出版時間:2009-9 出版社:四川大學(xué)出版社 作者:張林,陳建葉 主編 頁數(shù):166 字?jǐn)?shù):271000
前言
我國正在興建和即將建設(shè)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(zhì)條件復(fù)雜,其工程規(guī)模與建壩技術(shù)難度均為世界水平。為了保證這些水工大壩的順利建設(shè)及安全運(yùn)行,必須解決好大壩結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ),隨著有限元分析方法和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展得以廣泛應(yīng)用;物理模型以實(shí)驗(yàn)力學(xué)為基礎(chǔ),隨著試驗(yàn)方法與技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新而具有獨(dú)特的優(yōu)勢,尤其是本書介紹的大壩結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)與大壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)是解決上述問題的重要方法之一。一直以來,國內(nèi)外許多高壩工程均采用計(jì)算分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,相互驗(yàn)證和互為補(bǔ)充,以此全面分析和論證大壩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(guān)系的分析方法、線彈性與彈塑性模型相似關(guān)系;第2章講述了大壩結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的目的及意義、試驗(yàn)分類、相似要求、模型材料、加載系統(tǒng)、量測技術(shù)及成果分析;第3章對大壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)方法與技術(shù)進(jìn)行了闡述,重點(diǎn)介紹了破壞試驗(yàn)的三種方法,即超載法、強(qiáng)度儲備法和綜合法的基本原理及理論依據(jù),地質(zhì)力學(xué)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(xué)指標(biāo)測試技術(shù)進(jìn)行了概述。第4章至第8章列舉了國內(nèi)外部分高壩工程模型試驗(yàn)實(shí)例,試驗(yàn)類型包含了結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)、三維整體模型試驗(yàn)和平面模型試驗(yàn)、拱壩模型試驗(yàn)和重力壩模型試驗(yàn),并附有相關(guān)的試驗(yàn)照片。本書得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號50879050)“基于變溫相似材料的高壩地基整體穩(wěn)定地質(zhì)力學(xué)模型降強(qiáng)法試驗(yàn)研究”的資助,是國家特色專業(yè)(四川大學(xué)水利水電工程專業(yè))的建設(shè)成果之一。
內(nèi)容概要
本書較系統(tǒng)地介紹了水工大壩結(jié)構(gòu)模型與地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的有關(guān)理論、方法和技術(shù)以及在高壩工程中的應(yīng)用,主要內(nèi)容包括模型相似理論、大壩結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)方法與技術(shù)、大壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)方法與技術(shù),重點(diǎn)介紹了兩類模型相似原理、模型材料、加載系統(tǒng)、量測技術(shù)、成果分析等相關(guān)內(nèi)容。同時,還介紹了應(yīng)用模型試驗(yàn)手段解決高壩工程穩(wěn)定安全問題的典型工程實(shí)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(jié)構(gòu)模型和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的科研及工程技術(shù)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(zhì) 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(guān)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(guān)系 1.5.1 彈性階段的相似關(guān)系 1.5.2 塑性階段的相似關(guān)系第2章 大壩結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)方法與技術(shù) 2.1 概述 2.2 結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的目的及意義 2.3 結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的分類 2.3.1 按受力階段分類 2.3.2 按結(jié)構(gòu)類型分類 2.3.3 按材料本構(gòu)關(guān)系分類 2.4 結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的相似性要求 2.4.1 結(jié)構(gòu)線彈性應(yīng)力模型的相似性要求 2.4.2 結(jié)構(gòu)模型破壞試驗(yàn)的相似性要求 2.5 結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的模型材料 2.5.1 模型材料的分類 2.5.2 結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)材料選擇 2.5.3 石膏材料 2.6 結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)與制作 2.6.1 模型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)量測技術(shù) 2.8.1 電測法的基本原理 2.8.2 應(yīng)變的量測——電阻應(yīng)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(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)成果分析 2.9.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析 2.9.2 誤差分析 2.9.3 線彈性應(yīng)力模型應(yīng)力和位移計(jì)算 2.9.4 結(jié)構(gòu)模型破壞試驗(yàn)成果分析第3章 大壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)方法與技術(shù) 3.1 概述 3.1.1 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的目的與意義 3.1.2 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的特點(diǎn)和研究內(nèi)容 3.1.3 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的類型 3.1.4 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的發(fā)展簡況及趨向 3.2 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)原理及試驗(yàn)方法 3.2.1 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的相似原理 3.2.2 模型破壞試驗(yàn)方法的原理及其理論依據(jù) 3.3 地基巖石力學(xué)指標(biāo)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(yàn) 3.3.4 巖石抗拉強(qiáng)度測試 3.3.5 巖石三軸壓縮試驗(yàn) 3.4 地質(zhì)力學(xué)模型材料 3.4.1 概述 3.4.2 地質(zhì)力學(xué)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(zhì)力學(xué)模型的設(shè)計(jì)與制作 3.5.1 模型的設(shè)計(jì)內(nèi)容與優(yōu)化 3.5.2 模型比尺CL的選擇 3.5.3 地質(zhì)力學(xué)模型制作 3.6 模型加載設(shè)計(jì) 3.6.1 自重的模擬 3.6.2 荷載組合的設(shè)計(jì)與加載系統(tǒng) 3.7 模型量測系統(tǒng) 3.7.1 內(nèi)部相對位移的量測 3.7.2 強(qiáng)度儲備法試驗(yàn)中溫度的量測 3.8 試驗(yàn)成果分析 3.8.1 試驗(yàn)成果誤差分析 3.8.2 試驗(yàn)成果的分析 3.8.3 試驗(yàn)成果報告的編寫第4章 沙牌拱壩結(jié)構(gòu)模型與地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn) 4.1 工程概況 4.2 壩址區(qū)地形地質(zhì)條件 4.3 試驗(yàn)研究內(nèi)容 4.4 壩體結(jié)構(gòu)特性的整體結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究 4.4.1 模型簡介 4.4.2 結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)成果及分析 4.5 壩肩穩(wěn)定的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn) 4.5.1 模型設(shè)計(jì)與制作 4.5.2 模型加載與量測系統(tǒng) 4.5.3 試驗(yàn)成果分析 4.6 拱壩開裂與破壞機(jī)制研究 4.6.1 拱壩開裂的光纖傳感檢測試驗(yàn) 4.6.2 拱壩誘導(dǎo)縫的開裂相似模擬 4.6.3 試驗(yàn)結(jié)果分析 4.7 加固處理方案建議第5章 錦屏一級拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 5.1 工程概況 5.2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 5.3 壩肩壩基整體地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 5.3.1 模型設(shè)計(jì)與制作工藝 5.3.2 模型加載與量測系統(tǒng) 5.3.3 試驗(yàn)成果分析第6章 小灣拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 6.1 工程概況 6.2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 6.3 拱壩整體地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 6.3.1 模型設(shè)計(jì)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(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 6.4.1 試驗(yàn)內(nèi)容及要求 6.4.2 模型設(shè)計(jì)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(yàn)成果對比分析第7章 重力壩三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 7.1 試驗(yàn)研究的目的和意義 7.2 工程概況與壩基地質(zhì)構(gòu)造 7.3 三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究 7.3.1 模型相似系數(shù)及原模型力學(xué)參數(shù) 7.3.2 天然地基方案模型試驗(yàn) 7.3.3 加固地基方案模型試驗(yàn) 7.4 試驗(yàn)成果分析 7.4.1 試驗(yàn)成果 7.4.2 模型破壞形態(tài)與破壞機(jī)理 7.4.3 穩(wěn)定安全度評價 7.5 結(jié)論與建議第8章 國外典型工程地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)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(zhì)特征 8.1.3 瓦依昂壩基巖石力學(xué)試驗(yàn) 8.1.4 地力學(xué)模型試驗(yàn) 8.2 伊泰普空腹重力壩 8.2.1 工程概況 8.2.2 工程地質(zhì)條件 8.2.3 壩基巖體力學(xué)特性研究 8.2.4 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn) 8.3 川俁拱壩 8.3.1 工程概況 8.3.2 工程地質(zhì)條件 8.3.3 壩基巖體力學(xué)性質(zhì)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(chǔ)處理參考文獻(xiàn)
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(zhì)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(yīng)的線性尺寸成比例,所對應(yīng)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(zhì)不同,但它們的物理變化過程遵循同樣的數(shù)學(xué)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(jìn)行的同一物理變化過程,這些體系中的對應(yīng)點(diǎn)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(biāo)及相似判據(jù)(相似準(zhǔn)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(guān)系,稱為該物理量相似;闡明這種比例關(guān)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(biāo):是指在模型與原型之間,若有關(guān)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(guān)系,則這種關(guān)系稱為相似指標(biāo),記為Ci。相似判據(jù):既然相似指標(biāo)是表示相似現(xiàn)象中各相似系數(shù)之間的關(guān)系,而相似系數(shù)代表了某個物理量之間所保持的比例關(guān)系,所以,相似現(xiàn)象中各物理量之間應(yīng)具有的比例關(guān)系可由相似指標(biāo)導(dǎo)出。
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《水工大壩與地基模型試驗(yàn)及工程應(yīng)用》是由四川大學(xué)出版社出版的。
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