水利部岩土工程重点实验室
河海大学岩土工程实验室为水利部重点实验室,其前身为土力学实验室,1998年和2000年分别通过了国家技术监督局组织审查的计量论证。
实验室面积1000多平方米,仪器设备价值近1000万元,除拥有常规的土及岩石的物理力学性质参数检测试验仪器外,拥有各种国际国内一流的大型、精密试验仪器设备,包括:全自动多功能动静扭剪三轴仪、非饱和土三轴仪、大型应力路径三轴仪、真三轴仪、岩石力学试验系统、电子万能拉力试验机、意大利研制的测斜仪、土体微观结构测试系统、地下水同位数示踪仪器、声波仪、智能堤坝隐患探测仪等。其它仪器还有振动三轴仪、共振柱三轴仪、静动单剪仪、高压三轴仪、100吨压力试验机、蠕变三轴仪等。
实验室每年承担全校土木、水利类本专科生的土力学试验、研究生的专门土工试验任务,以及岩土工程专业的硕士、博士研究生的论文试验任务。除此之外,实验室每年还承担大量横向及纵向课题的常规、非常规土工试验任务。能进行《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)和《公路土工试验规程》(JTJ051-93)中的全部试验项目,此外,还能进行以下几类试验项目:
(1)土工合成材料试验:能进行土工合成材料的抗拉、顶破、抗撕裂等强度检测;
(2)复杂应力路径下饱和土、非饱和土的变形、强度特性试验,K0固结的三轴剪切试验,真三轴试验,空心扭剪三轴试验;
(3)土体动力特性试验:利用全自动多功能动静扭剪三轴仪、共振柱三轴仪和振动三轴仪可进行宽应变范围(0.001%-10%)内土体的动力变形、强度及液化特性试验;
(4)粗粒土的强度及变形特性试验;
(5)岩石及混凝土的三轴压缩、单轴抗拉、抗剪的变形及强度特性试验;
(6)土体微观结构测试、堤坝隐患探测;
(7)大比尺模型试验:利用大型模型槽、中型动力模型槽等能进行动、静力的模型试验;
(8)现场试验和测试:利用声波仪、中型静力触探车、智能静态应变仪、频率计、水准仪、经纬仪等设备能进行各类现场动静测试与试验。
1、主要内容:
研究岩石力学基本特性及本构关系,岩石强度变形理论,岩体概化地质模型,高坝坝基及高边坡岩体工程问题,地下洞室围岩稳定性评价和加固理论方法,环境岩石力学及应用等。
(1)岩体本构关系:提出岩体粘弹粘塑本构模型反演理论,提出裂隙岩体损伤断裂模型,发展考虑各向异性和流变的饱和非饱和岩体渗流破坏力学本构模型,承担国家基金及法国国家科研中心基金。
(2)高坝坝基及地下洞室稳定性评价和加固理论:较早(70年代)将非线性有限元法应用于岩石力学稳定性分析。对软夹层岩基以及岩体渗流与应力相互耦合问题提出非线性计算方法,对三峡、小浪底等大型水利水电工程高坝坝基及地下洞室进行研究。“高坝坝基岩体稳定性评价及可利用岩体质量的研究”曾获国家科技进步一等奖。
(3)岩体高边坡变形及稳定性理论:以长江三峡工程高边坡工程,龙滩水电站高边坡工程等为对象,开展高陡边坡地质模型、稳定性评价、数值物理模拟、加固技术及反馈设计等的全方位研究。提出非均质非线性各向异性岩石破坏准则,边坡工程稳定性的广角度分析理论和准则,复杂边坡极限状态分析方法,岩体稳定分析的界面单元法,裂隙岩体渗流场与应力场的耦合理论,边坡工程反馈设计神经网络分析理论及方法等。“天生桥二级水电站岩质高边坡稳定分析与治理研究”曾获国家科技进步二等奖。
2、主要特色
(1)坚持岩石力学理论的原始创新,特别在岩石本构模型及基本特性方面有所突破;
(2)研究工作以地质为基础,以环境为导向,与国际奥地利学派的结合密切;
(3)紧密结合工程实际,在三峡工程、小浪底,水布垭、溪落渡、向家坝、小湾、龙滩等大型工程中应用。
(4) 曾出版国内最早的高校“岩石力学”教材,并获1997年国家级教学成果二等奖,已形成人才培养体系。
(5) 国际合作活跃,与法国里尔科技大学合作组建“中法国际环境岩土力学研究中心”,开展环境岩石力学的理论创新研究。
3、可能取得的突破
在环境岩石力学理论,信息技术应用,饱和非饱和岩石破坏力学,不连续岩石力学数值模拟理论和方法等领域处于学科前沿,研究基础好。在岩石力学与工程结合方面有可能取得重大突破,特别是在重大水电工程,西部大开发中岩体工程,南水北调西线工程复杂地质环境下的岩石力学问题等。