随着我国国民经济的快速发展，西南、西北等地区的水利水电建设取得了蓬勃发展。一大批高拱坝，例如溪洛渡（285.5m）、小湾（292.5m）、锦屏（305m）、大岗山（210m）等已经接近完工，另外一些高拱坝，例如白鹤滩（287m）、松塔（313m）、马吉（290m）等处于设计之中。这些高拱坝无一例外都处在河谷陡峻、高地应力的复杂地形地质赋存环境中，对高拱坝工程的安全有着巨大的影响。

高拱坝的安全性主要受大坝基岩控制，坝肩稳定是其安全的核心问题。伴随着岩石力学理论和计算技术的发展，拱坝设计水平得到了很大的发展。稳定分析和加固设计也取得了很大的进展。但是由于高拱坝赋存的地质环境的复杂性，传统的理论解析方法难以处理岩体的非线性特征，飞速发展的数值模拟技术在岩体裂隙模拟及破坏仿真方面，也具有自身的局限性。而地质力学模型试验，以其直观、形象和岩体模拟的真实性成为高拱坝整体作用机理、破坏分析和加固设计的重要手段。尤其是对于我国的300m级高拱坝，更需要通过地质力学模型试验，深入研究其破坏模式，对其进行有针对性的加固设计，以保证大坝的安全可靠运行。

清华大学水利系水工结构实验室在1956年开始进行拱坝的地质力学模型试验研究，是国内最早开展拱坝地质力学模型试验的单位。先后完成了青石岭、龙羊峡、李家峡、东风、紧水滩、二滩、铜头、拉西瓦、大岗山、锦屏一级、溪洛渡、小湾、白鹤滩等高拱坝的地质力学模型试验研究，为这些高拱坝的稳定分析和加固设计提供了科学依据。相关加固设计建议也已经成功应用到工程实践中。地质力学模型试验的相关创新性研究成果也获得了国家科技进步二等奖。同时，也编入了我国的水利行业标准《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），以及2011年修订的《水工设计手册》（第5卷混凝土坝）中。

本书共分10章。第1章为绪论，介绍了高拱坝地质力学模型试验及发展现状；第2章介绍了地质力学模型试验的理论基础——相似理论；第3章介绍了地质力学模型试验相似材料的研制及模型加工技术的开发，重点阐述了能较好同时模拟岩体结构变形和强度特点的小块体砌筑技术；第4章针对模型试验装置和加载系统，阐述了模型试验台和多点伺服加载设备的研制；第5章阐述了数据采集和破坏监测，介绍了小尺寸、低成本的内部位移计和外部位移计的研制；第6章介绍了基于地质力学模型试验的高拱坝稳定评价理论，提出了整体稳定性的评价指标，并分析了拱坝位移分布与整体稳定性的关系；第7~10章分别介绍了溪洛渡、大岗山、白鹤滩和小湾等4个典型高拱坝的地质模型试验情况，其中第7章重点阐述了溪洛渡拱坝的破坏模式及内在成因；第8章重点介绍了大岗山拱坝的加固效果评价；第9章重点介绍了白鹤滩这一典型不对称高拱坝的模型试验及与数值模拟的对比研究；第10章介绍了坝体内部存在裂缝的高拱坝的地质力学模型试验情况。

本书的研究成果和出版得到国家自然科学基金面上项目、水沙科学与水利水电工程国家重点实验室科研项目、教育部新世纪优秀人才支持计划的资助，作者在此深表谢意！

本书是清华大学水利系水工结构实验室近十年在地质力学模型试验方面的理论研究和工程实践的总结，包含了试验技术和高拱坝稳定分析理论方面的研究成果。参加本书研究工作的还有沈大利、张泷、何柱、程立、武哲书、潘元炜、常强、邓检强、吕庆超、宋子亨、吕征、林聪、官福海、王峻、李波、崔智雄、冷旷代等。本书的研究成果也得到了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和帮助，在此一并致谢！

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和欠妥之处，敬请读者批评指正。

作者

2015年12月于清华园