工程地质力学模拟模拟方法

工程地质力学模拟常用的有光弹法和相似模拟法。

工程地质力学模拟光弹法

利用某些透明材料(如环氧树脂等)在受力变形时产生光学各向异性的特点﹐根据偏振方向不同的光线的光程差确定主应力差值﹔利用同色条纹图像﹐可得到模型中的应力状态和分布。光弹法在地质力学模拟中的进展是模拟裂隙的应力状态及岩体的不连续应力分布。光弹法多用于研究软硬双层或多层岩体结构中﹐软层的塑性流动对硬层块体稳定的影响。

工程地质力学模拟相似模拟法

是以相似材料或相似结构进行岩体的工程地质力学模拟方法。按试验目的﹐分为机制模拟和设计模拟。工程地质力学模拟偏重于机制模拟﹐在模拟过程中保持主要参数的相似﹐而不追求全部参数的相似﹐侧重研究岩体失稳的主要因素以及变形﹑破坏机制和方式。

相似模拟试验方法主要是应用一定配比的人工材料﹐按相似律及几何相似原理﹐制成一定比例尺的模型﹐然後对模型施以模拟实际情况的附加荷载或对模型进行开挖﹐观察模型的应力﹑应变﹑位移和破坏﹐据此推定现场岩体的应力﹑变形和破坏情况。在隧洞及地下工程岩体模拟中﹐常采用双向或三向荷载装置﹐以模拟洞室的平面应力和平面应变状态。在边坡岩体模拟中常采用立式模型架﹐主要采用重材料﹐如重晶石粉﹑钢砂等制作模型﹐模拟自重力的动力过程。有时采用底面摩擦法﹐有效地模拟体积力﹐进行边坡和洞室的模拟﹐观察变形发展阶段的状况。

工程地质力学模拟的发展趋势是与计算分析﹑原位观测相结合﹐更显示它特有的直观性。2100433B

工程地质力学模型试验属于相似模拟试验范畴，就应以相似理论作为试验的理论基础。相似理论有三条基本定理。即：

第一定理：相似现象的基本性质是两现象相似的必要条件；

第二定理：相似判据是从每一个相似判据的具体形成中获得依据；

第三定理：单值条件相似，单值量判据相等，是相似的必要和充分条件。

如上所述，工程地质力学模拟试验要完全遵循相似理论的基本原理是相当困难的，在某些情况下并不一定苟求满足全部的相似条件，而只需满足其主要方面．以适应机制研究的需要。通过实践，建立了满足工程地质力学模拟试验的基本法则：

1．在一定(或基本)相似条件下，侧重机制的试验研究；

2．所谓一定的相似条件，主要指岩体的容重、弹性性能、强度以及结构面的C、φ。因此，相似材料的研究十分重要。

3．尽可能建立较大的实验模型，确立较大的可以实现的相似比。在总的相似比前提下，制定方案，确定材料，有时，亦可根据工程规模和已有的模型架尺寸，确定相应的相似比；

4．要根据工程地质模型的要求，确定模拟的重点因素。岩组、基本结构包括断层以及环境因素(如地下水、地应力)应是模拟的基本重点要素；它们模型应遵循符合客观实际的原则。如要简化的，则必须合理；

5．为了掌握模型重要部位的应力和位移，必须按工程和关键部位确立测点：

6．按工程性质，如边坡工程是逐次开挖形成的，那么模拟试验时，应采用分步开挖的模拟釆掘方法；

7．关于边界条件的定位。以坡高与境界外宽度之比为3：1为宜；

8．一旦开始试验，就一气哈成。关注全过程，重视各因素的具体表现。从中尽可能获得相关信息，以利于分析与认识。

总之，工程地质力学模拟试验力求达到求实、求真与掌握全过程。

工程地质力学模拟的要点是在模型中充分反映工程岩体结构﹐在试验中注意考察岩体结构的应力状态﹑变形和破坏过程。

工程地质力学engineeringgeomechanics(21)，又叫岩体工程地质力学，是在工程地质学的理论基础上以及大量的工程实践中发展而来的，它是工程地质学和岩体力学相互渗透、相互融合的结果，是地质研究和力学分析相结合的产物。

地质力学的一些分支学科，如矿田地质力学、石油地质力学、煤田地质力学、工程地质力学以及地震地质力学等，正在逐渐形成中。2100433B

• 前言

• 目录

• 工程地质力学与工程地质力学研究实验室的形成和发展 孙广忠 许兵

• 工程地质构造研究与发展 李兴唐

• 边坡稳定性研究的发展 孙玉科 许兵 李毓瑞 牟会宠

• 地下工程的岩体工程地质力学研究 王思敬 杨志法

• 岩体结构力学效应研究的进展 孙广忠 周瑞光 郭志

• 地应力研究及其进展 姚宝魁

• 岩体工程地质力学模拟实验研究 杜永廉

• 岩体工程地质力学中的数值分析 王思敬

• 岩体声学的应用与发展 吴志勇

• 水工枢纽区岩体特性与稳定性基本研究 许学汉

• 岩体工程地质力学工作的基本内容和程序问题的探讨 徐嘉谟

• 活动断裂宽度的工程地质评价 古迅

• 泥质岩的胶结作用与活化作用 曲永新 徐晓岚 时梦熊 吴芝兰

• 地震条件下二滩水库岸坡稳定性研究 王存玉

• 节理剪切扩容效应与地下洞室稳定分析 丁恩保

• 变形体系与岩体工程地质力学 杨志法 张连弟

• 裂隙岩体的地质力学模型试验研究 余定生 吴玉庚