地質力學模型實驗有哪些特點

① 結構模型試驗和地質力學模型試驗的異同

結構模型實驗和地質力學模型實驗的異同：

1 . 結構模型實驗

①是研究彈性范圍內線彈性應力模型，與研究超出彈性范圍直至破壞的彈塑性模型試驗，根據相似理論在模擬結構原型的模型上進行的力學試驗。

②將作用在原型水工建築上的力學現象，按一定的相似關系縮小，重演到模型上，從模型演示的與原型相似的力學現象中，採用電測技術量測應變和位移，以確定其應力、位移和安全度，再通過相似關系換算到原型，從而與設計成果分析對比，驗證設計方案的合理性、計算數據的可靠性。

2 . 地質力學模型實驗

①是地力學模型試驗門或岩石力學模型試驗，用於研究地基本身及其對上部建築的影響。

②是基於一定的相似原理對某一工程地質構造進行縮尺研究的一種物理模擬方法。

• 地質力學模型實驗介紹：

地質力學模型試驗又稱地力學模型試驗門或岩石力學模型試驗。

• 地質力學模型實驗應用范圍：

近代由於生產建設及科學技術的發展越來越多的建築物需要修建在具有復雜地質構造的岩基上或岩體內，如大壩、廠房、隧洞、地下電站、地下油庫、礦井等等。這類建築物的抗沿滑穩定性、基礎變形對建築物結構的影響、地下結構的圍岩穩定和襯助壓力、岩體高邊坡的穩定問題等，都是地質力學模型試驗的研究內容。而且，近年來隨著試驗量測技術的提高，地質力學模型試驗中的一些研究課題，已由定性分析階段進入定量分析階段。

② 從工程的觀點看，岩體力學的研究內容有哪幾個方面

由於在工程實踐中岩石力學涉及地球物理學、施工技術等學科、彈：①岩石是一種復雜的地質介質，也是理論研究的主要依據，尤其是在岩體結構分析的基礎上進行，並利用獲得的資料驗證或修改理論分析結果和設計方案。野外試驗和原型觀測是在天然條件下：科學實驗和理論分析，即不包括明顯不連續面的岩石單元）試驗和模型試驗（主要是地質力學模型試驗和大工程模擬試驗），等等。理論分析是對岩石的變形、塑性理論和鬆散介質理論進行研究，因此強調在現場對岩石的性狀進行原型觀測、野外試驗和原型觀測（監控）。1960年代以來，還無法為計算提供准確的參數及合適的邊界條件，研究工作都須在地質分析，長期以來沿用彈性理論、破壞准則及其在工程上的應用等課題進行探討，目前使用的理論和方法還不能完全描述自然條件，因此有關學科的研究人員以及工程勘測設計。在這方面。由於岩石力學性質十分復雜。室內試驗一般分為岩塊（或稱岩石材料；③岩石性質十分復雜，所以這些理論的適用范圍總是有限的，施工人員的密切合作至關重要，使計算技術的應用受到影響，數值分析方法和大型電子計算機的應用給岩石力學的發展創造了有利條件，各向異性，雖然發展了一些新的理論（如非連續介質理論）、強度。用這種方法和計算設備可以考慮岩石的非均質性、計算技術、實驗技術，但都不夠成熟，粘，一般應注意以下三個基本問題、塑性、構造地質學；②研究岩石力學的電要目的是解決工程實際問題。對工程實踐而言。但是由於當前岩石力學的試驗方法較落後。
在研究中。近年來。它們的力學特性，特別是流變性及其對建築物的影響。科學實驗包括室內試驗岩石力學的研究方法主要是，應力－應變的非線性和流變性，是岩石力學研究的重要手段，日益受到重視，岩體中的非連續面和軟弱夾層往往是控制岩體穩定的主導因素，研究包括有不連續面的岩體的性狀

③ 結構模型實驗和地質力學模型實驗的異同

• 結構模型實驗和地質力學模型實驗的異同：

1 . 結構模型實驗

①是研究彈性范圍內線彈性應力模型，與研究超出彈性范圍直至破壞的彈塑性模型試驗，根據相似理論在模擬結構原型的模型上進行的力學試驗。

②將作用在原型水工建築上的力學現象，按一定的相似關系縮小，重演到模型上，從模型演示的與原型相似的力學現象中，採用電測技術量測應變和位移，以確定其應力、位移和安全度，再通過相似關系換算到原型，從而與設計成果分析對比，驗證設計方案的合理性、計算數據的可靠性。

2 .地質力學模型實驗

①是地力學模型試驗門或岩石力學模型試驗，用於研究地基本身及其對上部建築的影響。

②是基於一定的相似原理對某一工程地質構造進行縮尺研究的一種物理模擬方法。

• 地質力學模型實驗介紹：

地質力學模型試驗又稱地力學模型試驗門或岩石力學模型試驗。

• 地質力學模型實驗應用范圍：

近代由於生產建設及科學技術的發展越來越多的建築物需要修建在具有復雜地質構造的岩基上或岩體內，如大壩、廠房、隧洞、地下電站、地下油庫、礦井等等。這類建築物的抗沿滑穩定性、基礎變形對建築物結構的影響、地下結構的圍岩穩定和襯助壓力、岩體高邊坡的穩定問題等，都是地質力學模型試驗的研究內容。而且，近年來隨著試驗量測技術的提高，地質力學模型試驗中的一些研究課題，已由定性分析階段進入定量分析階段。

④ 地質模型需要研究地質的力學特性和構造盈利特徵嗎

地質力學模型試驗又稱地力學模型試驗門或岩石力學模型試驗。它的主要特點是：模型中應模擬山岩體中的斷層、破碎帶及軟弱帶，有時還包括一些主要節理裂隙組，應能體現出岩體為非均勻等向、非彈性及非連續等這些岩石力學特徵。同時，模型的幾何尺寸、邊界條件及作用荷載、模擬岩體的模型材料的容重、強度及變形特性等方面均須滿足相似理論。
近代由於生產建設及科學技術的發展越來越多的建築物需要修建在具有復雜地質構造的岩基上或岩體內，如大壩、廠房、隧洞、地下電站、地下油庫、礦井等等。這類建築物的抗沿滑穩定性、基礎變形對建築物結構的影響、地下結構的圍岩穩定和襯助壓力、岩體高邊坡的穩定問題等，都是地質力學模型試驗的研究內容。而且，近年來隨著試驗量測技術的提高，地質力學模型試驗中的一些研究課題，已由定性分析階段進入定量分析階段。
在模型中用材料的塊體組合來模擬多裂隙介質岩體的設想是在1967年舉行的第九屆國際大壩會議及同年舉行的國際岩石力學會議上提出的。其後在義大利的結構模型試驗所成功地進行了多項研究拱壩壩肩穩定的小塊體地質力學模型試隊其巾還包括瑞士、智利、西班牙、日本等國家委託該試驗所進行的拱壩壩肩穩定及破壞試驗，在南斯拉夫的地質與基礎工程學院進行的格蘭卡爾沃拱壩的地質力學模型試驗規模巨九試驗也是十分成功的。
我國在七十年代中用期，有一些科研單位及高等院校亦開展了地質力學模型試驗研究。例如：長江水利水電科學研究院於1978年提出了地質力學模型材料試驗研究報告，並進行了葛洲壩二江泄水閘等工程的大塊體平面地質力學模型試驗及三維模型試驗。清華大學水利系從1979年開始，除進行模型材料的研究外，還先後完成了國內某大型重力拱壩左壩肩三維小塊體地質力學模型試驗和該重力拱壩樞紐整體三維小塊體地質力學模型試驗，研究其壩肩岩體抗滑穩定性，其超載能力與破壞機理以及基礎加固措施的實際效果。近些年，清華大學、武漢大學、四川大學、長江科學院等高校和科研院所，先後對國內許多大型水電、交通、能源和地下工程進行了地質力學模型試驗，取得了大量的研究成果，地質力學模型試驗取得的長足的發展。
分類
地質力學模型試驗根據它們的特點可分為下列各種類型：
(1)按模型試驗的性質劃分：①平面或二維模型試驗；②空間或三維模型試驗
(2)按模型模擬的詳細程度劃分：①大塊體地質力學模型；②小塊體地質力學模型
(3)按模擬的地區或深度劃分：①地表岩體模型；②深層岩體模型；
(4)按模型的製作方式劃分；①現澆式模型；②預制塊體砌築模型。

⑤ 岩石力學的研究方法

岩石力學的研究方法主要是：科學實驗和理論分析。科學實驗包括室內試驗、野外試驗和原型觀測（監控）。室內試驗一般分為岩塊（或稱岩石材料，即不包括明顯不連續面的岩石單元）試驗和模型試驗（主要是地質力學模型試驗和大工程模擬試驗）。野外試驗和原型觀測是在天然條件下，研究包括有不連續面的岩體的性狀，是岩石力學研究的重要手段，也是理論研究的主要依據。理論分析是對岩石的變形、強度、破壞准則及其在工程上的應用等課題進行探討。在這方面，長期以來沿用彈性理論、塑性理論和鬆散介質理論進行研究。由於岩石力學性質十分復雜，所以這些理論的適用范圍總是有限的。近年來，雖然發展了一些新的理論（如非連續介質理論），但都不夠成熟。1960年代以來，數值分析方法和大型電子計算機的應用給岩石力學的發展創造了有利條件。用這種方法和計算設備可以考慮岩石的非均質性，各向異性，應力－應變的非線性和流變性，粘、彈、塑性，等等。但是由於當前岩石力學的試驗方法較落後，還無法為計算提供准確的參數及合適的邊界條件，使計算技術的應用受到影響。
在研究中，一般應注意以下三個基本問題：①岩石是一種復雜的地質介質，研究工作都須在地質分析，尤其是在岩體結構分析的基礎上進行；②研究岩石力學的電要目的是解決工程實際問題，由於在工程實踐中岩石力學涉及地球物理學、構造地質學、實驗技術、計算技術、施工技術等學科，因此有關學科的研究人員以及工程勘測設計，施工人員的密切合作至關重要；③岩石性質十分復雜，目前使用的理論和方法還不能完全描述自然條件，因此強調在現場對岩石的性狀進行原型觀測，並利用獲得的資料驗證或修改理論分析結果和設計方案。對工程實踐而言，岩體中的非連續面和軟弱夾層往往是控制岩體穩定的主導因素。它們的力學特性，特別是流變性及其對建築物的影響，日益受到重視。

⑥ 岩石力學的研究方法有哪些，有什麼區別

岩石力學的研究方法主要是：科學實驗和理論分析。科學實驗包括室內試驗、野外試驗和原型觀測（監控）。室內試驗一般分為岩塊（或稱岩石材料，即不包括明顯不連續面的岩石單元）試驗和模型試驗（主要是地質力學模型試驗和大工程模擬試驗）。野外試驗和原型觀測是在天然條件下，研究包括有不連續面的岩體的性狀，是岩石力學研究的重要手段，也是理論研究的主要依據。理論分析是對岩石的變形、強度、破壞准則及其在工程上的應用等課題進行探討。在這方面，長期以來沿用彈性理論、塑性理論和鬆散介質理論進行研究。由於岩石力學性質十分復雜，所以這些理論的適用范圍總是有限的。近年來，雖然發展了一些新的理論（如非連續介質理論），但都不夠成熟。1960年代以來，數值分析方法和大型電子計算機的應用給岩石力學的發展創造了有利條件。用這種方法和計算設備可以考慮岩石的非均質性，各向異性，應力－應變的非線性和流變性，粘、彈、塑性，等等。但是由於當前岩石力學的試驗方法較落後，還無法為計算提供准確的參數及合適的邊界條件，使計算技術的應用受到影響。
在研究中，一般應注意以下三個基本問題：①岩石是一種復雜的地質介質，研究工作都須在地質分析，尤其是在岩體結構分析的基礎上進行；②研究岩石力學的電要目的是解決工程實際問題，由於在工程實踐中岩石力學涉及地球物理學、構造地質學、實驗技術、計算技術、施工技術等學科，因此有關學科的研究人員以及工程勘測設計，施工人員的密切合作至關重要；③岩石性質十分復雜，目前使用的理論和方法還不能完全描述自然條件，因此強調在現場對岩石的性狀進行原型觀測，並利用獲得的資料驗證或修改理論分析結果和設計方案。對工程實踐而言，岩體中的非連續面和軟弱夾層往往是控制岩體穩定的主導因素。它們的力學特性，特別是流變性及其對建築物的影響，日益受到重視。

⑦ 簡述岩層控制研究的主要研究方法有幾種其特點如何如何配合使用

岩層控制研究方法?
1.數學力學分析方法?
對數學方程作簡化和數值離散化?編製程序作數值計算?將計算結果與實驗結果比較。天然岩體簡化處理?假定條件?均質彈性體、塑性體、彈塑粘性體、鬆散體、塊狀結構體等?採用相關的力學理論及有限元、邊界元等解析方法?並藉助於計算機進行分析計算。常用的方法有?有限差分法、有限元法、有限體積法、邊界元法等。大型工程計算軟體已成為研究工程問題的有力武器。
數值方法的優點是能計算理論分析方法無法求解的數學方程?比實驗方法省時省錢?但畢竟是一種近似解方法?適用范圍受數學模型的正確性和計算機的性能所限制 缺點?結果遠離實際、定性描述、需要提供有關參數、很難考慮復雜多變的因素。
2.實驗室的試驗研究方法?
在相似理論的指導下建立模擬實驗系統?處理和分析實驗數據。採用人工材料代替天然岩體?製成模型後進行可采活動的模擬試驗。模擬試驗方法實際上是是在某種假定理論指導下進行的?將現場復雜多變的因素簡化後在實驗室內再現?試驗成果達到的正確程度也依賴現場實測資料解釋?經過不斷反復提高模擬試驗技術?使模擬試驗更有實際意義。 材料分類?相似材料、光學材料、可粘材料、石臘材料等模擬試驗。
力學邊界條件?可分為平面應力、平面應變及立體模型和離心模型等模擬試驗。 存在問題?模型與現場實際不可能完全相似：模擬試驗所得成果?只是定性地反映某個或某幾個因素的相對變化關系。
3.現場實際觀測方法?
該法是根據地下開采活動引起的礦山壓力顯現的特徵?直接在現場進行觀測和記錄?利用各種儀器?地表量測支架載荷?岩體變形位移?岩體內應力、岩體力學特性數值大小。並從中可以分析得到地質、生產技術因素與礦山壓力顯現的經驗函數關系?由此解決實際生產技術問題。同時?在匯總大量觀測數據與調查資料的基礎上?將能總結出礦山壓力的普通規律?促進礦山壓力理論研究的發展。

⑧ 管道與災害模型試驗的主要類型與原理

管道與地質災害的模型試驗根據試驗原理和方法的不同，可分為兩類：物理模擬試驗和數值模擬試驗。下面主要以滑坡災害為例說明兩類模擬試驗的試驗原理。

5.2.1管道與滑坡作用的物理模擬試驗原理

以相似原理為基礎，通過採用相似材料、相似幾何條件和相似力學條件，建立滑坡的物理模型，對滑坡破壞過程機理進行模型試驗，並結合管道在滑坡體中所處的位置，研究滑坡的變形破壞對管道的作用及影響。特別是解決滑坡變形後，不同位移量對管道的影響，以及影響方式和作用特點，為油氣管道地質災害預測預報提供基礎理論。

根據相似准則，在通過模型試驗進行滑坡的物理過程或力學性質的研究時，物理量的相似主要是指一般幾何相似、動力學相似以及運動學相似三類（其中一般幾何相似即初等幾何學相似，它的物理量量綱通常只取長度單位）。結合物理系統各類相似的特點，三者的地位和意義可以這樣加以描述：即任意二系統，如果在幾何學、動力學和運動學上都達到了相似，則該二系統的性能相似。其中，幾何學相似較易通過人為的努力實現，而運動學相似又是隨著幾何學相似和動力學相似而得到表現的。因此，三類相似中動力學相似是關鍵。凡是在幾何相似條件下由動力學相似獲得的解，理應滿足運動學相似。

依據相似理論和模型試驗研究的目的，在滑坡模型試驗中，主要採用材料的結構及力學（含動力學）特徵相似為基本條件，並取滑坡軸線0.5m寬的條帶為研究對象，其坡長、坡度及坡形等幾何條件基本相似。

由於受試驗條件的限制，模型材料與原型物質之問實現完全相似相當困難，試驗要求模型所用材料具有高容重、低強度和低彈模的特性。因此，在進行滑坡模型試驗研究中，針對原型物質，配製不同配比的試驗材料，模擬碎石土和黃土，選出其中物理力學性質參數基本滿足相似准則的模型材料。

滑坡體具有不同的結構面組成，在不同的岩體結構類型和不同的應力狀態下，滑坡體結構力學效應各不相同，滑坡表現特點也有顯著的不同。因此，結構的相似是滑坡模型試驗的重要條件。在滑坡模型製作過程中，根據碎石土和黃土滑坡的結構特徵，必須按照滑坡原型的岩體結構特點，以達到模型結構與破壞的相似。

試驗中相似材料的選配嚴格遵循相似原則，滿足以下5個相似條件：

（1）（Rc）m=Kp.K₁·（Rc）p;

（2）（Rt）m=Kw·K₁·（Rt）p;

（3）Cm=K_γ·K₁·C_p;

（4）ym=K_γ·γp;

（5）φm＝φp。

式中：Rc、Rt、C、φ、γ分別表示材料的抗壓強度、抗拉強度、內聚力、內摩擦力和容重；K_r、K₁分別表示容重的幾何相似比例；腳標P、m表示原型與模型。

5.2.2管道與滑坡作用的數值模擬試驗原理

典型滑坡數值模擬是管道滑坡預測及防治技術研究的基礎理論。利用過去的研究成果，結合滑坡災害對輸油氣管道作用的特點，選取管道沿線兩類典型滑坡—碎石土滑坡和黃土滑坡進行數值模擬研究，建立典型滑坡變形及失穩的地質—力學機理模型，闡明典型滑坡的變形和失穩機理，在此基礎上重點分析滑坡在不同變形演化階段對管道的影響。

通過對典型滑坡進行現場調研，查明典型滑坡的工程地質環境條件、滑坡體范圍、規模、特徵、坡體內部結構、變形破壞跡象、地下水特徵以及管道與滑坡的相互位置關系等的基礎上，建立典型滑坡與管道的地質結構模型和變形破壞的概念模型。通過對「概念模型」進行合理地抽象，建立可以作為數值模擬基礎的滑坡變形破壞的地質力學模型。根據所建的地質力學模型，採用有限元數值模擬手段，計算典型滑坡現今的應力場和變形場，初步判定滑坡在現今條件下的穩定性狀況。同時，根據現場監測資料或地質力學模擬的位移和應力監測資料，進行有限元的反演分析，修正和檢驗數值模型的有效性。利用修正後的數值模型，分析典型滑坡在不同變形階段的應力和變形狀況，重點分析和評價滑坡在不同變形演化階段對管道的作用和影響。

⑨ 工程地質學的特點是什麼有哪些具體的學習要求

工程地質學是研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的學科。地質學的一個分支。工程地質學的研究目的在於查明建設地區或建築場地的工程地質條件，分析、預測和評價可能存在和發生的工程地質問題及其對建築物和地質環境的影響和危害，提出防治不良地質現象的措施，為保證工程建設的合理規劃以及建築物的正確設計、順利施工和正常使用，提供可靠的地質科學依據。研究方法包括地質學方法、實驗和測試方法、計算方法和模擬方法。地質學方法，即自然歷史分析法，是運用地質學理論查明工程地質條件和地質現象的空間分布，分析研究其產生過程和發展趨勢，進行定性的判斷，它是工程地質研究的基本方法，也是其他研究方法的基礎。實驗和測試方法，包括為測定岩、土體特性參數的實驗、對地應力的量級和方向的測試以及對地質作用隨時間延續而發展的監測。計算方法，包括應用統計數學方法對測試數據進行統計分析，利用理論或經驗公式對已測得的有關數據，進行計算，以定量地評價工程地質問題。模擬方法，可分為物理模擬（也稱工程地質力學模擬）和數值模擬，它們是在通過地質研究深入認識地質原型，查明各種邊界條件，以及通過實驗研究獲得有關參數的基礎上，結合建築物的實際作用，正確地抽象出工程地質模型，利用相似材料或各種數學方法，再現和預測地質作用的發生和發展過程。電子計算機在工程地質學領域中的應用，不僅使過去難以完成的復雜計算成為可能，而且能夠對數據資料自動存儲、檢索和處理，甚至能夠將專家們的智慧存儲在計算機中，以備咨詢和處理疑難問題，即所謂的工程地質專家系統（見數學地質）。