第4讲-地下结构工程地质力学模型试验

地质勘察中的地质力学分析方法地质力学是地质学的一个重要分支，其研究对象是岩石和地层在不同应力条件下的力学性质。

在地质勘察中，地质力学分析方法是评价和预测地质灾害、工程稳定性和岩土工程性质的重要手段。

本文将介绍地质勘察中常用的地质力学分析方法，包括物理力学性质测试、力学参数试验、岩石力学模型及数值模拟等。

一、物理力学性质测试物理力学性质测试是地质力学分析的基础。

通过对野外或实验室采集的岩心、岩样进行物理性质测试，可以获取材料的密度、孔隙度、孔隙水饱和度等参数，进而分析岩石的力学性质。

常用的物理力学性质测试包括岩石密度测试、孔隙度测定和渗透性试验等。

二、力学参数试验在地质力学分析中，力学参数是评价材料力学性质的重要指标。

力学参数试验是通过对岩石样品进行静态或动态试验，获取其强度、弹性模量、抗剪强度等参数的方法。

常用的力学参数试验包括抗压试验、拉伸试验、剪切试验以及岩石弹性模量和泊松比试验等。

三、岩石力学模型岩石力学模型是在地质力学分析中用于描述材料行为的数学模型。

不同类型的岩石和地层在不同的应力条件下表现出不同的力学特性，通过构建适合实际情况的岩石力学模型，可以更准确地分析地质问题。

常用的岩石力学模型有弹性模型、塑性模型和弹塑性模型等。

四、数值模拟数值模拟是地质力学分析中较为复杂和高级的方法之一。

通过建立合适的数值模型，并运用数值方法求解，可以模拟岩土体的力学行为和变形特性，预测其在不同条件下的响应。

常用的数值方法包括有限元法、边界元法和离散元法等。

由于地质力学分析方法的深入和发展，目前已经涌现出许多基于实际情况的改进方法和新的数值模型。

例如，针对岩体断裂和裂纹的分析，提出了岩体断裂力学、岩体组分断裂力学等新的分析方法。

此外，随着计算机技术的快速发展，人工智能算法在地质力学分析中的应用也越来越广泛。

综上所述，地质勘察中的地质力学分析方法是评价和预测地质问题的重要手段。

通过物理力学性质测试、力学参数试验、岩石力学模型及数值模拟等方法，可以更准确地分析地质体的力学性质和行为，为工程设计和地质灾害预防提供科学依据。

浅析地质力学模型试验技术的研究与应用摘要：当前，大型地下洞群所处的地质环境愈加复杂，尤其是在深埋、高地应力条件下，洞群围岩的稳定性状况、破坏形态和破坏机制等问题急需解决，而地质力学模型试验是解决这类问题的主要研究方法。

该文主要分析了模拟材料、组合式模型试验装置、量测技术等问题，并介绍了模型试验的工程应用。

关键词：地质力学模型试验技术工程应用引言地质力学模型试验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法，主要用来研究各种建筑物及其地基、高边坡及地下洞室等结构在外荷载作用下的变形形态、稳定安全度和破坏机理等。

2l世纪是中国工程建设快速发展的世纪，水利、水电、能源、交通等大型工程的开发已成为我国经济建设的重点。

对这些复杂的问题，一方面要借助理论分析、计算机数字模拟方法去研究；另一方面，更多地要借助地质力学模型试验手段来解决。

大量的工程实践证明，地质力学模型试验方法是研究大型岩土工程问题，特别是地下工程问题的一种行之有效的方法。

1 模型材料根据相似理论，模型的几何尺寸、边界条件、荷载及相似材料的容重、强度及变形特性等方面必须与原型相似。

一般根据要研究问题的性质，寻找满足主要参数相似的材料。

例如，对于沿夹层滑动的稳定问题，夹层材料的相似性必须严格满足，而岩体的某些材料参数的相似性可以适当放宽。

目前国内外最常用的是采用石膏、重晶石粉、石英砂等材料配合而成的，具有代表性的是韩伯鲤等研制的msb材料和马芳平等研制的nios相似材料,这2种材料都具有较好的性能,但都具有不足的地方。

酒精易于挥发，干燥时间短，可缩短试验周期；没有任何毒副作用，不会对人体造成伤害：压制成型的砌块易于切割，能满足模型拼装砌筑的工艺要求；容重高、抗压强度和弹性模量低；性能稳定，不生锈，有很高的绝缘性；由于各种材料拌和后未产生化学反应，因此试验后的材料可重复使用，提高了材料的利用率和使用寿命等优点。

2 组合式模型试验装置2.1组合式试验台张强勇等研制的组合式三维模型试验装置，采用分体式设计，其主要由底盘、箱体、加载系统组成(见图1)。

地下结构试验与测试技术总结——孟陆波第一章绪论1.1工程试验的重要意义和目的存于：1．作为设计的依据和信息2．作为施工的指导和控制3．作为运营的安全监视4．作为理论研究的手段要成功地进行一次工程试验，需要条件:①除了有一个完整的、切合实际工程情况的试验计划外，还必须掌握一系列测试技术②同时，工程试验中，需要了解岩土体的物理力学参数，如：容重，弹模、泊松比等③通过仪器、仪表、探头(传感器)来测定参数本身和它们的变化值。

④利用工程试验和测试技求对若干个工程进行研究，从中得出规律性的东西，使理论得到发展。

⑤再用工程试验的方法在以后的工程实践中应用和改进这些已有理论。

1.2研究对象分类：（一）荷载类型根据荷载类型，工程试验可分为工程动态试验和静态试验。

前者主要研究工程结构物在动荷载(例如爆破力、列车振动力、地震力，等等)作用下的力学状态和安全状态；后者主要研究工程结构物在静荷载或缓慢变化荷载(例如岩土压力、地基反力、静水压力、自重力，等等)作用下的力学状态和安全状态。

从试验的角度看，除了加荷的性质不同以外，主要区别仅在于部分测试项目和仪器不同。

（二）工程类型地面工程与地下工程地下工程与地面工程区别：(1)作用体系的区别地面工程一般只与地基相互作用。

因此，除了地基探测和基础设计外，结构可以看成是一个空间自由状态的作用体系；而地下工程则与周围地层有密切的关系，属于二者共同作用的体系。

(2)外荷的区别地面工程所受的外荷一般说来是已知的，明确的；而地下工程，从力学上看，处于与围岩相互作用的体系之中；从地质上，看处于千变万化的地质体之中。

地面工程与地下工程在工程试验测试中以下内容是相同的：(1)外荷的测试，又可称为压力测试。

(2)内力的测试，包括正应力、剪应力、弯矩和扭矩等形式。

(3)位移的测试，包括相对位移、绝对位移等。

本课程的研究对象是地下工程的静态试验和静力测试技术。

1.3一些基本概念在工程试验中遇到的力学量，如压力、应力、位移等，都属于非电量的物理量。

高等土力学Advanced Soil Mechanics§1 土工试验及测试一、土工试验的目的和意义（1）揭示土的一般的或特有的物理力学性质；（2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质；（3）确定理论计算和工程设计参数；（4）验证计算理论的正确性及实用性；（5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。

二、土工试验的分类土工试验包括：①室内试验：如容重试验、含水量试验、直剪试验、无侧限压缩试验等。

②原型测试：平板荷载试验、静力触探、十字板剪切试验等③模型试验（模拟试验）：足尺试验，加筋挡土墙的足尺试验等④原型监测：深基坑开挖工程监测、隧道施工监测、软土上路堤沉降监测等§1.1 室内试验§1.1.1 直剪试验大小是变化的，方向是旋转的。

⑵多环单剪仪单剪仪中，用一系列环形圈代替刚性盒，因而没有明显的应力，应变不均匀，试样内所加的应力被认为是纯剪。

静三轴试验（三轴压缩试验）是测定土的抗剪强度的一种方法。

它通常用3-4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（σ3）下，施加轴向压力，即主应力差（σσ3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。

1-适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。

试验主题词：周围压力；轴向压力；不固结不排水剪；固结不排水剪；固结排水剪。

优点：①可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程；②可以模拟不同工况，进行一些不同应力路径的试验；③可以很好地控制排水条件；④不排水条件下还可以量测试样的超静孔隙水压力。

主要缺点：两个主应力σ2，σ3总是相等。

静三轴试验试样的应力状态§1.1.4 三轴试验为了模拟循环加载情况下土的动力特性，人们在常规静三轴仪基础上，在轴向增加激振系统。

其激振方式有电磁力、气（液）压力、惯性力等。

后来发展可以在轴压和室压两向分别激振。

煤矿急倾斜煤层——地应力学测试方案1 前言1.1 地质力学的基础地位巷道围岩是一个极其复杂的地质体。

与其它工程材料相比,它具有两大特点:其一是岩体内部含有各种各样的不连续面,如节理、裂隙等,这些不连续面的存在显著改变了岩体的强度特征和变形特征,致使岩块与岩体的强度相差悬殊;其二是岩体含有内应力,地应力场的大小和方向都显著影响着围岩的变形和破坏。

因此,一切与围岩有关的工作,如巷道布置、巷道支护设计,特别是锚杆支护设计,都离不开对围岩地质力学特征的充分了解。

地应力是引起采矿及其他各种地下工程变形和破坏的根本作用力。

巷道围岩变形和破坏取决于地应力、围岩性质及支护方式。

地应力的大小和方向对巷道围岩稳定影响极大。

地应力测量是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析,实现地下工程开挖设计科学化的必要前提。

支护设计是锚杆支护中的一项关键技术,对充分发挥锚杆支护的优越性和保证巷道的安全具有十分重要的意义。

如果支护形式和参数选择不合理,就会造成两个极端:其一是支护强度太高,不仅浪费支护材料,而且影响掘进速度;其二是支护强度不够,不能有效控制围岩变形,出现冒顶事故。

为了对采矿工程进行科学合理的开挖设计和施工,就必须对影响工程稳定性的各种因素进行充分调查。

在诸多的影响岩体开挖工程稳定性的因素中,地应力状态是最重要最根本的因素之一。

近几年来,随着煤巷锚杆支护技术的迅速发展,作为该技术中的关键内容之一,巷道围岩地质力学测试也逐步得到重视,测试结果应用于支护设计,显著提高了支护设计的合理性和可靠性。

锚杆支护有多种设计方法,目前,动态信息设计法得到广泛认可与应用。

动态信息法具有两大特点:其一,设计不是一次完成的,而是一个动态过程;其二,设计充分利用每个过程中提供的信息,实时进行信息收集、信息分析与信息反馈。

该设计方法包括五部分:巷道围岩地质力学评估、初始设计、井下监测、信息反馈与修正设计。

其中,巷道围岩地质力学测试与评估是锚杆支护设计的必要基础,包括:①巷道围岩岩性和强度。

中国地质大学智慧树知到“土木工程”《地下建筑结构》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共15题)1.共同变形理论是指弹性地基上的一点外力，不仅引起该点发生沉陷，而且还会引起附近一定范围的地基沉陷。

()A.正确B.错误2.()是把地下墙的内侧凿毛并用剪力块将地下墙与主体结构物连接起来，在结合部位能够承受剪力的结构形式。

A.剪力墙B.复合墙C.框架墙D.筒体墙3.在中硬岩层中，拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体，充分利用岩石的强度，使边墙所受的力大为增加，从而增加边墙的厚度，形成厚拱薄墙结构。

()A.正确B.错误4.地下建筑结构中不确定性因素主要体现在其周围的()的假设，()以及()等。

A.岩土压力B.岩土体C.施工技术D.环境因素5.半衬砌结构，实际上是一个空间结构，但由于其纵向较之其跨度方向大的多，受力特征符合平截面假设，计算时按()应变问题处理。

A.横截面B.平面C.斜面D.曲面6.沉井水下封底混凝土的厚度，应根据抗浮和深度两个条件确定。

()A.正确B.错误7.地层-结构模型原理将衬砌和地层视为整体，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌和地层内力，并据以验算地层稳定性和进行构件截面设计。

()A.正确B.错误8.为防止结构由于混凝收缩，温度和沉降等引起破坏，沿结构纵向，每隔一定距离设置变形缝，变形缝的间距为25m左右。

()A.正确B.错误9.直墙拱形结构拱顶部分按照其轴线形状又可分为：()和抛物线拱。

A.圆拱B.半圆拱C.割圆拱D.对称拱10.荷载结构法原理认为，隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。

()A.正确B.错误11.地下建筑结构技术设计：解决结构的承载力、()等问题，并提供施工时结构各部件的具体细节尺寸及连接大样。

A.刚度B.稳定性C.抗裂性D.抗压性12.沉管结构的基本类型分为：()。

A.混凝土沉管B.钢壳沉管C.钢筋混凝土沉管D.铜壳沉管13.桩(墙)式维护体系一般由()等部分组成。

地质地下模型地质地下模型是指用来描述地球内部结构和各种地质现象的数学模型。

它是地质学研究的基础和工具之一，可以帮助科学家们深入了解地球的内部构造和演化过程，为矿产资源勘探、地质灾害预测等提供依据。

本文详细介绍地质地下模型的基本原理、构建方法以及其在实际应用中的意义。

地质地下模型基本原理地质地下模型的基本原理是根据现有的地质资料和现象，并结合物理学和数学原理，将地球内部的结构和过程用数学方程和模拟方法描述出来。

地质地下模型主要包括地质体模型、地下水模型和地表形态模型等。

地质体模型是用来描述地球内部各个地质体的空间分布和性质，包括岩石层、断层、褶皱等；地下水模型是用来研究地下水的运动和分布规律，包括地下水位、地下水流动速度等；地表形态模型是用来描述地表特征和地形形态，包括山脉、河流、湖泊等。

地质地下模型的构建方法构建地质地下模型需要大量的现场观测和实验数据，以及地质、地球物理、地球化学等多学科的综合应用。

常用的构建方法主要有地质剖面解释、地震资料解释、岩石物性测定等。

地质剖面解释是指通过对地质剖面的观察和解释，根据地貌、岩性、岩石组合等特征，推断地下地质体的空间分布和性质。

地震资料解释是指通过对地震波传播的观测和解释，推断地下地质体的声速、密度等物理特性。

岩石物性测定是指通过采集地下岩石的样品，进行物理化学性质的实验测定，得到岩石的物性参数，如密度、磁化率等。

地质地下模型的应用意义地质地下模型在科学研究和实际应用中具有重要的意义。

首先，地质地下模型可以帮助科学家们深入了解地球的内部结构和演化过程，为地球科学的发展和地质学理论的进一步研究提供依据。

其次，地质地下模型可以为矿产资源勘探提供指导，通过模拟地下地质体的分布，预测矿床的位置和规模，缩小勘探范围，提高勘探效率。

此外，地质地下模型还可以用于地质灾害预测和防治，通过模拟地下水流动和地表形态变化，预测地质灾害的发生概率和范围，提醒人们采取相应的防治措施。

地质勘探中的工程地质模型研究地质勘探是目前全球地质科学最为前沿的研究领域之一，是地球科学应用的一个重要领域。

在勘探过程中，工程地质模型的研究具有重要的作用。

这种模型能够预测地下岩层的结构、性质、堆积模式和变形规律等，这对地质勘探的工程实践和科学研究，特别是地下水资源勘探、煤矿开采、探矿勘探、工程建设等方面，都具有极其重要的意义。

地质勘探中的岩石力学和地下水学等方案是通过对地质分层的地质探测、获取地质性质及地质图等数据，并运用高级工具和技术，建立地下空间三维模型，综合分析各种地质因素的相互作用及其演化过程，制订出合理的地质勘探方案。

工程地质模型是地质勘探的核心和基础。

地下岩石的构造复杂、地质结构多变，对勘探人员在勘探过程中提出了一定的挑战。

为了撑起勘探的基础,建立起科学的模型十分有必要。

工程地质模型，可以对地下的岩层进行精确的模拟，建立出不同的空间分布特征。

与此同时，借助先进的建模技术和计算机计算，还可以快速地模拟、评估地下岩石的稳定性和变形性质，从而为科学研究和工程应用提供了有力支撑。

工程地质模型的制定，需要一定的数学知识和计算工具的支持。

在实际应用中，工程地质模型可以采用三维模型和数值模拟模型两种形式来制定。

三维模型需要对采样或者建立的数据进行处理，通过计算机软件构建，形成可视化、动态的地质勘探模型。

模型的建造需要采用ArcGIS这种地理信息系统、Surfer这种地表图数据软件等等辅助工具。

数值模拟模型则需要对地下岩石的本构模型和固结状态进行解析计算，在此基础上预测岩石在不同形变条件下的稳定性和强度性质。

数值模拟模型可以采用程序设计语言和数值分析计算软件进行建模。

常用的数值模拟软件包括ABAQUS和FLAC2D等。

工程地质模型，尤其是数值模拟型模型，细节的制作是十分重要的。

除了要考虑到模型的鲁棒性和正确性外，还需要结合实地勘探和采样数据来实现模型的校验与验证。

通过实地观测和监测数据的反馈，对模型进行优化、验证和应用，可以极大地提高模型的准确性和实用性。

单井地质力学建模
单井地质力学建模是指对油气田或地热能等勘探过程中的单个井眼进行地质力学模拟和分析。

这种模型通常用于理解井眼周围的地层结构、地质特征，以及在地下注入或提取流体时地层的力学响应。

以下是单井地质力学建模的一般步骤和考虑因素：
1.地层特征描述：
•收集井眼附近的地质数据，包括地层类型、岩石性质、地层分布、裂缝系统等。

这些信息对于后续的力学模拟至关
重要。

2.岩石力学参数确定：
•测定或估算岩石的力学参数，包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。

这些参数是地质力学模型中的基础。

3.地质构造模拟：
•根据地质数据，建立地质构造模型，包括地层的分布、倾角、裂缝系统等。

这有助于理解地下结构对井眼的影响。

4.地质应力场分析：
•计算地下应力场，包括水平、垂直和剪切应力。

这有助于理解地下岩石受到的力学影响。

5.井筒稳定性分析：
•使用地质力学原理，模拟井筒在地层中的稳定性，考虑地层应力、井眼尺寸、井筒材料等因素。

6.流体压裂模拟：
•如果涉及到油气开采或注采过程，模拟流体压裂对地层的影响。

这包括流体对地层的压力、裂缝的形成和扩展等。

7.井壁稳定性分析：
•分析井壁的稳定性，考虑地层应力、井筒尺寸、井壁支护等因素，以确保井眼施工和运营的安全。

8.敏感性分析：
•进行敏感性分析，评估模型对参数变化的响应，以识别模型中的不确定性和改进模型的可靠性。

单井地质力学建模有助于优化井眼设计、改进油气开采方案，并提高地下能源勘探开发的效率。

这需要结合地质力学、岩石力学和流体力学等多学科知识。

地下空间中的工程土力学与力学行为分析地下空间是指人们在地下进行建设和利用的空间，包括地下隧道、地下室、地下仓库等。

在地下空间的建设过程中，土力学和力学行为分析是非常重要的一部分。

本文将从地下空间的土力学特点、土体力学参数的测定、地下空间的力学行为分析等方面进行论述。

地下空间的土力学特点主要包括地下土体的应力状态、变形特性和破坏机理。

首先，地下土体的应力状态与地表土体有所不同，受到地表荷载和地下水压力的影响较大。

地下土体的应力状态可以分为三种情况：一是无侧限应力状态，即土体的主应力方向相等；二是侧限应力状态，即土体的主应力方向不相等；三是复合应力状态，即同时存在无侧限和侧限应力状态。

其次，地下土体的变形特性也与地表土体存在差异，地下土体的变形主要表现为沉降和收敛。

最后，地下土体的破坏机理主要包括剪切破坏和压密破坏。

剪切破坏是指土体在受到剪切力作用下发生破坏，而压密破坏是指土体在受到压力作用下发生破坏。

土体力学参数的测定是进行地下空间力学行为分析的基础。

常用的土体力学参数包括土体的弹性模量、剪切模量、压缩模量和摩擦角等。

弹性模量是指土体在受到外力作用下发生弹性变形的能力，剪切模量是指土体在受到剪切力作用下发生剪切变形的能力，压缩模量是指土体在受到压力作用下发生压缩变形的能力，摩擦角是指土体在受到剪切力作用下发生内摩擦的能力。

这些土体力学参数可以通过室内试验和现场测试等方式进行测定。

室内试验主要包括压缩试验、剪切试验和三轴试验等，而现场测试主要包括静力触探和动力触探等。

地下空间的力学行为分析是指对地下空间的力学特性进行研究和分析，以确定地下空间的稳定性和安全性。

力学行为分析主要包括地下土体的稳定性分析和变形分析。

地下土体的稳定性分析主要是通过计算土体的抗剪强度和稳定系数等参数，判断土体是否能够承受外力的作用而不发生破坏。

地下土体的变形分析主要是通过计算土体的沉降量和收敛量等参数，评估土体在受到外力作用下的变形情况。

大型地下水电站厂房洞群三维地质力学模型试验摘要：本文对拟建的超大型水电站地下厂房洞室群三维地质力学模型试验作了综合介绍，包括采用离散化多主应力面加载和控制系统，解决了复杂三维初始应力场的模拟难题；采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等，解决了三维试验中的隐蔽开挖模拟及内部量测等关键技术问题。

试验结果表明拟建水电站地下厂房洞室群的总体布置、洞型设计、洞室间距是合理的，推荐的支护方案对洞室整体性的加强有明显的作用，对设计方案起到有力的支持和验证作用。

关键词：大型水电站地下厂房洞室群三维地质力学模型试验研究岩体稳定问题通常采用的方法有工程类比法、地质结构分析法、数值模拟仿真分析法和地质力学物理模型试验法等[1，2]。

对于中小型工程，一般只采用前几种方法进行研究，但对于大型或超大型工程，地质力学物理模型试验则是必要的。

模型试验尤其是三维模型试验与数值方法相比有它的弱点，如尺寸效应、试验难度大、费用高。

然而，物理模型则由于是真实的物理实体，在基本满足相似原理的条件下，则更能真实地反映地质构造和工程结构的空间关系，更准确地模拟施工过程和影响。

试验结果能给人以更直观的感觉，使人更容易从全局上把握岩体工程整体力学特征、变形趋势和稳定性特点，以及各洞室或结构之间的相互关系，从而做出相应的判断。

其次，也可以通过物理模型试验，对各种数值分析结果进行一定程度上的验证。

与研究坝体、坝基和坝肩及边坡稳定性的三维地质力学模型试验[3～6]相比，地下洞室群的岩石力学物理模型试验则有很大的差距。

据文献检索，只有少数几个平面模型试验[7～11]和小型三维试验[12]。

这些试验均未模拟洞室的施工过程。

其原因主要是模拟地下洞室施工过程的三维模型试验难度太大，如三维地应力场的模拟原理和技术、洞室群开挖尤其是内部洞室隐蔽开挖技术的实现、内部物理量测量等。

本文作者提出并研制了离散化多主应力面加载和控制系统，成功解决了复杂三维初始应力场模拟的难题；采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等，解决了隐蔽开挖模拟及内部量测等关键问题，完成了水电站复杂洞室群模型试验。

地质力学模型试验的研究现状与发展趋势1．地质力学模型的产生众所周知, 传统的静力学模型试验, 如线弹性结构模型试验, 是研究在线弹性范围内结构的应力与应变状态; 而结构模型破坏试验及结构模型抗滑稳定试验, 则分别研究上部结构物的超载破坏和地基软弱面对上部结构的影响, 为了研究地基与其上部结构相互作用下的结构及地基的破坏机理, 就产生了地质力学模型。

它本质上属于弹塑性结构模型破坏试验。

近代由于生产及科学技术的发展, 愈来愈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、地下洞室等。

这类建筑物抗滑稳定性, 地下结构的围岩稳定,基础变形对建筑物结构的影响等,都是地质力学模型所研究的对象。

地质力学模型主要研究模拟岩体的断层, 破碎带、软弱夹层等不连续构造对结构的应力分布和变形状态的影响及岩体稳定和工程安全问题它着重研究结构超出弹性范围以外的性能, 故仅考虑一次加荷效应; 它不仅限于已知荷载条件下的某一状态, 更重要的是研究在渐增荷载作用下直至破坏的整个变化过程,这就是地质力学模型与其它模型的区别所在。

值得指出的是, 随着试验量测技术的发展, 地质力学模型试验中的一些研究课题, 已由定性阶段进入定量阶段。

地质力学模型出现在六十年代, 意大利结构模型试验所成功的进行了多项地质力学模型试验;目前在国际上南斯拉夫、葡萄牙等国家也在广泛开展这方面的试验研究工作。

我国在七十年代中后期,有一些科研单位及高等院校相继开展了这方面的研究工作。

目前国内进行地质力学模型试验研究较深入的有: 长科院、清华大学、水科院等。

2．地质力学模型的设计原则和原理2.1 设计原则在坝工实践中所遇到的岩体是一些各向异性和非连续性介质，有断层、裂隙、破碎带、软弱夹层等不连续构造。

在进行地质力学模型设计中应能反映出岩体的非均匀性、非弹性及非连续、多裂隙体的这些岩石特征。

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容重、强度及变形特性等均应满足相似理论的要求。

地下结构试验与测试技术总结——孟陆波第一章绪论1.1工程试验的重要意义和目的存于：1．作为设计的依据和信息2．作为施工的指导和控制3．作为运营的安全监视4．作为理论研究的手段要成功地进行一次工程试验，需要条件:①除了有一个完整的、切合实际工程情况的试验计划外，还必须掌握一系列测试技术②同时，工程试验中，需要了解岩土体的物理力学参数，如：容重，弹模、泊松比等③通过仪器、仪表、探头(传感器)来测定参数本身和它们的变化值。

④利用工程试验和测试技求对若干个工程进行研究，从中得出规律性的东西，使理论得到发展。

⑤再用工程试验的方法在以后的工程实践中应用和改进这些已有理论。

1.2研究对象分类：（一）荷载类型根据荷载类型，工程试验可分为工程动态试验和静态试验。

前者主要研究工程结构物在动荷载(例如爆破力、列车振动力、地震力，等等)作用下的力学状态和安全状态；后者主要研究工程结构物在静荷载或缓慢变化荷载(例如岩土压力、地基反力、静水压力、自重力，等等)作用下的力学状态和安全状态。

从试验的角度看，除了加荷的性质不同以外，主要区别仅在于部分测试项目和仪器不同。

（二）工程类型地面工程与地下工程地下工程与地面工程区别：(1)作用体系的区别地面工程一般只与地基相互作用。

因此，除了地基探测和基础设计外，结构可以看成是一个空间自由状态的作用体系；而地下工程则与周围地层有密切的关系，属于二者共同作用的体系。

(2)外荷的区别地面工程所受的外荷一般说来是已知的，明确的；而地下工程，从力学上看，处于与围岩相互作用的体系之中；从地质上，看处于千变万化的地质体之中。

地面工程与地下工程在工程试验测试中以下内容是相同的：(1)外荷的测试，又可称为压力测试。

(2)内力的测试，包括正应力、剪应力、弯矩和扭矩等形式。

(3)位移的测试，包括相对位移、绝对位移等。

本课程的研究对象是地下工程的静态试验和静力测试技术。

1.3一些基本概念在工程试验中遇到的力学量，如压力、应力、位移等，都属于非电量的物理量。