
7.1.2 地形地貌 164
7.1.3 岩层特性 166
7.1.4 影响坝肩稳定的主要地质构造166
7.1.5 坝肩坝基加固处理方案 167
7.1.6 试验研究内容168
7.2 拱坝三维地质力学模型试验设计168
7.2.1 模型模拟范围168
7.2.2 模型的制作与加工 169
7.2.3 模型加载与量测系统173
7.2.4 综合法试验降强幅度的确定175
7.2.5 试验方法与试验程序176
7.3 天然地基条件下试验研究成果176
7.3.1 应变及变位分布特征176
7.3.2 破坏过程、破坏形态及综合稳定安全系数 179
7.4 加固地基条件下试验研究成果181
7.4.1 应变及变位分布特征181
7.4.2 破坏过程、破坏形态及综合稳定安全系数 184
7.5 加固前后试验成果对比分析及加固效果评价 186
7.5.1 两次试验的异同点 186
7.5.2 坝体变位和应变成果对比分析188
7.5.3 坝肩及抗力体表面变位对比分析190
7.5.4 主要结构面相对变位对比分析191
7.5.5 破坏过程与破坏形态对比分析193
7.5.6 两次试验综合稳定安全系数的比较 195
7.5.7 加固效果坪价196
7.6 锦屏一级拱坝建设与运行现状196
第8章小湾拱坝地质力学模型试验研究 198
8.1 工程概况及试验研究内容 198
8.1.1 工程概况 198
8.1.2 坝址区工程地质条件198
8.1.3 坝肩加固措施200
8.1.4 试验研究内容201
8.2 拱坝平面地质力学模型试验201
8.2.1 试验内容及要求 201
8.2.2 模型设计与制作 201
8.2.3 模型加载与量测系统204
8.2.4 加固前后试验成果对比分析205
8.3 拱坝整体地质力学模型试验研究209
8.3.1 模型设计与制作 209
8.3.2 浅层卸荷岩体及节理裂隙模拟210
8.3.3 模型加载与量测系统212
8.3.4 试验成果分析213
8.3.5 模型破坏过程、破坏形态及安全度坪价216
8.4 小湾工程建设情况与运行现状218
第9章武都重力坝三维地质力学模型试验研究219
9.1 工程概况及试验研究内容 219
9.1.1 工程概况 219
9.1.2 模型试验研究内容 220
9.2 三维地质力学模型试验方案与模型设计221
9.2.1 模型相似常数及原模型力学参数221
9.2.2 天然地基方案模型试验 222
9.2.3 加固地基方案模型试验 224
9.3 天然坝基模型试验研究成果227
9.3.1 变位及应变成果 227
9.3.2 模型破坏形态与破坏机理 229
9.3.3 超载稳定安全系数坪价 231
9.3.4 坝基加固处理的必要性 231
9.4 加固坝基模型试验研究成果232
9.4.1 变位及应变成果 232
9.4.2 模型破坏形态234
9.4.3 综合稳定安全系数坪价 235
9.4.4 坝基加固效果坪价 235
9.5 武都水库工程建设情况与运行现状 236
第10章国外典型大坝工程地质力学模型试验238
10.1 伊泰普空腹重力坝238
10.1.1 工程概况238
10.1.2 工程地质条件 240
10.1.3 坝基岩体力学特性研究241
10.1.4 地质力学模型试验242
10.2瓦依昂拱244
10.2.1 工程概况 244
10.2.2 瓦依昂坝址地质特征245
10.2.3 瓦依昂坝基岩为力学试246
10.2.4 地力学莫型试246
10.3侯昂拱248
10.3.1 工程概况248
10.3.2 工程地质条件 249
10.3.3 坝基岩体力学性质研究250
10.3.4 坝肩岩体稳定分析及采用的安全系数251
10.3.5 基础处理252
主要符号表255
主要参考文献 256
