FAST岩土工程模型实验简介
岩土工程原位测试之波速测试
第5章 波速试验 章
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第5章 内 章
5.1 试验设备和方法 5.2 基本测试原理 5.3 试验成果的整理分析 5.4 试验成果的应用 讨 论
容
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5.1 试验设备和方法
5.1.1 试验设备 试验设备一般包含激振系统、信号接收系统（传感器） 试验设备一般包含激振系统、 信号接收系统（传感器 ）和信 号处理系统。 号处理系统。 测试方法不同，使用的仪器设备也各不相同。 测试方法不同，使用的仪器设备也各不相同。 5.1.2 测试方法 由于土中的纵波速度受到含水量的影响， 由于土中的纵波速度受到含水量的影响， 不能真实地反映土 的动力特性，故通常测试土中的剪切波速， 的动力特性 ，故通常测试土中的剪切波速，测试的方法有单孔法 （检层法）、跨孔法以及面波法（瑞利波法）等。 检层法） 跨孔法以及面波法（瑞利波法）
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激振控 制器
记录仪
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跨孔法的测试场地宜平坦，测试孔宜布置在一条直线上。 跨孔法的测试场地宜平坦，测试孔宜布置在一条直线上。测试 孔的间距在土层中宜取2~5m， 在岩层中宜取 ， 在岩层中宜取8~15m； 测试时 ， 应 孔的间距在土层中宜取 ； 测试时， 根据工程情况及地质分层，沿深度方向每隔 布置一个测点。 根据工程情况及地质分层，沿深度方向每隔1~2m布置一个测点。 布置一个测点 钻孔时应注意保持井孔垂直，并宜用泥浆护壁或下套管， 钻孔时应注意保持井孔垂直，并宜用泥浆护壁或下套管，套管 壁与孔壁应紧密接触。测试时， 壁与孔壁应紧密接触。测试时，振源与接收孔内的传感器应设置在 同一水平面。 同一水平面。 现场测试方法： 现场测试方法： （1）当振源采用剪切波锤时，宜采用一次成孔法； ）当振源采用剪切波锤时，宜采用一次成孔法； （2）当振源采用标准贯入试验装置时，宜采用分段测试法。 ）当振源采用标准贯入试验装置时，宜采用分段测试法。 当测试深度大于15m时，必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜 时 当测试深度大于 方位的测试；测点间距不应大于 。 方位的测试；测点间距不应大于1m。 当采用一次成孔法测试时，测试工作结束后， 当采用一次成孔法测试时，测试工作结束后，应选择部分测点 作重复观测，其数量不应少于测点总数的 作重复观测，其数量不应少于测点总数的10%；也可采用振源孔和 ； 接收孔互换的方法进行复测。 接收孔互换的方法进行复测。
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性一、本文概述随着全球气候变化和人为活动的加剧，地震等自然灾害对人类社会和自然环境的影响日益显著。
边坡作为地壳表面的一种常见地貌形态，其稳定性对于防止地质灾害、保护人民生命财产安全具有重要意义。
FLAC3D作为一款广泛应用于岩土工程领域的数值模拟软件，其强大的三维有限差分计算能力使得它成为分析边坡地震稳定性的重要工具。
本文旨在利用FLAC3D软件，针对某一具体边坡进行地震稳定性分析，探讨其在不同地震动作用下的响应特征，以期为边坡工程的设计、施工和维护提供理论支持和决策依据。
本文首先将对FLAC3D软件的基本原理和计算方法进行简要介绍，阐述其在边坡稳定性分析中的适用性。
接着，结合某一具体边坡的实际情况，建立相应的数值模型，并设定不同等级的地震动作为输入条件。
通过数值模拟，分析边坡在地震作用下的变形、应力分布以及破坏模式，探究边坡的稳定性变化规律。
本文还将讨论不同影响因素，如边坡几何形态、材料性质、地震动强度等对边坡稳定性的影响，以期全面评估边坡的地震稳定性。
通过本文的研究，旨在深入了解FLAC3D在边坡地震稳定性分析中的应用，为边坡工程的安全设计和有效管理提供科学依据。
也为类似工程问题的研究提供参考和借鉴。
二、FLAC3D软件介绍FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）是一款由Itasca公司开发的专门用于模拟岩土工程问题的三维显式有限差分程序。
该程序基于拉格朗日描述，能够模拟岩土体在复杂应力路径下的变形和流动行为。
由于其强大的计算能力和灵活的建模方式，FLAC3D在岩土工程领域得到了广泛的应用。
FLAC3D的核心优势在于其能够模拟岩土体的弹塑性行为、大变形、流动和破坏过程。
程序内置了多种本构模型，如Mohr-Coulomb 模型、Drucker-Prager模型等，这些模型能够准确描述岩土体的应力-应变关系。
邓肯张本构模型在FLAC3D中的开发与实现
邓肯张本构模型在FLAC3D中的开发与实现一、本文概述随着计算机技术的不断发展和数值模拟方法的日益成熟，岩土工程领域的数值模拟分析已成为研究岩土工程问题的重要手段。
邓肯张本构模型（Duncan-Chang Constitutive Model）作为一种能够描述岩土材料非线性、弹塑性行为的本构模型，在岩土工程领域具有广泛的应用。
然而，在岩土工程数值模拟软件FLAC3D中，邓肯张本构模型并未直接内置，因此需要对其进行开发与实现。
本文旨在探讨邓肯张本构模型在FLAC3D中的开发与实现过程。
将介绍邓肯张本构模型的基本原理和特点，包括其应力-应变关系、屈服准则、硬化法则等。
然后，将详细阐述如何在FLAC3D中通过用户自定义本构模型（User-Defined Constitutive Model）接口实现邓肯张本构模型，包括模型的初始化、应力更新、应变更新等关键步骤。
还将讨论邓肯张本构模型在FLAC3D中的数值实现方法，如如何设置模型参数、如何处理模型的非线性问题等。
通过本文的研究，旨在为FLAC3D用户提供一种在岩土工程数值模拟中应用邓肯张本构模型的有效方法，也为其他岩土工程数值模拟软件的本构模型开发与实现提供借鉴和参考。
本文的研究成果将有助于提高岩土工程数值模拟的准确性和可靠性，推动岩土工程领域的数值模拟研究向更高水平发展。
二、邓肯张本构模型基本理论邓肯张本构模型（Duncan-Chang Model）是一种广泛使用的岩土工程材料本构模型，主要用于描述土的应力-应变关系。
该模型基于土的弹塑性理论，能够模拟土的非线性、弹塑性和剪胀性等行为。
邓肯张本构模型的基本假设包括土的应力-应变关系是非线性的，土的应力路径对其后续行为有影响，以及土的体积变化与其应力状态有关。
模型的核心在于其应力-应变关系的数学描述，其中包括弹性部分和塑性部分。
在弹性部分，邓肯张模型采用了切线弹性模量来描述土的弹性行为，这个模量随着应力的变化而变化，体现了土的非线性弹性特性。
岩土工程施工实践案例(3篇)
第1篇一、项目背景随着我国城市化进程的加快，城市轨道交通建设成为缓解城市交通拥堵、提高城市综合承载能力的重要手段。
某城市地铁项目作为该市交通发展的重要工程，于2018年正式开工建设。
本案例以该城市地铁隧道施工为例，探讨岩土工程施工的实践。
二、工程概况该城市地铁隧道全长约15公里，穿越多个地质单元，主要包括粉土、砂土、砾石层等。
隧道断面为单洞双线，净空尺寸为7.8m×6.8m，埋深约15-25米。
施工过程中，需克服复杂地质条件、大跨度隧道施工、地下水控制等难题。
三、施工技术措施1. 隧道开挖采用新奥法原理，采用全断面开挖，开挖断面采用台阶法开挖，台阶高度为 1.5m。
在开挖过程中，严格控制爆破震动，确保周边建筑物及地下管线安全。
2. 支护结构隧道支护结构采用钢拱架、喷射混凝土、钢筋网、锚杆等组合支护体系。
钢拱架间距为1.5m，喷射混凝土厚度为25cm，钢筋网间距为20cm×20cm，锚杆长度为4m，间距为1.5m×1.5m。
3. 地下水控制隧道施工过程中，地下水控制采用降水、排水、堵水等措施。
降水采用深井降水，排水采用排水沟、集水井、排水泵等设备。
堵水采用化学注浆、冻结法等手段。
4. 施工监测施工过程中，对隧道围岩、支护结构、地下水、周边环境等进行实时监测。
监测内容包括：地表沉降、隧道内应力、围岩位移、地下水水位等。
四、施工难点及应对措施1. 复杂地质条件针对复杂地质条件，采用地质雷达、地震波反射法等物探手段，提前查明地质情况，优化施工方案。
2. 大跨度隧道施工大跨度隧道施工过程中，加强隧道支护结构设计，严格控制爆破震动，确保施工安全。
3. 地下水控制针对地下水问题，采用多种措施，如降水、排水、堵水等，确保隧道施工顺利进行。
五、施工效果通过以上施工技术措施，该城市地铁隧道施工取得了良好的效果。
隧道施工过程中，未发生重大安全事故，周边建筑物及地下管线安全，隧道质量达到设计要求。
岩土塑性力学剑桥模型
图 6 - 1 6 表 示 土 样 在 单 剪 时 的 变 形 情 况 。 土 样 高 为 H ， 水 平 截 面 积 为 A . 剪 切 变 形 后 ， 水 平 位 移 为 d u ， 竖 向 位 移 为 d v， 如 图 6 - 1 6
中 所 示 。 在 剪 切 变 形 过 程 中 ， 正 应 力 ’ 和 剪 应 力 所 做 的 功 等 于 - ’ 。假 设 由 于 摩 擦 所 产 生 的 能 量 消 耗 与 摩 擦 系
间中。正常固结土应力路径都在Roscoe面上，超固结状态用位于该面下面的点表示，在该面以上是不可能有点来表示
应力状态的。Roscoe面成为一个边界，在该面的面上或以下是可能的状态，在该面以上是不可能的状态， Roscoe面
称为状态边界面。超固结上样的应力路径在土样破坏时到达Hvorslev面，在土样破坏后应变增大时趋向临界状态。
有关，为了适用更一般的情况，采用等效的符号改写式6.3.17，得
(6.3.18)
式中负号是由于一 代表膨胀引起，这也是剑桥模型的假设之一 。
将 式 6 . 3 . 1 8 代 入 式 6 . 3 . 1 2 ， 并 考 虑 = 0 ， 得
(6.3.19)
结 合 式 6 . 3 . 9 ， 式 6 . 3 .1 0 ， 式 6 . 3 . 1 5 和 式 6 . 3 . 1 9 ， 得 到 能 量 方 程
6.3剑桥模型
正常固结粘土的排水与不排水应力路径
超固结土样排水和不排水三轴实验破坏状态
各向等压加 载 与卸 载 试 验
超固结比对不 排 水 应 力路 径 的 影 响
6.3.3 完全的状态边界面
在p'，q，v空间中，正常固结和超固结土样的应力路径不能超过 Roscoe面和Hvorslev面，处在这两个面包围的空
FAST课程设计
FAST课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解FAST（500米口径球面射电望远镜）的基本构造、工作原理及其在天文学研究中的应用。
2. 学生能够掌握射电望远镜与光学望远镜的区别，并了解射电天文学的基本概念。
3. 学生能够描述FAST在探索宇宙、搜寻脉冲星等方面的科学意义。
技能目标：1. 学生通过小组合作，能运用所学知识设计一个简单的射电望远镜模型，提升动手实践能力。
2. 学生能够运用网络资源、图表等工具，分析FAST的相关数据，提高信息处理和分析能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过了解我国在射电望远镜领域的重大成就，培养民族自豪感和对科学的热爱。
2. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养合作精神，增强团队意识。
3. 学生通过探索宇宙的奥秘，激发好奇心和求知欲，培养探索精神。
课程性质：本课程属于科学探究类课程，注重理论知识与实践操作相结合。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础和动手能力，对未知事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究、积极思考，提高学生的实践能力。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，全面提升学生的综合素质。
通过具体的学习成果评估，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. 引入新课：通过展示FAST的图片和视频资料，激发学生对射电望远镜的兴趣，为新课学习做好铺垫。
2. 射电望远镜基本概念：讲解射电望远镜的构造、工作原理，引导学生了解射电天文学的基本知识。
- 教材章节：第五章“天文学的观测工具”第一节“射电望远镜”- 内容：射电望远镜的原理、构造、分类及应用。
3. FAST介绍：详细讲解FAST的构造、特点、科学意义和应用领域。
- 教材章节：第五章“天文学的观测工具”第二节“我国射电望远镜的发展——FAST”- 内容：FAST的构造、技术创新、探索目标等。
4. 实践活动：分组进行射电望远镜模型的设计与制作，培养学生动手实践能力。
- 教材章节：第五章“天文学的观测工具”实践活动“制作简易射电望远镜”- 内容：设计思路、制作步骤、模型展示。
岩土工程土常规试验内容
岩土工程土常规试验内容岩土工程是研究土的性质和特性，并通过实验方法进行分析和评估的工程学科。
土的常规试验是岩土工程中常用的实验之一，主要用于确定土的物理性质、力学性质和水文性质等参数。
本文将介绍岩土工程土常规试验内容，包括土的取样、干密度与含水量试验、颗粒分析试验、液塑限度试验、压缩性试验、剪切强度试验等。
一、土的取样土的取样是进行岩土工程试验的第一步。
合理的取样方法和取样位置是保证试验结果准确可靠的重要保证。
一般来说，土的取样可以分为表层土取样和深层土取样两种情况。
1. 表层土取样：表层土取样一般是通过人工开挖或者钻孔等方法获取。
首先需要确定取样的位置和取样深度，然后使用土工锹、铁锹等工具将土样小心地取出，放入干净的容器中。
为了保证取样的代表性，应尽量避免受到表层植被的影响。
2. 深层土取样：深层土取样一般需要使用钻孔设备进行。
先选择合适的钻孔方法和设备，然后在试验现场进行钻孔作业。
完成钻孔后，使用取样器将土样取出，放入容器中。
深层土样的取样过程相对较为复杂，需要专业的钻孔人员进行操作。
二、干密度与含水量试验干密度与含水量试验是岩土工程中常用的试验之一，用于确定土的干密度和含水量。
试验过程包括取样、干燥和称重等步骤。
1. 取样：从野外取样点取得土样后，需要立即进行试验，以避免土样含水量的变化。
根据试验要求，在室内使用土工锹将取样的土样均匀放入干净的容器中。
2. 干燥：将容器中的土样放入干燥箱或其他设备中进行干燥。
干燥温度一般为105℃，干燥时间根据土样的含水量和质量决定。
待土样重量稳定后，即可确定土样的干重。
3. 计算：根据试验数据计算土样的干密度和含水量。
干密度的计算公式为：干密度 = 干重 / (干体积 + 含水量)。
含水量的计算公式为：含水量 = (湿重 - 干重) / 干重。
三、颗粒分析试验颗粒分析试验是岩土工程中常用的试验之一，用于确定土的颗粒级配曲线。
试验过程包括取样、筛分和称重等步骤。
岩石动三轴试验原理
岩石动三轴试验原理岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的常用实验方法。
它通过对岩石样品施加不同的应力和应变条件，来模拟岩石在地质环境下的受力状态，以获得岩石的力学参数和变形特性。
试验装置主要由三轴压力机、应变仪和数据采集系统组成。
岩石样品通常为圆柱形，通过夹持装置固定在试验装置上。
在试验过程中，通过施加不同的压力和变形条件，可以模拟不同的地质条件，例如地下深部、岩体表面等。
岩石动三轴试验主要包括三个步骤：预应力、加载和卸载。
首先，通过施加预应力，使岩石样品达到一定的初始应力状态。
然后，根据设计要求，施加加载，即施加垂直于样品轴向的压力，使样品发生变形。
最后，进行卸载，即减小样品的应力，使其恢复到初始状态。
在试验过程中，通过应变仪测量岩石样品的应变值，并通过数据采集系统记录下加载和卸载的应力和应变数据。
根据这些数据，可以计算出岩石样品的力学参数，例如弹性模量、抗压强度、剪切强度等。
岩石动三轴试验原理基于岩石在地质条件下的受力特性。
岩石具有各向异性，即其力学性质在不同方向上具有差异。
因此，在试验过程中，需要对样品施加三个不同方向的应力，以模拟真实的受力状态。
这三个方向包括轴向（z方向）、径向（x、y方向）和周向（θ方向）。
在进行岩石动三轴试验时，需要考虑以下几个关键因素。
首先是样品的准备。
样品的几何形状和尺寸应符合试验要求，并且需要保证样品的质量和完整性。
其次是加载速率。
加载速率应适当选择，以保证试验结果的准确性和可靠性。
此外，还需要考虑试验的温度和湿度条件，以及岩石的孔隙率和饱和度等因素。
岩石动三轴试验可以用于研究不同类型的岩石，例如花岗岩、砂岩、页岩等。
通过分析试验结果，可以了解岩石的力学性质和变形特性，为地质工程和岩土工程提供重要的参考依据。
此外，岩石动三轴试验还可以用于研究岩石的破坏机理和断裂特征，对于预测地质灾害和开展地下工程具有重要意义。
岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的重要方法。
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FAST岩土工程模型实验简介朱彦1，唐韬1 ，王馨语2（1. 贵州省建筑工程勘察院，贵州 贵阳，550003；2.贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳，550003）摘要：FAST台址区广泛分布大量岩堆，如何解决台址开挖过程中岩堆的稳定性，是关系到FAST工程安全稳定运营和台址开挖投资控制的关键。
我们在岩堆现场调查的基础上，通过岩土工程模型试验，探索验证喀斯特洼地岩堆的特有性质，并对不同支挡方式的稳定性和工作性能进行实验和分析，为FAST台址区岩堆的治理设计提供依据。
关键词：FAST；岩堆；验证；模型实验0 前言FAST射电天文望远镜拟采用我国科学家独创的设计和我国贵州南部的喀斯特洼地的独特地形条件进行建设，台址位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村大窝凼，为典型的喀斯特洼地。
该洼地现堆积有大量岩堆（见图1），厚度大、稳定性差，如何解决FAST台址开挖过程中岩堆的稳定性，是关系到FAST安全稳定运营和台址开挖投资控制的关键。
我们在岩堆现场调查的基础上，采用岩土工程模型实验的方法，探索和验证洼地岩堆特有的性质，并对不同支挡方式的稳定性和工作性能进行实验和分析，为岩堆的治理设计提供依据。
图1 FAST台址区典型岩堆照片1 实验目的和内容1.1 实验目的验证“类谷仓效应”、“自锁效应”和FAST开挖支护结构的稳定性，确定支护结构的工作性能。
1.2 实验内容1、岩堆稳定趋势分析（“类谷仓效应”）实验2、支挡工作效应模拟实验3、完整性壳体结构在FAST洼地工作效应实验4、完整性结构支护开挖方案实验2 实验原理本实验是根据相似理论，用适当的比例(1:1000)和相似材料制成与原型几何相似的实验对象，在模型上施加相似力系(或称比例荷载)，使模型受力后重演原型结构的实际工作，最后按照相似理论由模型实验结果推算实际结构的工作。
本实验的设计正好能够满足几何相似、力学相似和材料相似的要求，即相当于真实结构的一种缩影。
该模型实验中，用塑料帆布和瓦楞纸来模拟洼地基岩界面。
由于洼地岩堆分为两层，在此实验中，用一定量的方解石来模拟上一层的松散岩堆，下部一层用体积比例为15：4：3的方解石、标准砂和石膏混合来模拟密实岩堆。
图2 FAST实验模型剖面示意图及洼地地形平面图3 实验材料台架（1.0×1.0×1.0m)一个、有机玻璃圆筒（d=1.0m,h=0.4m）一个、塑料帆布一张、普通白纸若干张、硬纸板若干、标准砂、石膏、方解石、三合板（中心有一直径0.08m的圆孔）一张、铝合金材料若干（截面0.03×0.03和截面0.02×0.02m）、铁钉、铁丝、吸管、钳子、剪刀、小铁铲、塑料盆等。
4 实验方法根据勘察剖面图，选取12个环形对称剖面（如图2），将硬纸板按一定长度比例裁剪成与洼地表面形态相似的剖面，然后按照对应的方向组接成近似连续表面形态，其形态控制着整个洼地的表面形态。
再将瓦楞纸均匀地铺在帆布之上，组成岩堆与下部基岩的接触面（如图3）。
图3 FAST模型实验基座、骨架结构图实际密实岩堆厚度为2-60m，松散岩堆为0-10m，在模型设计中，由于较难满足岩堆厚度变化条件，因此在模型设计厚度分别取为4cm和2cm。
根据密实和松散岩堆的厚度值，将准备好的模拟岩堆材料按厚度变化堆于模拟基岩的表面（如图4）。
图4 FAST模型实验地表形状模型5 FAST岩土工程模型实验5.1岩堆稳定趋势（“类谷仓效应”）分析实验5.1.1 实验目的FAST岩堆的具有岩溶洼地的特殊性，与一般意义的岩堆不一样，在重力作用下，受洼地地形控制，有侧向约束，形成一个整体的闭合圈（如图5），具有类谷仓现象。
通过模型来模拟FAST洼地地质体（地质结构和地质界面），根据休止角原理验证岩堆在其所处的自然条件下，是否能处于稳定状态。
图5 FAST洼地地质剖面图5.1.2 实验原理该模型实验是讨论岩堆的接触形态（点、线、面接触）与稳定性的关系；明确休止角是岩堆的形态属性；当岩堆堆床下有释放空间时，研究岩堆的非稳定趋势。
5.1.3 实验过程将制作完成的实验模型准备就绪，将模型基座底部圆形木片缓慢抽出，观察模拟岩堆的稳定情况，记录实验过程和现象，同时进行拍照记录。
5.1.4 实验结论与分析结论：岩堆的基岩与岩堆接触面、密实岩堆和松散岩堆的分界面均是稳定界面。
岩堆滑动的趋势面并不是稳定界面，而是因为受洼地地形影响，在重力作用下由岩堆的天然休止角所控制。
即结论遵循“类谷仓原理”（如图6）。
图6 “类谷仓效应”实验过程图5.2 支挡工作效应模拟实验5.2.1 实验目的验证不连续结构体（挡墙）在FAST洼地的工作效应。
5.2.2 实验原理不连续结构（挡墙）在支护松散介质体时，没有维持整体结构稳定性的能力。
5.2.3 实验准备工作及过程根据比例和相似性原理用长为3cm，高为2cm的层和板模拟设计挡墙，使其插入模型高9.2cm岩堆处，插入深度为挡墙高度的2/3。
然后将小铁铲插入模型挡墙下距挡墙0.5-1cm处，沿支护面往下挖，观察挡墙模型及其上部岩堆是否向下垮塌。
5.2.4 实验结论与分析图7 不连续挡墙开挖下一级时对挡墙的影响图实验时，观察到在第一级模挡墙下部开挖后，挡墙及其上部岩堆出现了明显的垮塌现象（如图7）。
此时，验证了不连续结构挡墙不具备完整性结构的自锁效应，不能维持松散结构体的整体稳定性，也即在此种地质结构条件下，不能采用不连续挡墙的支护设计方案。
5.3 完整性壳体结构在FAST洼地工作效应实验5.3.1 实验目的验证完整性壳体结构在FAST洼地支护中的稳定性和该方法的可行性。
5.3.2 实验原理根据结构力学原理，壳体网状结构具有很好的自稳性能，当将这种稳定结构置于不稳定介质结构中，利用其自身的稳定性来维持不稳定介质的不稳定性，从而便形成了一种"自锁效应".,保持了整体结构稳定性。
5.3.3 实验准备工作（1）制作完整结构。
FAST开挖球冠面直径为600m，实验模型的球冠面设计直径为0.6m。
根据几何相似常数求取公式可得该模型的几何相似常数。
水平方向采取的比例尺为1:1000，竖直方向采取的比例尺为1：500。
（2）装置尺寸设计根据设计方案，FAST洼地开挖分为十三级，每一级高为10 m，第一级用矮挡墙支护，第二级至第七级采用护面墙支护，从八级至十三级采用圈梁加劲梁（壳体结构）的支护方案。
十三级的圈梁半径为250m。
该实验模型主要是模拟整体支护结构的工作效应，因此该模型只设计了八级至十三级圈梁半径的尺寸。
根据几何相似计算得到R13m的半径为：R13m=R13p×S l=250m(模型相当于25cm)；级与级间的间隔距离为：Lm(2-3)=10m（模型相当于5cm）由此可以计算得到：R12m=240.3m(模型相当于24.03cm)R11m=235.1m(模型相当于235.1cm)R10m=226.5m(模型相当于22.65cm)R9m=217.2m(模型相当于21.72cm)R8m=206.9m(模型相当于20.69cm)R7m=195.4m(模型相当于19.54cm)（3）根据设计模型尺寸进行模型制作，制作得出的模型如图8。
图8 连续结构壳体模型5.3.4 实验过程将制作完好的网状壳体置于铺好岩堆的底座之上，用模拟岩堆（方解石）将壳体与界面的空隙填满。
抽开底座圆形木片，观察整体结构的稳定性与模拟岩堆的滑动情况。
5.3.5 实验结果分析图9 网状壳体结构扰动时的自锁现象实验过程中观察到网状壳体结构所支撑的模拟岩堆不向下滑动，即处于稳定状态时，并且在周围岩堆受扰动时，网状壳体结构也能保障其整体稳定性。
这说明完整的连续网状壳体结构能维持洼地岩堆整体的稳定性，壳体结构的自锁能力在此条件下能得到充分的发挥，见图9。
5.4 完整性结构支护开挖方案实验5.4.1 实验目的验证完整性支护结构开挖方案，确定开挖方案的可行性。
5.4.2 实验原理采用分段式开挖支护设计，支护结构和被支护松散地质体能形成自稳效应，在开挖其它断面时，不会对已支护稳定的断面造成影响，这样也就保证了所支护体系的稳定性。
采用1：100的比例尺模拟各部梁的尺寸从而验证完整性支护结构分断面开挖方案，确定开挖方案的可行性。
5.4.3 实验准备工作1、将铝合金材料做成横梁（长度为0.6m）两根，劲梁14根。
2、设计圈梁：用铝合金做两根60cm的横梁，其中一根截成3段，每段20cm。
3、制作肋梁和劲梁: 劲梁间距为4cm，肋梁间距20cm，圈梁间距为10cm。
4、将模拟岩堆材料在有机玻璃圆筒内堆成一定坡度的平面，作为设计开挖断面。
5.4.4 实验步骤1、将第一级横梁水平紧贴在开挖断面的一定高度上，并用铁钉将其锚固。
2、将横梁平均分为3段（每段长度对应20cm），按顺序第1段和第3段下部先进行开挖，开挖高度10cm左右；开挖完成后，立即将肋梁和劲梁按一定间距垂直固定在第一级横梁之下，并将1、3段下部的横梁用铁钉锚固在肋梁和劲梁的下端。
3、进行第2段横梁下部断面的开挖，开挖完成后，立即将劲梁和肋梁按一定的间距固定在第2段横梁之下，同时将第二级横梁固定在肋梁和劲梁的下端。
在开挖时要先两边后中间，即先开挖c区的，做劲梁和肋梁。
然后再开挖中间d区，做劲梁和肋梁，如图10、11。
图10 支护结构开挖施工顺序图11 支护结构施工图4、观察在每步开挖、施工过程中结构和模拟岩堆的稳定性，记录实验过程和现象，并进行拍照记录。
5.4.5 实验结论与分析图12 整体机构分断面开挖过程图（1）由图12可知在实验开挖方案施工过程中，观察到未开挖岩堆和已支护结构没有出现不稳现象，整体支护结构保持稳定状态。
模型实验结果说明了此种开挖设计方案能满足工程要求的施工稳定要求，在开挖设计中此分断面开挖方案是成立的。
图13 不连续结构开挖时不能形成自锁垮塌的现象（2）由图13同时说明了即使在结构自稳条件下，如果没有形成整体网格结构，则在开挖下级边坡时，结构自身会破坏，不能够保证岩堆和支护结构之间的稳定性。
6 结束语通过岩土工程模型试验，FAST洼地岩堆只能采取整体连续的空间支挡体系方可取得良好效果。