地质力学模型实验有哪些特点

① 结构模型试验和地质力学模型试验的异同

结构模型实验和地质力学模型实验的异同：

1 . 结构模型实验

①是研究弹性范围内线弹性应力模型，与研究超出弹性范围直至破坏的弹塑性模型试验，根据相似理论在模拟结构原型的模型上进行的力学试验。

②将作用在原型水工建筑上的力学现象，按一定的相似关系缩小，重演到模型上，从模型演示的与原型相似的力学现象中，采用电测技术量测应变和位移，以确定其应力、位移和安全度，再通过相似关系换算到原型，从而与设计成果分析对比，验证设计方案的合理性、计算数据的可靠性。

2 . 地质力学模型实验

①是地力学模型试验门或岩石力学模型试验，用于研究地基本身及其对上部建筑的影响。

②是基于一定的相似原理对某一工程地质构造进行缩尺研究的一种物理模拟方法。

• 地质力学模型实验介绍：

地质力学模型试验又称地力学模型试验门或岩石力学模型试验。

• 地质力学模型实验应用范围：

近代由于生产建设及科学技术的发展越来越多的建筑物需要修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内，如大坝、厂房、隧洞、地下电站、地下油库、矿井等等。这类建筑物的抗沿滑稳定性、基础变形对建筑物结构的影响、地下结构的围岩稳定和衬助压力、岩体高边坡的稳定问题等，都是地质力学模型试验的研究内容。而且，近年来随着试验量测技术的提高，地质力学模型试验中的一些研究课题，已由定性分析阶段进入定量分析阶段。

② 从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面

由于在工程实践中岩石力学涉及地球物理学、施工技术等学科、弹：①岩石是一种复杂的地质介质，也是理论研究的主要依据，尤其是在岩体结构分析的基础上进行，并利用获得的资料验证或修改理论分析结果和设计方案。野外试验和原型观测是在天然条件下：科学实验和理论分析，即不包括明显不连续面的岩石单元）试验和模型试验（主要是地质力学模型试验和大工程模拟试验），等等。理论分析是对岩石的变形、塑性理论和松散介质理论进行研究，因此强调在现场对岩石的性状进行原型观测、野外试验和原型观测（监控）。1960年代以来，还无法为计算提供准确的参数及合适的边界条件，研究工作都须在地质分析，长期以来沿用弹性理论、破坏准则及其在工程上的应用等课题进行探讨，目前使用的理论和方法还不能完全描述自然条件，因此有关学科的研究人员以及工程勘测设计。在这方面。由于岩石力学性质十分复杂。室内试验一般分为岩块（或称岩石材料；③岩石性质十分复杂，所以这些理论的适用范围总是有限的，施工人员的密切合作至关重要，使计算技术的应用受到影响，数值分析方法和大型电子计算机的应用给岩石力学的发展创造了有利条件，各向异性，虽然发展了一些新的理论（如非连续介质理论）、强度。用这种方法和计算设备可以考虑岩石的非均质性、计算技术、实验技术，但都不够成熟，粘，一般应注意以下三个基本问题、塑性、构造地质学；②研究岩石力学的电要目的是解决工程实际问题。对工程实践而言。但是由于当前岩石力学的试验方法较落后。
在研究中。近年来。它们的力学特性，特别是流变性及其对建筑物的影响。科学实验包括室内试验岩石力学的研究方法主要是，应力－应变的非线性和流变性，是岩石力学研究的重要手段，日益受到重视，岩体中的非连续面和软弱夹层往往是控制岩体稳定的主导因素，研究包括有不连续面的岩体的性状

③ 结构模型实验和地质力学模型实验的异同

• 结构模型实验和地质力学模型实验的异同：

1 . 结构模型实验

①是研究弹性范围内线弹性应力模型，与研究超出弹性范围直至破坏的弹塑性模型试验，根据相似理论在模拟结构原型的模型上进行的力学试验。

②将作用在原型水工建筑上的力学现象，按一定的相似关系缩小，重演到模型上，从模型演示的与原型相似的力学现象中，采用电测技术量测应变和位移，以确定其应力、位移和安全度，再通过相似关系换算到原型，从而与设计成果分析对比，验证设计方案的合理性、计算数据的可靠性。

2 .地质力学模型实验

①是地力学模型试验门或岩石力学模型试验，用于研究地基本身及其对上部建筑的影响。

②是基于一定的相似原理对某一工程地质构造进行缩尺研究的一种物理模拟方法。

• 地质力学模型实验介绍：

地质力学模型试验又称地力学模型试验门或岩石力学模型试验。

• 地质力学模型实验应用范围：

近代由于生产建设及科学技术的发展越来越多的建筑物需要修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内，如大坝、厂房、隧洞、地下电站、地下油库、矿井等等。这类建筑物的抗沿滑稳定性、基础变形对建筑物结构的影响、地下结构的围岩稳定和衬助压力、岩体高边坡的稳定问题等，都是地质力学模型试验的研究内容。而且，近年来随着试验量测技术的提高，地质力学模型试验中的一些研究课题，已由定性分析阶段进入定量分析阶段。

④ 地质模型需要研究地质的力学特性和构造盈利特征吗

地质力学模型试验又称地力学模型试验门或岩石力学模型试验。它的主要特点是：模型中应模拟山岩体中的断层、破碎带及软弱带，有时还包括一些主要节理裂隙组，应能体现出岩体为非均匀等向、非弹性及非连续等这些岩石力学特征。同时，模型的几何尺寸、边界条件及作用荷载、模拟岩体的模型材料的容重、强度及变形特性等方面均须满足相似理论。
近代由于生产建设及科学技术的发展越来越多的建筑物需要修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内，如大坝、厂房、隧洞、地下电站、地下油库、矿井等等。这类建筑物的抗沿滑稳定性、基础变形对建筑物结构的影响、地下结构的围岩稳定和衬助压力、岩体高边坡的稳定问题等，都是地质力学模型试验的研究内容。而且，近年来随着试验量测技术的提高，地质力学模型试验中的一些研究课题，已由定性分析阶段进入定量分析阶段。
在模型中用材料的块体组合来模拟多裂隙介质岩体的设想是在1967年举行的第九届国际大坝会议及同年举行的国际岩石力学会议上提出的。其后在意大利的结构模型试验所成功地进行了多项研究拱坝坝肩稳定的小块体地质力学模型试队其巾还包括瑞士、智利、西班牙、日本等国家委托该试验所进行的拱坝坝肩稳定及破坏试验，在南斯拉夫的地质与基础工程学院进行的格兰卡尔沃拱坝的地质力学模型试验规模巨九试验也是十分成功的。
我国在七十年代中用期，有一些科研单位及高等院校亦开展了地质力学模型试验研究。例如：长江水利水电科学研究院于1978年提出了地质力学模型材料试验研究报告，并进行了葛洲坝二江泄水闸等工程的大块体平面地质力学模型试验及三维模型试验。清华大学水利系从1979年开始，除进行模型材料的研究外，还先后完成了国内某大型重力拱坝左坝肩三维小块体地质力学模型试验和该重力拱坝枢纽整体三维小块体地质力学模型试验，研究其坝肩岩体抗滑稳定性，其超载能力与破坏机理以及基础加固措施的实际效果。近些年，清华大学、武汉大学、四川大学、长江科学院等高校和科研院所，先后对国内许多大型水电、交通、能源和地下工程进行了地质力学模型试验，取得了大量的研究成果，地质力学模型试验取得的长足的发展。
分类
地质力学模型试验根据它们的特点可分为下列各种类型：
(1)按模型试验的性质划分：①平面或二维模型试验；②空间或三维模型试验
(2)按模型模拟的详细程度划分：①大块体地质力学模型；②小块体地质力学模型
(3)按模拟的地区或深度划分：①地表岩体模型；②深层岩体模型；
(4)按模型的制作方式划分；①现浇式模型；②预制块体砌筑模型。

⑤ 岩石力学的研究方法

岩石力学的研究方法主要是：科学实验和理论分析。科学实验包括室内试验、野外试验和原型观测（监控）。室内试验一般分为岩块（或称岩石材料，即不包括明显不连续面的岩石单元）试验和模型试验（主要是地质力学模型试验和大工程模拟试验）。野外试验和原型观测是在天然条件下，研究包括有不连续面的岩体的性状，是岩石力学研究的重要手段，也是理论研究的主要依据。理论分析是对岩石的变形、强度、破坏准则及其在工程上的应用等课题进行探讨。在这方面，长期以来沿用弹性理论、塑性理论和松散介质理论进行研究。由于岩石力学性质十分复杂，所以这些理论的适用范围总是有限的。近年来，虽然发展了一些新的理论（如非连续介质理论），但都不够成熟。1960年代以来，数值分析方法和大型电子计算机的应用给岩石力学的发展创造了有利条件。用这种方法和计算设备可以考虑岩石的非均质性，各向异性，应力－应变的非线性和流变性，粘、弹、塑性，等等。但是由于当前岩石力学的试验方法较落后，还无法为计算提供准确的参数及合适的边界条件，使计算技术的应用受到影响。
在研究中，一般应注意以下三个基本问题：①岩石是一种复杂的地质介质，研究工作都须在地质分析，尤其是在岩体结构分析的基础上进行；②研究岩石力学的电要目的是解决工程实际问题，由于在工程实践中岩石力学涉及地球物理学、构造地质学、实验技术、计算技术、施工技术等学科，因此有关学科的研究人员以及工程勘测设计，施工人员的密切合作至关重要；③岩石性质十分复杂，目前使用的理论和方法还不能完全描述自然条件，因此强调在现场对岩石的性状进行原型观测，并利用获得的资料验证或修改理论分析结果和设计方案。对工程实践而言，岩体中的非连续面和软弱夹层往往是控制岩体稳定的主导因素。它们的力学特性，特别是流变性及其对建筑物的影响，日益受到重视。

⑥ 岩石力学的研究方法有哪些，有什么区别

岩石力学的研究方法主要是：科学实验和理论分析。科学实验包括室内试验、野外试验和原型观测（监控）。室内试验一般分为岩块（或称岩石材料，即不包括明显不连续面的岩石单元）试验和模型试验（主要是地质力学模型试验和大工程模拟试验）。野外试验和原型观测是在天然条件下，研究包括有不连续面的岩体的性状，是岩石力学研究的重要手段，也是理论研究的主要依据。理论分析是对岩石的变形、强度、破坏准则及其在工程上的应用等课题进行探讨。在这方面，长期以来沿用弹性理论、塑性理论和松散介质理论进行研究。由于岩石力学性质十分复杂，所以这些理论的适用范围总是有限的。近年来，虽然发展了一些新的理论（如非连续介质理论），但都不够成熟。1960年代以来，数值分析方法和大型电子计算机的应用给岩石力学的发展创造了有利条件。用这种方法和计算设备可以考虑岩石的非均质性，各向异性，应力－应变的非线性和流变性，粘、弹、塑性，等等。但是由于当前岩石力学的试验方法较落后，还无法为计算提供准确的参数及合适的边界条件，使计算技术的应用受到影响。
在研究中，一般应注意以下三个基本问题：①岩石是一种复杂的地质介质，研究工作都须在地质分析，尤其是在岩体结构分析的基础上进行；②研究岩石力学的电要目的是解决工程实际问题，由于在工程实践中岩石力学涉及地球物理学、构造地质学、实验技术、计算技术、施工技术等学科，因此有关学科的研究人员以及工程勘测设计，施工人员的密切合作至关重要；③岩石性质十分复杂，目前使用的理论和方法还不能完全描述自然条件，因此强调在现场对岩石的性状进行原型观测，并利用获得的资料验证或修改理论分析结果和设计方案。对工程实践而言，岩体中的非连续面和软弱夹层往往是控制岩体稳定的主导因素。它们的力学特性，特别是流变性及其对建筑物的影响，日益受到重视。

⑦ 简述岩层控制研究的主要研究方法有几种其特点如何如何配合使用

岩层控制研究方法?
1.数学力学分析方法?
对数学方程作简化和数值离散化?编制程序作数值计算?将计算结果与实验结果比较。天然岩体简化处理?假定条件?均质弹性体、塑性体、弹塑粘性体、松散体、块状结构体等?采用相关的力学理论及有限元、边界元等解析方法?并借助于计算机进行分析计算。常用的方法有?有限差分法、有限元法、有限体积法、边界元法等。大型工程计算软件已成为研究工程问题的有力武器。
数值方法的优点是能计算理论分析方法无法求解的数学方程?比实验方法省时省钱?但毕竟是一种近似解方法?适用范围受数学模型的正确性和计算机的性能所限制 缺点?结果远离实际、定性描述、需要提供有关参数、很难考虑复杂多变的因素。
2.实验室的试验研究方法?
在相似理论的指导下建立模拟实验系统?处理和分析实验数据。采用人工材料代替天然岩体?制成模型后进行可采活动的模拟试验。模拟试验方法实际上是是在某种假定理论指导下进行的?将现场复杂多变的因素简化后在实验室内再现?试验成果达到的正确程度也依赖现场实测资料解释?经过不断反复提高模拟试验技术?使模拟试验更有实际意义。 材料分类?相似材料、光学材料、可粘材料、石腊材料等模拟试验。
力学边界条件?可分为平面应力、平面应变及立体模型和离心模型等模拟试验。 存在问题?模型与现场实际不可能完全相似：模拟试验所得成果?只是定性地反映某个或某几个因素的相对变化关系。
3.现场实际观测方法?
该法是根据地下开采活动引起的矿山压力显现的特征?直接在现场进行观测和记录?利用各种仪器?地表量测支架载荷?岩体变形位移?岩体内应力、岩体力学特性数值大小。并从中可以分析得到地质、生产技术因素与矿山压力显现的经验函数关系?由此解决实际生产技术问题。同时?在汇总大量观测数据与调查资料的基础上?将能总结出矿山压力的普通规律?促进矿山压力理论研究的发展。

⑧ 管道与灾害模型试验的主要类型与原理

管道与地质灾害的模型试验根据试验原理和方法的不同，可分为两类：物理模拟试验和数值模拟试验。下面主要以滑坡灾害为例说明两类模拟试验的试验原理。

5.2.1管道与滑坡作用的物理模拟试验原理

以相似原理为基础，通过采用相似材料、相似几何条件和相似力学条件，建立滑坡的物理模型，对滑坡破坏过程机理进行模型试验，并结合管道在滑坡体中所处的位置，研究滑坡的变形破坏对管道的作用及影响。特别是解决滑坡变形后，不同位移量对管道的影响，以及影响方式和作用特点，为油气管道地质灾害预测预报提供基础理论。

根据相似准则，在通过模型试验进行滑坡的物理过程或力学性质的研究时，物理量的相似主要是指一般几何相似、动力学相似以及运动学相似三类（其中一般几何相似即初等几何学相似，它的物理量量纲通常只取长度单位）。结合物理系统各类相似的特点，三者的地位和意义可以这样加以描述：即任意二系统，如果在几何学、动力学和运动学上都达到了相似，则该二系统的性能相似。其中，几何学相似较易通过人为的努力实现，而运动学相似又是随着几何学相似和动力学相似而得到表现的。因此，三类相似中动力学相似是关键。凡是在几何相似条件下由动力学相似获得的解，理应满足运动学相似。

依据相似理论和模型试验研究的目的，在滑坡模型试验中，主要采用材料的结构及力学（含动力学）特征相似为基本条件，并取滑坡轴线0.5m宽的条带为研究对象，其坡长、坡度及坡形等几何条件基本相似。

由于受试验条件的限制，模型材料与原型物质之问实现完全相似相当困难，试验要求模型所用材料具有高容重、低强度和低弹模的特性。因此，在进行滑坡模型试验研究中，针对原型物质，配制不同配比的试验材料，模拟碎石土和黄土，选出其中物理力学性质参数基本满足相似准则的模型材料。

滑坡体具有不同的结构面组成，在不同的岩体结构类型和不同的应力状态下，滑坡体结构力学效应各不相同，滑坡表现特点也有显著的不同。因此，结构的相似是滑坡模型试验的重要条件。在滑坡模型制作过程中，根据碎石土和黄土滑坡的结构特征，必须按照滑坡原型的岩体结构特点，以达到模型结构与破坏的相似。

试验中相似材料的选配严格遵循相似原则，满足以下5个相似条件：

（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分别表示材料的抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦力和容重；K_r、K₁分别表示容重的几何相似比例；脚标P、m表示原型与模型。

5.2.2管道与滑坡作用的数值模拟试验原理

典型滑坡数值模拟是管道滑坡预测及防治技术研究的基础理论。利用过去的研究成果，结合滑坡灾害对输油气管道作用的特点，选取管道沿线两类典型滑坡—碎石土滑坡和黄土滑坡进行数值模拟研究，建立典型滑坡变形及失稳的地质—力学机理模型，阐明典型滑坡的变形和失稳机理，在此基础上重点分析滑坡在不同变形演化阶段对管道的影响。

通过对典型滑坡进行现场调研，查明典型滑坡的工程地质环境条件、滑坡体范围、规模、特征、坡体内部结构、变形破坏迹象、地下水特征以及管道与滑坡的相互位置关系等的基础上，建立典型滑坡与管道的地质结构模型和变形破坏的概念模型。通过对“概念模型”进行合理地抽象，建立可以作为数值模拟基础的滑坡变形破坏的地质力学模型。根据所建的地质力学模型，采用有限元数值模拟手段，计算典型滑坡现今的应力场和变形场，初步判定滑坡在现今条件下的稳定性状况。同时，根据现场监测资料或地质力学模拟的位移和应力监测资料，进行有限元的反演分析，修正和检验数值模型的有效性。利用修正后的数值模型，分析典型滑坡在不同变形阶段的应力和变形状况，重点分析和评价滑坡在不同变形演化阶段对管道的作用和影响。

⑨ 工程地质学的特点是什么有哪些具体的学习要求

工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。地质学的一个分支。工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害，提出防治不良地质现象的措施，为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用，提供可靠的地质科学依据。研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。地质学方法，即自然历史分析法，是运用地质学理论查明工程地质条件和地质现象的空间分布，分析研究其产生过程和发展趋势，进行定性的判断，它是工程地质研究的基本方法，也是其他研究方法的基础。实验和测试方法，包括为测定岩、土体特性参数的实验、对地应力的量级和方向的测试以及对地质作用随时间延续而发展的监测。计算方法，包括应用统计数学方法对测试数据进行统计分析，利用理论或经验公式对已测得的有关数据，进行计算，以定量地评价工程地质问题。模拟方法，可分为物理模拟（也称工程地质力学模拟）和数值模拟，它们是在通过地质研究深入认识地质原型，查明各种边界条件，以及通过实验研究获得有关参数的基础上，结合建筑物的实际作用，正确地抽象出工程地质模型，利用相似材料或各种数学方法，再现和预测地质作用的发生和发展过程。电子计算机在工程地质学领域中的应用，不仅使过去难以完成的复杂计算成为可能，而且能够对数据资料自动存储、检索和处理，甚至能够将专家们的智慧存储在计算机中，以备咨询和处理疑难问题，即所谓的工程地质专家系统（见数学地质）。