滑坡模型试验相似理论与应用：边界条件与材料模拟

"这篇文档是上海交通大学博士后罗先启的学位论文，研究主题为滑坡模型试验理论及其应用，探讨了滑坡模型试验的相似理论、边界条件模拟、材料选择与评价，以及非线性变形和时间相似性等问题。论文还介绍了开发的滑坡物理模型试验系统，用于研究三峡库区滑坡的形成机制和响应。" 在滑坡模型试验中，有几个关键的相似性原则和挑战需要考虑： 1. 材料性质非线性相似：滑坡模型试验中的材料通常是非线性的，具有塑性特征。为了确保模型的几何变形过程相似，需要满足C=l的完全相似要求。然而，对于非线性段，这通常是不可能实现的。因此，模型的破坏强度需要满足相似性要求。 2. 非弹性变形的时间相似性：滑坡物理模型试验中，时间因素是个难点，因为涉及蠕变、粘滞性等随时间变化的现象，以及环境条件如库水位和降雨量的变化。为了模拟这些时间效应，E. Fumagali建议进行长时间压缩加载，但实际操作中往往只能考虑环境条件的时间因素，导致模型预测存在误差。 3. 软弱面的模拟：滑坡模型中的软弱面是关键因素，通常使用固定滑面或相似材料构成滑动带。研究指出，滑动面的厚度对稳定性有显著影响，采用滑石粉等材料可以模拟滑带并保持试验过程中材料性质的稳定。 4. 边界条件的模拟：模型试验的边界约束也至关重要，因为它可能直接影响试验结果。通过测定土体与边壁的摩擦系数，可以为边界约束处理提供参考。 罗先启的研究不仅深入探讨了这些理论问题，还开发了一套滑坡物理模型试验系统，该系统能够模拟水库蓄水和大气降雨的影响，并包含了高精度的自动化测试组件。此外，他还提出了模糊评判理论，用于优化滑坡模型试验的相似材料选择，提高了材料配置的效率和准确性。 总体而言，滑坡模型试验已经从定性到定量阶段发展，取得了许多理论和实践成果。然而，如何更好地将模型试验结果应用于实际工程仍然是一个需要持续研究的课题。论文的后续章节详细阐述了滑坡物理模型试验的畸变修正方法、大型模型实验系统的构建，以及相似材料的研制与评价，这些都是滑坡动力学研究的重要组成部分。