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高拱坝地质力学模型试验方法与应用

高拱坝地质力学模型试验方法与应用

作者:崔京浩
出版社:中国水利水电出版社出版时间:2008-03-01
开本: 32开 页数: 209
本类榜单:工业技术销量榜
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高拱坝地质力学模型试验方法与应用 版权信息

高拱坝地质力学模型试验方法与应用 节选


    国务院学位委员会在学科简介中为土木工程所下的定义是:
“土木工程(Civil Engineering)是建造各类工程设施的科学技术
的统称。它既指工程建设的对象,即建造在地上、地下、水中的
各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设
计、施工、保养、维修等专业技术”。土木工程是一个专业覆盖
面极广的一级学科。
    英语中“Civil”一词的意义是民间的和民用的。“Civil En—
gineering”一词*初是对应于军事工程(Military Engineering)
而诞生的,它是指除了服务于战争设施以外的一切为了生活和生
产所需要的民用工程设施的总称,后来这个界定就不那么明确
了。按照学科划分,地下防护工程、航天发射塔架等设施也都属
于土木工程的范畴。
    土木工程是国家的基础产业和支柱产业,是开发和吸纳我国
劳动力资源的一个重要平台,由于它投人大、带动的行业多,对
国民经济的消长具有举足轻重的作用。改革开放后,我国国民经
济持续高涨,土建行业的贡献率达到1/3;近年来,我国固定资产
的投入接近甚至超过GDP总量的50%,其中绝大多数都与土建行
业有关。随着城市化的发展,这一趋势还将继续呈现增长的势头。
    相对于机械工程等传统学科而言,土木工程诞生得更早,其
发展及演变历史更为古老。同时,它又是一个生命力极强的学
科,它强大的生命力源于人类生活乃至生存对它的依赖,甚至可
以毫不夸张地说,只要有人类存在,土木工程就有着强大的社会
需求和广阔的发展空间。
    随着技术的进步和时代的发展,土木工程不断注入新鲜血
液,呈现出勃勃生机。其中工程材料的变革和力学理论的发展起
 着*为重要的推动作用。现代土木工程早已不是传统意义上的砖
瓦灰砂石,而是由新理论、新技术、新材料、新工艺、新方法武
装起来的为众多领域和行业不可或缺的大型综合性学科,一个古
老而又年轻的学科。
    综上所述,土木工程是一个历史悠久、生命力强、投入巨
大、对国民经济具有拉动作用、专业覆盖面和行业涉及面极广的
一级学科和大型综合性产业,为它编写一套集新颖性、实用性和
科学性为一体的“简明系列专辑”,既是社会的召唤和需求,也
是我们的责任和义务。
    清华大学土木工程系是清华大学建校后成立*早的科系之
一,历史悠久,实力也比较雄厚,有较强的社会影响和较广泛的
社会联系,组编一套“简明土木工程系列专辑”,既是应尽的责
任也是一份贡献,但面对土木工程这样一个覆盖面极广的一级学
科,我们组编实际起两个作用:其一是组织工作,组织广大兄弟
院校及设计施工部门的专家和学者们编写;其二是保证质量的作
用,我们有一个较为完善的专家库,必要时请专家审阅、定稿。
    简明土木工程系列专辑包括以下几层含义:简明,就是避免
不必要的理论证明和繁琐的公式推导,采用简洁明快的表述方法,
图文并茂,深入浅出,浅显易懂;系列,指不是一本书而是一套
书,这套书力争囊括土木工程涵盖的各个次级学科和专业;专辑,
就是以某个特定内容编辑成册的图书,每本书的内容可以是某种
结构的分析与计算,某个设计施工方法,一种安装工艺流程,某
种监测判定手段,一个特定的行业标准,等等,均可独立成册。
    这套丛书不称其为“手册”而命名为“系列专辑”,原因之
一是一些特定专题不易用手册的方法编写;原因之二是传统的手
册往往“大而全”,书厚且涉及的技术领域多,而任何一个工程
技术人员在某一个阶段所从事的具体工作又是针对性很强的,将
几个专业甚至一个项目的某个阶段集中在一本“大而全”的手册
势必造成携带、查阅上的不方便,加之图书的成本过高,编写机
构臃肿,组织协调困难,出书及再版周期过长,以致很难反映现
 代技术飞速发展、标准规范规程更新速度太快的现实。考虑到这
些弊端,这套系列专辑采用小开本,在选题上尽量划分得细一
些,视专业、行业、工种甚至流程的不同,能独立成册的绝不合
二为一,每本书原则上只讨论一个专题,根据专题的性质和特点
有的书名仍冠以“手册”两字。
    这套系列专辑的编写严格贯彻“新颖性、实用性、科学性”
三大原则。
    新颖性,就是充分反映有关新标准、新规程、新规范、新理
论、新技术、新材料、新工艺、新方法,老的、过时的、已退出
市场的一律不要。体现强劲的时代风貌。
    实用性,就是避免不必要的说理和冗长的论述,尽可能从实
用的角度用简洁的语言以及数据、表格、曲线图形来表述;深入
浅出,让人一看就懂,一懂能用;不是手册,胜似手册。
    科学性,就是编写内容均有出处,参考文献除国家标准、行
业标准、地方标准必须列出以外,尚包括引用的论文、专著、手
册及教科书。
    这套系列专辑的读者对象是比较宽泛的,它包括大专院校师
生,土木工程领域的管理、设计、施工人员,以及具有一定阅读
能力的建筑工人。它既可作为土建技术人员随身携带及时查阅的
手册,又可选作大专院校、高职高专的教材及专题性教辅材料。
   
   
    2005年10月于清华园
 前言
  当前,在水工设计中为什么还需要做结构模型试验?不是已
经有了高速、高精度的数值模拟技术吗?这是当前工程设计中遇
到的迫切需要回答的。然而,清华大学水利系脆性结构实验室的
成长发展过程,可以清晰地说明这个问题。
    1956年,当时的苏联专家高尔竞柯来到清华大学,建议成
立水工结构实验室,目的在于研究坝工结构的应力与稳定,这在
当时的中国来说还是**次。水工结构实验室建成后,首先给广
东流溪河做了拱坝试验,主要是研究大坝的水力特性,到1958
年“大跃进”时期,实验室又先后开展了轻石浆混凝土材料拱坝
模型试验和陈村拱坝结构模型试验,目的在于研究大坝的应力分
布规律。
    20世纪60年代后,清华大学承担了密云水库和青石岭水库
的设计。青石岭拱坝坝高125m,地基复杂,当时这成为了设计
人员无法计算的难题,清华大学水利系针对此提出了模型试验方
法,自此翻开了关于模拟复杂地基上修建拱坝的研究新篇章,并
派人到意大利Bergmo ISMES学习,开始了地质力学模型试验。
    “文化大革命”后,1978年面临高坝上马,实验室先后与当
时的西北勘测设计研究院和成都勘测设计研究院协作,开始了龙
羊峡重力拱坝、李家峡拱坝及二滩高拱坝的整体稳定和基础处理
研究,从多方面研究大坝和地基的稳定。此后,我国高拱坝建设
一般都需要进行稳定模型试验,要回答稳定安全度和地基处理的
合理性,而这些即使应用高精度大规模计算也是难以奏效的。例
如,当前世界的高拱坝英古里坝、锦屏一级坝、溪洛渡坝和小湾
坝等都做了地质力学模型试验,以回答工程设计中的问题。
    多年来,清华大学水利系的老师们从无到有,从试验技术理
 论到实践,进行了艰苦的探索,并对材料试验理论、材料相似理
论和数据量测理论等进行了摸索创新,为我国的高坝建设做出了
贡献。其试验的成果《高坝水工结构模型试验》曾获得国家科技
进步奖二等奖,主要成果也被编入我国水利行业标准《混凝土拱
坝设计规范》(SL282—2003)和电力行业标准《混凝土拱坝设
计规范》(DL/T5436—2006)。
    40多年来,在张光斗先生指导下,参加试验工作的主要有
陈兴华、周维垣、杨若琼、王宙、杨强、沈大利、林鹏、刘耀儒
等人,他们为试验付出了血汗!配合试验工作的还有剡公瑞、强
天驰、赵吉东、黄岩松、刘元高、陈欣等人,以及中国水电顾问
集团所属的多个勘测设计研究院的大力支持,在此一并致谢!
    本书是在前人相关研究基础上,对我们试验工作的粗浅总
结,40多年来工作很难用这么短的篇幅进行描述,详细试验成
果可参考相关文献和生产报告,大量深入细致的总结尚有待今后
同仁们的努力。
    本书的出版希望能激发同行的兴趣,推动我国的高坝地质力
学模型试验研究的进一步发展。时间紧迫,书中疏漏之处在所难
免,敬请读者批评指正。
    作者
    2007年10月于清华园



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