地质力学模型材料研究和若干试验技术的探讨

本文首先介绍了长科院地质力学模型材料研究的近况,并列举了七类不同性能的模型材料,然后对试验中遇到的若干模型试验技术如:模型材料各向异性问题;基础结构层面的剪切刚度、粘结力和渗透水压力的模拟;三维模型内部相对位移的量测等问题进行了讨论。最后就地质力学模型试验的发展趋势作了简单的评述,并提出了在离心机内进行地质力学模型试验方法的构想。     

地质力学模型材料试验研究

地质力学模型试验技术是用来研究坝基、高边坡及地下洞室的稳定安全度、破坏形态与加固工程措施的一项新技术。 适合作地质力学模型试验的材料,必须具有容重大、强度低、性能稳定等特点,因此,模型材料的研究是地质力学模型试验必须首先解决的关键问题。 本文在1978年材料研究的基础上,参考意大利结构和模型试验研究所资料,改进原来的浇铸成型为压模成型,较全面地研究了用无水石膏为胶凝剂的模型材料的力学变形性能,包括单轴和三维应力条件下的各种参数。同时,还对意大利结构及模型试验研究所目前应用的模型材料,进行了验证性试验。 本文总结一年以来的研究成果,这些成果都是有规律性的、有的曾经反复地验证过。希望这些成果,能够对当前我国的地质力学模型试验起到一定的作用。     

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。     

地质力学模型实验的可能发展前景

随着地质力学模型材料的研制与发展,结构模型试验研究领域已从线弹性阶段发展到塑性和破坏阶段。本文根据目前模型材料发展的水平,对弹性,断裂、塑性和流变问题的相似系数与材料的关系进行了综合的研究,论证了用结构模型试验来解决这类结构问题的可能性。同时,词论了现有材科的模拟能力,以及地质力学模型实验的可能发展方向。     

DMK—1型地质力学模型块体成型机简介

近年来地质力学模型试验在我国得到了迅速发展,三维小块体地质力学模型试验止在兴起.在模型试验中,通过模拟工程地质条件和岩体力学特性及各种地质构造参数,来研究基础变形对建筑物的影响和建筑物的抗滑稳定等问题.由于地质力学模型均采用大比例尺,故所用模型材料都在数十顿至百顿左右,小块体的数量也在万件以上,工作量很大,要求也较高,所以模型材料的小块体成型加工是试验中很关键的问题.     

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的进展

根据长江科学院20多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。     

地质力学模型试验技术的进展

根据长江科学院 2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状 ,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。认为地质力学模型试验技术应向深度 (即模拟和量测技术 )和广度方向发展 ,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。     

地质力学模型试验技术的进步

根据长江科学院20多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状，分别从相似原理，模型材料选择，关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。认为地质力学模型试验技术应向深度（即模拟和量测技术）和广度方向发展，在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。     

锦屏工程地质力学模型坝基岩体新型材料研究

相似材料是地质力学模型试验成功的关健。在参考前人研究成果的基础上,根据相似材料配比遵循的原则,通过大量的试验,研制出了材料重度可调范围大,抗压强度和弹性模量低,性能稳定不受温度和湿度的影响,且无毒害、价格便宜、制作工艺简单,能够较为精确地模拟锦屏工程实际岩体的模型材料,其研制方法正确,试验结果可靠。     

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。     

水工结构模型试验的激光散斑法

水工结构模型试验的发展,要求寻找新的量测技术。激光散斑技术是一种无接触量测方法,既可逐点量测,又可全场显示,并且灵敏度较高和设备简单。用此法对大坝模型材料(石膏和地质力学模型材料)试验表明,光测位移值与千分表测值相对误差在4%以内,三角形重力坝石膏模型试验光测位移值与有限元计算值相当一致,其相对误差在10%以下。石     

地质力学模型试验中不同类型岩体的相似模拟研究

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。     

地质力学模型试验中变温相似材料的应用与温度影响行为分析

模型材料的研究是地质力学模型试验中的关键问题。结合溪洛渡水电站高拱坝坝肩稳定三维地质力学模型,运用强度储备与超载相结合的综合法试验,研究了变温相似材料在地质力学模型试验中的应用。考虑到试验降强过程中产生的温度附加效应,运用有限元数值分析方法进行了温度影响行为分析。结果显示:一定温度范围内,在地质力学模型试验中采用变温相似材料,实现了材料的强度降低,伴随降强过程产生的温度附加效应属于正常试验误差范围,试验结果可靠;试验获得了溪洛渡水电站坝肩综合稳定安全度及坝肩破坏形态,并提出了工程处理措施建议。     

水工结构模型试验的激光散斑技术及其应用

近十几年来,由于分析方法和计算技术的进步,水工结构模型试验的重点转向一些重大复杂或特殊问题的研究.特别是能够模拟原型材料自重的地质力学模型材料出现以后,扩大了水工结构模型试验的领域,原来一些难以完善模拟的问题,均可借助地     

地质力学模型新技术研究——用离心机作静力结构模型试验

 在一个物理模型上,同时完成应力测验和破坏试验,以及在同一模型上,作强度储备安全系数试验,是实验力学工作者,长期试图解决的一项技术难题。问题的难点是:高容重、低弹模的地质力学模型材料,不能定量地测出应力,而应力模型材料,又不能满足破坏阶段的本构关系,而且,要在物理模型上同时满足外荷载和坝身、基岩自重同步增加,也存在困难。论文作者,在满足物理模型相似条件的基础上,提出了用离心机作为加载工具的办法,解决了上述的困难问题,成功地在同一模型上实现了应力和破坏试验,并获得了强度储备安全系数,从而,提高了模型试验精度,缩短了提供成果周期,节省了试验经费和人力、物力。在“讨论”一节中,作者对一些通常认为有疑虑的问题,作了论证和说明。     

光学云纹技术在离心模拟中的应用

本文介绍了光学云纹技术在离心模拟试验中的应用情况。通过某工程地质力学模型材料作为试验对象,以不同离心加速度作用于此材料试件,对产生的位移和应变进行测量。然后和一般受压方体试件及另一试件的云纹室内实验测出的相应数值对比。结果表明,此法用于离心模拟试验精度是可靠的。从而为发展离心模拟技术提出了一个新的途径。     

长科院科研成果喜人

长科院在改革试点中,科研成果喜人。据最近统计:1984年完成工程实验项目422项,提出成果报告187份,并有多项成果获奖。长科院为紧密配合长江三峡、葛洲坝等水利枢纽工程的设计,在去年广泛开展了协作攻关,进行了水力学、河流学、地质力学、岩石力学、土力学、材料结构、爆破振动、物理化学及水工仪器等实验研究.全院六百余名科技人员日日夜夜不辞劳苦地忘我劳动,通过调查观测,分析计算及模型实验,取得了论证三峡工程可行性报告和初步设计的重要成果,为解决三峡工程大坝的泄洪、泥沙、坝基稳定、枢纽布置等问题作出了贡献。在这些成果中,有的取得了新的突破。最近水电部科技司在文件简报中写到,长科院在地质力学模型材料,及试验技术研究方面有了较大的突破,在应用上除广泛用于坝基、拱坝坝肩稳定分析和加固措     

红外热成像技术在地质力学模型试验中的应用研究

目前地质力学模型试验的量测方法主要为电子量测、光纤光栅量测等接触式量测方式,而接触式量测设备在布置过程中都会对模型结构造成一定影响。为探究从能量角度分析地质力学模型试验的可能性,实现试验过程中非接触、具象化量测的目的,在胶凝砂砾石坝地质力学模型试验中,采用红外热成像实时量测技术对模型超载破坏试验进行量测研究。研究结果表明：(1)模型地基中结构面在外荷载作用下发生挤压、错动时,会导致其局部温度上升。因此模型热成像的对比度及材料温度变化值,可作为判别大坝失稳的依据。(2)在模型材料破坏试验中,通过热成像仪得到材料破坏的温度变化值ΔT在1.2~1.8℃范围内,破坏区域出现明显温度变化,从试验现场和红外图像上均可发现明显异常,并以此提出基于热成像试验的破坏判据。(3)当模型试验超载至超载安全系数K_p=6.6时,其热像图中地基各结构面贯通区域温度变化值均达到破坏阈值,此时试验大坝发生滑移翻转的失稳破坏。利用红外热成像技术可以对模型结构的表面温度开展有效、实时且准确的监测,为后续的地质力学模型试验开展提供新的量测手段和分析角度。     

空间效应离心结构模型试验相似材料的研究

 根据相似理论对离心相似模型材料的特点进行了分析，对离心相似模型材料的准备、力学性能的测试方法及应用进行了归纳和分析。通过分析，探明了离心结构模型材料的选择方法和范围。