本文關(guān)鍵詞：地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第18卷第5期2001年10月長(zhǎng)　江　科　學(xué)　院　院　報(bào)

JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteVol.18No.5Oct.2001

　　文章編號(hào):100125485(2001)0520032205

地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)展

沈　泰

(長(zhǎng)江水利委員會(huì),湖北武漢　430010)

摘要:根據(jù)長(zhǎng)江科學(xué)院20多年來(lái)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,分別從相似原理、模型材料選擇、關(guān)鍵模擬技術(shù)和在不同工程地質(zhì)問(wèn)題中的應(yīng)用等方面介紹了地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。認(rèn)為地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)向深度(即模擬和量測(cè)技術(shù))和廣度方向發(fā)展,在發(fā)現(xiàn)新的力學(xué)機(jī)理和驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型等方面有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)　鍵　詞:地質(zhì)力學(xué)模型;相似關(guān)系;試驗(yàn)技術(shù);地質(zhì)構(gòu)造;穩(wěn)定安全度中圖分類號(hào):TV321　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

　　地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)是根據(jù)一定的相似原理對(duì)特定工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行縮尺研究的一種方法,主要用來(lái)研究各種建筑物及其地基、高邊坡及地下洞室等結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的變形形態(tài)、穩(wěn)定安全度和破壞機(jī)理等。根據(jù)它們的特點(diǎn)可分為:(1)按模擬范圍大小,分為地殼構(gòu)造機(jī)理模型和工程地質(zhì)力學(xué)模型;(2)按維數(shù),分為二維和三維模型,二維模型中又可分為平面應(yīng)力和平面應(yīng)變模型;(3)按制模方式,分為大塊體和小塊體,或現(xiàn)筑式和預(yù)制式模型;(4)按試驗(yàn)性質(zhì),分為應(yīng)力模型、強(qiáng)度破壞模型和穩(wěn)定模型。這些模型可定性或定量地反映天然巖體受力特性和與之相聯(lián)系建筑物的相互影響,可與數(shù)學(xué)模型相互驗(yàn)證。尤其重要的是它可以比較全面真實(shí)地模擬復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造,發(fā)現(xiàn)一些新的力學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律,為建立新的理論和數(shù)學(xué)模型提供依據(jù)。與數(shù)值方法(如有限元方法)相比,它們比較直觀,可以在一個(gè)模型中模擬較多地質(zhì)構(gòu)造和較復(fù)雜的建筑物,而避開(kāi)了數(shù)學(xué)和力學(xué)上的困難,將模型加載到完全破壞。

從本世紀(jì)初,西歐一些國(guó)家就開(kāi)始進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn),并逐漸建立了相似理論。60年代,以E.Fumagalli[1]為首的專家在意大利結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)所(ISMES)開(kāi)創(chuàng)了工程地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù),試驗(yàn)研究范圍從彈性到塑性直至最終破壞階段。隨后,葡萄牙、前蘇聯(lián)、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和日本等國(guó)也開(kāi)展了這方面的研究。在國(guó)內(nèi),從70年代開(kāi)始,長(zhǎng)江科學(xué)院、清華大學(xué)、河海大學(xué)、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、華北水利水電學(xué)院、武漢水利電力大學(xué)等單位,結(jié)合大型水利工程中壩基或壩肩穩(wěn)定問(wèn)題先后開(kāi)始

收稿日期:2001205221

試驗(yàn)研究,如對(duì)葛洲壩、龍羊峽、三峽、銅街子等工程出現(xiàn)的抗滑穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作,取得了一大批研究成果[2～8]。本文結(jié)合長(zhǎng)江科學(xué)院20多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn),論述地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。

1　相似原理

根據(jù)彈性力學(xué)方程或量綱分析方法可以推導(dǎo)相似判據(jù)。由平衡、幾何、物理及邊界條件方程可以推出線彈性問(wèn)題基本相似判據(jù)為

σδ

=1,=1,CLCCρεCL

εC=1,C=1,式中Cμ=1,σ,CL,Cρ,Cδ,Cε,CCσσCE,C幾何、體力、位移、應(yīng)變、μ和CS分別為應(yīng)力、

彈性模量、泊松比和面力相似常數(shù),8個(gè)系數(shù),5個(gè)判據(jù),只要選定3個(gè),其它系數(shù)就可以確定。對(duì)于地質(zhì)力學(xué)模型,除要滿足上述5式外,還要求Cε=1和材料的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)相似常數(shù)一致。Cε=1要求原型與模型的應(yīng)力應(yīng)變曲線和莫爾強(qiáng)度包線相似。

2　模型材料

研究滿足相似關(guān)系的模型材料是地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)最主要的內(nèi)容。要找到完全相似的模型材料十分困難,一般根據(jù)要研究問(wèn)題的性質(zhì),尋找滿足主要參數(shù)相似的材料。例如,對(duì)于沿夾層滑動(dòng)的穩(wěn)定問(wèn)題,夾層材料的相似性必須嚴(yán)格滿足,而巖體的某些

作者簡(jiǎn)介:沈　泰(19462),男,江蘇常州人,長(zhǎng)江水利委員會(huì)教授級(jí)高級(jí)工程師,主要從事水工結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究.

材料參數(shù)的相似性可以適當(dāng)放寬。表1為常用結(jié)構(gòu)

體材料,一般以某種膠凝材料為粘結(jié)劑,重晶石粉、石灰石粉、鐵粉、膨潤(rùn)土等為集料,通過(guò)壓制、澆筑或現(xiàn)場(chǎng)夯實(shí)形成模型材料。表2為常用夾層模擬材料,一般采用各種薄膜和潤(rùn)滑材料及其組合進(jìn)行模擬,在北方干燥地區(qū),還可以用各種紙張模擬夾層。

表1　常用模型材料及主要參數(shù)Table1　Conventionalmodelmaterialsand

theirprimaryparameters

材料成分變形模量重度抗壓強(qiáng)度

E/MPaγ/kN?m

-3

/MPa特　點(diǎn)

石膏、水、重晶石粉、石灰石88.3～20.5～0.064～

澆模成型,

粉、甘油

411.9

21.00.177

可貼片,重

度偏低

石臘油或機(jī)油、重晶石粉、35.3～27.0～0.037～

氧化鋅、松香、110.228.00.122

壓模成型

酒精

水、重晶石粉、100.4～28.5～0.102～

壓模成型,

膨潤(rùn)土401.129.60.314

適用于干

燥環(huán)境水泥、水、膨潤(rùn)283.2～27.1～1.079～

壓模成型,

土、機(jī)油610.228.32.601

短期受齡

期影響

浮石、重晶石

粉、水、甘油、

245～

23.0～0.39～環(huán)氧

1127

24.01.27

壓模成型

水、石膏、鉛196～19.6～0.196～

粉、鐵粉1833

35.7

1.53

壓模成型

加膜鐵粉、重晶石粉、松香、---壓模成型

酒精

表2　夾層模擬材料

Table2　Sandwichsimulationmaterials夾層材料保護(hù)層材料涂　料

摩擦系數(shù)

錫箔(光面)與

二層聚乙與電化鋁(順紋)一層聚乙MoS20.20電化鋁(順紋)與一層聚乙與電化鋁(順紋)一層聚乙MoS20.22電化鋁(順紋)與一層聚乙與電化鋁(順紋)一層聚乙MoS20.25錫箔(光面)與二層聚乙與電化鋁(順紋)一層聚乙-0.32錫箔(光面)與聚脂薄膜二層聚乙

-0.35聚脂薄膜與聚脂薄膜--0.37聚脂薄膜與重晶石材料-

-

0.40聚乙烯薄膜

一層聚乙與

一層聚乙

0.52

3　模擬技術(shù)

地質(zhì)力學(xué)模型并不是簡(jiǎn)單地復(fù)制原型,而是抓住主要問(wèn)題進(jìn)行模擬,以下是幾個(gè)典型的模擬技術(shù)。3.1　各向異性材料的模擬

沉積巖體中一方面由于巖層不同,或構(gòu)造使巖層的傾角不一致,或者裂隙發(fā)育的方向不一致等都會(huì)造成彈性模量的各向異性。如長(zhǎng)潭壩基中有一組傾角為60～75°的裂隙特別發(fā)育,使得垂直于裂隙方向的巖體綜合彈模只有平行方向的5/9,因此在模擬時(shí)必須加以考慮;通過(guò)概化,確定了要模擬的裂隙間距,并在裂隙面中夾進(jìn)若干層聚乙烯薄膜,有效地降低了垂直于裂隙方向的綜合彈模。另一方面,壓模成型的材料往往本身帶有一定的各向異性(10%～30%),若在砌模時(shí)縱橫交錯(cuò)地排列,在整體上可視為各向同性;若按相同的方向排列,則又可自然形成一定程度的各向異性,可以模擬兩向彈模相差不大的情況。3.2　結(jié)構(gòu)面的剪切剛度及粘結(jié)力c值的模擬巖體結(jié)構(gòu)中對(duì)層面抗剪特性的模擬是地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中另一個(gè)重要的問(wèn)題�？辜籼匦灾饕Σ料禂�(shù)f值、粘結(jié)力c值及剪切剛度Ks值。對(duì)f值的模擬早已引起人們的重視,本文不作贅述。層面的c值經(jīng)常被留作安全儲(chǔ)備,在模擬中不予考慮,這對(duì)于層面粘結(jié)力c本來(lái)就接近于零的軟弱夾層(如葛洲壩二江泄水閘)作這樣的處理是允許的。但在另一情況,如三峽左岸廠房壩段壩踵附近有兩條緩傾角裂隙,其部分連通率為14%,大壩沿緩傾角裂隙面滑動(dòng),首先要剪斷裂隙不連通處的巖石,于是必須對(duì)裂隙不連通處的內(nèi)摩擦角和c值進(jìn)行模擬。層面剪切剛度Ks值的模擬,ISMES采用經(jīng)驗(yàn)公式,取某一正應(yīng)力作用下剪應(yīng)力2剪位移曲線(τ2u曲線)上下峰值的50%處相對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力與剪位移之比為剪切剛度。即Ks=τp/up。不同的正應(yīng)力n一般都對(duì)應(yīng)于不同的Ks值。

在銅街子樞紐各壩段中普遍存在緩傾角層間錯(cuò)動(dòng)帶C5,其f值為

0.25,原型σn2Ks曲線為Ks=0.7143σn+2,在模型

中對(duì)C5的摩擦系數(shù)和剪切強(qiáng)度都做了仔細(xì)的模擬。3.3　建基面或巖體不連續(xù)層面滲透壓力的模擬揚(yáng)壓力對(duì)水工建筑物的穩(wěn)定和應(yīng)力有重要影響,模擬時(shí),揚(yáng)壓力中的浮托力部分應(yīng)作體積力,一般在重度設(shè)計(jì)時(shí)予以考慮,層面滲透壓力往往是要模擬的。如果在層面上施加滲透壓力,而不考慮層

σ

面f值對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響,則比較容易解決;如果要同時(shí)模擬f值和滲透壓力,模擬技術(shù)就十分復(fù)雜。ISMES在伊泰普大壩模型試驗(yàn)中曾經(jīng)用充氣砂袋來(lái)模擬層面的滲透壓力,用砂與砂之間的滑動(dòng)來(lái)模擬層面的f值,試驗(yàn)獲得了成功。長(zhǎng)江科學(xué)院曾用一種氣壓袋來(lái)模擬滲透水壓,并在銅街子廠房壩段地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中得到應(yīng)用。3.4　地應(yīng)力的模擬

邊坡或地下洞室開(kāi)挖問(wèn)題經(jīng)常需要模擬地應(yīng)力,地應(yīng)力實(shí)際上是體積力,可以在離心機(jī)中直接模擬,但模型比較小。一般在離研究區(qū)域一定范圍內(nèi)采用面力模擬,面力作用位置應(yīng)該不影響開(kāi)挖部位的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),面力可以采用氣壓、千斤頂?shù)确椒ㄊ┘印?/p>

4　量測(cè)技術(shù)

實(shí)驗(yàn)力學(xué)發(fā)展最快的領(lǐng)域是量測(cè)和數(shù)據(jù)采集技術(shù),每一項(xiàng)新的量測(cè)技術(shù)的誕生都會(huì)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)水平的提高,地質(zhì)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)同樣如此。模型觀測(cè)的主要內(nèi)容為應(yīng)力、應(yīng)變、位移、裂縫和破壞形態(tài),測(cè)量的主要方法有電阻應(yīng)變片和應(yīng)變儀、位移傳感器、激光散斑、云紋、攝象錄象等。由于地質(zhì)力學(xué)模型材料變形模量比較低,只有在修正剛化影響的基礎(chǔ)上才能計(jì)算應(yīng)力,所以位移是主要測(cè)量?jī)?nèi)容。外部位移可以采用各種類型的位移傳感器測(cè)量。在三維模型中,地質(zhì)構(gòu)造(如斷層或夾層)內(nèi)部相對(duì)位移的測(cè)量十分重要,而內(nèi)部位移傳感器并沒(méi)有現(xiàn)成的產(chǎn)品。長(zhǎng)江科學(xué)院研制出一種高精度位移計(jì),采用等強(qiáng)度梁的結(jié)構(gòu)形式,用0.5mm厚的磷銅片制成,在梁上、下部共貼4片電阻片,組成全橋電路,使用時(shí)將其埋設(shè)在構(gòu)造面的下盤,其上埋一個(gè)固定樁,這樣就可以測(cè)量結(jié)構(gòu)面上、下盤的相對(duì)位移。在數(shù)據(jù)采集技術(shù)上,目前已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)繪圖等全自動(dòng)化流程[8]。

5　應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例

表3是長(zhǎng)江科學(xué)院近20年來(lái)用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究的主要工程實(shí)例,對(duì)于每一個(gè)工程問(wèn)題往往進(jìn)行了不同方案的比較,如銅街子工程先后做了10多個(gè)模型。地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)可以用來(lái)解決許多工程實(shí)際問(wèn)題,目前主要包括以下幾個(gè)方面。5.1　大壩壩基抗滑穩(wěn)定問(wèn)題

對(duì)于大壩基巖抗滑穩(wěn)定,尤其是深層抗滑穩(wěn)定

表3　長(zhǎng)江科學(xué)院進(jìn)行的主要地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)Table3　MaingeomechanicalmodeltestsconductedbyYRSRI問(wèn)題分類

工　　程研究特點(diǎn)葛洲壩二江泄水閘沿壩基緩傾角抗滑穩(wěn)

定

廣東長(zhǎng)潭空腹壩壩基巖體各向異性及強(qiáng)度破壞問(wèn)題彭水大壩壩基及深層抗滑穩(wěn)定問(wèn)題

銅街子廠房壩段壩基深層抗滑穩(wěn)定、加固措施及優(yōu)化研究河北崗南水閘壩基深層抗滑穩(wěn)定及壩基問(wèn)題

加固措施三峽左岸廠房壩段

壩基深層抗滑穩(wěn)定三峽溢流壩段壩基抗滑穩(wěn)定問(wèn)題觀音閣工程岸坡壩整體穩(wěn)定及強(qiáng)度破壞段

問(wèn)題

大河口水電站空腹壩

壩基穩(wěn)定及破壞穩(wěn)定三峽升船機(jī)上閘首整體抗滑穩(wěn)定問(wèn)題江埡廠房壩段壩基穩(wěn)定天生橋一級(jí)電站壩基破壞機(jī)理清江隔河巖重力拱壩

壩肩穩(wěn)定及加固措施壩肩問(wèn)題

構(gòu)皮灘拱壩

整體穩(wěn)定性方竹雙曲拱壩壩肩整體穩(wěn)定性江口拱壩

整體穩(wěn)定性三峽永久船閘高邊坡

邊坡開(kāi)挖及破壞機(jī)理邊坡問(wèn)題

隔河巖廠房高邊坡邊坡穩(wěn)定,開(kāi)挖對(duì)穩(wěn)定的影響鏈子崖危巖體抗滑安全度太平繹水電站地下洞室

洞室開(kāi)挖及圍巖穩(wěn)定地下廠房

瀑布溝地下洞群洞室開(kāi)挖、噴錨支護(hù)及圍巖穩(wěn)定彭水地下廠房洞室開(kāi)挖及圍巖穩(wěn)定溪洛渡地下廠房洞室開(kāi)挖及圍巖穩(wěn)定江陰長(zhǎng)江大橋

南塔塔基穩(wěn)定問(wèn)題其　　它

東西關(guān)船閘閘首圍巖及襯砌墻穩(wěn)定性嘉陵江馬回船閘襯

圍巖及襯砌墻穩(wěn)定性

問(wèn)題,地質(zhì)力學(xué)模型可以比較全面地模擬地質(zhì)構(gòu)造及其組合,在加載過(guò)程中可以直接觀測(cè)到地質(zhì)構(gòu)造的變形及對(duì)大壩的影響、壩基破壞的路徑和超載安全度,尤其對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造沿壩軸線方向有視傾角的三維問(wèn)題,用模型試驗(yàn)更有優(yōu)勢(shì)。例如,葛洲壩二江泄水閘抗滑穩(wěn)定、三峽左廠房壩段整體穩(wěn)定和銅街子廠房壩段穩(wěn)定等問(wèn)題都通過(guò)地質(zhì)力學(xué)模型進(jìn)行過(guò)大量的研究。

5.2　拱壩壩肩抗滑穩(wěn)定問(wèn)題

拱壩壩肩穩(wěn)定問(wèn)題是典型的三維問(wèn)題,尤其是存

在復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和地形形態(tài)時(shí),模型試驗(yàn)有著不可替代的優(yōu)點(diǎn),它可以直觀地展現(xiàn)出壩肩巖體在拱推力作用下的變形和破壞過(guò)程以及大壩超載安全度。國(guó)內(nèi)大多數(shù)大中型拱壩都采用模型試驗(yàn)方法研究壩肩穩(wěn)定問(wèn)題,象龍羊峽、清江隔河巖、二灘、小灣、東風(fēng)和李家峽等工程的拱壩。5.3　邊坡開(kāi)挖和穩(wěn)定問(wèn)題

用試驗(yàn)方法可以比較方便地研究邊坡在原始地應(yīng)力作用下開(kāi)挖卸荷作用,也可以通過(guò)改變邊坡坡角的方法研究邊坡抗滑穩(wěn)定安全儲(chǔ)備問(wèn)題。例如在三峽永久船閘開(kāi)挖邊坡、清江隔河巖廠房高邊坡和三峽庫(kù)區(qū)鏈子崖危巖體邊坡等進(jìn)行過(guò)這方面的試驗(yàn)研究。

5.4　地下洞室開(kāi)挖及圍巖穩(wěn)定問(wèn)題

地下洞室分級(jí)開(kāi)挖、圍巖穩(wěn)定性、洞室群之間的

相互關(guān)系及噴錨支護(hù)等加固措施的研究是地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的重要研究領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)許多地下廠房或地下防護(hù)工程都采用過(guò)模型試驗(yàn)研究圍巖穩(wěn)定問(wèn)題。5.5　大地地殼運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究

從宏觀上,地質(zhì)力學(xué)模型也可以用在大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、板塊漂移及泥石流運(yùn)動(dòng)等機(jī)理研究中,中科院地質(zhì)所和巖土所也做過(guò)大量這方面的研究。

6　發(fā)展方向

20多年來(lái),我國(guó)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)從無(wú)到有,

已經(jīng)取得了重大的發(fā)展,在研究復(fù)雜地基上重力壩

的抗滑穩(wěn)定、拱壩壩肩穩(wěn)定及地下結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定等方面都取得了很大成績(jī)。隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)值技術(shù)的發(fā)展,線彈性問(wèn)題和一些簡(jiǎn)單的二維非線性問(wèn)題已可以采用有限元等數(shù)值方法解決。但對(duì)于復(fù)雜的材料、幾何和接觸非線性問(wèn)題,邊界條件復(fù)雜的三維工程地質(zhì)問(wèn)題,固流體耦合問(wèn)題不僅沒(méi)有理論解,而且數(shù)值分析方面也很不成熟,同時(shí),計(jì)算的結(jié)果也應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)然,地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)本身還須向更廣和更深的方向發(fā)展,”更廣”是指還有很多領(lǐng)域如邊坡穩(wěn)定、石油勘探、礦藏開(kāi)發(fā)、地下工程等,都可以用地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究“;更深”是指要研究更新的模型材料,新的技術(shù)和加載方法,甚至全新的實(shí)驗(yàn)理論。主要有以下幾方面:

(1)在模型相似理論上,有必要向新的力學(xué)領(lǐng)域發(fā)展,如斷裂、流變、幾何大變形、固流體耦合和熱傳

導(dǎo)等方面的相似關(guān)系等有待進(jìn)一步研究。

(2)在模型材料方面,結(jié)構(gòu)面相似材料大部分已解決,但結(jié)構(gòu)體相似材料方面還有大量工作要做,還要尋找在保證重度和變形模量相似情況下,同時(shí)滿足各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的相似材料,只有這樣才能模擬斷裂、流變和強(qiáng)度破壞等材料非線性特性。模型材料還要求價(jià)廉、無(wú)毒和容易成型。

(3)在加載方面,目前主要是通過(guò)超載得到結(jié)構(gòu)的安全度,與實(shí)際安全度有差距。在離心機(jī)或在強(qiáng)磁場(chǎng)中同時(shí)對(duì)所有荷載進(jìn)行超載可以得到某些結(jié)構(gòu)(如大壩)的強(qiáng)度儲(chǔ)備安全度。采用改變坡角或采用特殊感溫夾層材料,可以研究邊坡的強(qiáng)度儲(chǔ)備安全度。

(4)在測(cè)量技術(shù)方面,要引進(jìn)或研制更小、更便于安裝的內(nèi)部傳感器。對(duì)于大變形模型要發(fā)展非接觸的測(cè)量裝置并自動(dòng)轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)。(5)在應(yīng)用領(lǐng)域,要向固流耦合、靜動(dòng)耦合、堆石體、地下環(huán)境、大地構(gòu)造機(jī)理等方面發(fā)展,如泥石流、崩岸機(jī)理、污水滲透機(jī)理、土石滑坡等。

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(編輯:周曉雁)

Developmentofgeomechanicmodelexperimenttechniques

SHENTai

(YangtzeRiverScientificResearchInstitute,Wuhan430010,China)

Abstract:Inthispaper,accordingtoover20yearsexperienceongeomechanicmodelexperimentsofYangtzeRiverScientificReasearchInstitute(YRSRI)anddevelopmentalstatusofthismodelathomeandabroad,thecharacteristicsanddevelopmentaltendencyofgeomechanicmodeltesttechniquesareintroducedfromsomeaspectssuchasthecriteriaofsimilarity,modelmaterialselection,keysimulationtechniquesandapplicationstodifferentgeologicalproblems.Itisconsideredthatgeomechanicmodeltesttechniquesshouldmakeprogressesindepth,namly,simulationandmeasurementtechnique,andinwidescope.Itstillhasbroadapplicationprospectsindiscoveringnewmechanicsmechanism,verifyingmathematicsmodelandsoon.

Keywords:geomechanicmodel;simulationrelation;experimenttechnique;geologicstructure;stabilitysafety

degree

(上接第31頁(yè))

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Large2eddysimulationof32Dflowmotion

aroundsubmergedspur2dikes

ZHOUYi2lin

(YangtzeRiverScientificResearchInstitute,Wuhan430010,China)

Abstract:Basedonthelarge2eddynumericalsimulationmethod,theflowpropertiesaroundthreekindsofspur2dikes,i.e.,60°groyne,90°groyneand120°groyne(theinclinedanglerepresentingananglebetweenthegroynewithriverbank),arestudied.Thebasicequationsfornumericalsimulationarethelarge2eddysimulationequations.ThemostwidelyusedSmagorinskymodelisadoptedtorepresenttheeddyviscositycoefficientinthesubgrid2scalestresses.Andthenanumericalmethodisgiven.Thecomputedresultsaredetailedlyverifiedbytheexperimentaldata.Finally,thevelocilydistributionsaroundthethreekindsofspur2dikesaregivenandcompared.

Keywords:submergedspur2dike;32Dflow;large2eddy

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