水電站蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)和原型觀測的發(fā)展現(xiàn)狀

張啟靈，伍鶴皋，李端有

(1.長江科學(xué)院a.工程安全與災(zāi)害防治研究所;b.水利部水工程安全與病害防治工程技術(shù)研究中心，武漢 430010;2.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072)

1 概述

水電站蝸殼結(jié)構(gòu)空間體型復(fù)雜，是一種特殊的鋼襯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按鋼蝸殼埋入混凝土方式不同，一般分為3類:墊層蝸殼、充水保壓蝸殼和直埋蝸殼。蝸殼內(nèi)水壓力由鋼蝸殼和外圍大體積混凝土結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)，鋼蝸殼和混凝土之間的非線性接觸滑動行為以及兩者聯(lián)合承載機(jī)理十分復(fù)雜。

對于蝸殼這種復(fù)雜的組合結(jié)構(gòu)，近年來比較流行的研究方法是以數(shù)學(xué)力學(xué)為基礎(chǔ)，建立數(shù)值模型進(jìn)行各類有限元計(jì)算，取得了豐碩的成果［1－4］。除此之外，以實(shí)驗(yàn)力學(xué)為基礎(chǔ)，建立蝸殼結(jié)構(gòu)的物理模型進(jìn)行試驗(yàn)分析，或?qū)τ谝呀ǔ傻墓こ踢M(jìn)行蝸殼結(jié)構(gòu)原型觀測，獲得最原始的資料，也都是蝸殼結(jié)構(gòu)研究的重要手段。數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)和原型觀測三者相輔相成，各有優(yōu)缺點(diǎn)，如數(shù)值計(jì)算方便快捷、節(jié)約成本，但計(jì)算參數(shù)不易確定;模型試驗(yàn)技術(shù)成熟，對問題描述清楚直接，而試驗(yàn)費(fèi)用較高，獲取的結(jié)果不夠穩(wěn)定;原型觀測基于實(shí)際工程，所得監(jiān)測數(shù)據(jù)可信度高，但是其觀測周期長、結(jié)構(gòu)加載或卸載受實(shí)際工程運(yùn)行要求限制，且測點(diǎn)數(shù)量和分布有限，因此很難獲得全面有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)。盡管采用數(shù)值計(jì)算方法研究蝸殼結(jié)構(gòu)逐漸成為主流手段，但模型試驗(yàn)和原型觀測作為數(shù)值計(jì)算結(jié)果正確性和合理性的有力驗(yàn)證手段，其作用不可替代。本文擬總結(jié)蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)和原型觀測的發(fā)展現(xiàn)狀，以期為今后的蝸殼結(jié)構(gòu)研究發(fā)展提供一定參考。

2 蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀

前蘇聯(lián)是開展蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究較早的國家之一。在其國內(nèi)布拉茨克、克拉斯諾雅爾斯克、努列克、英古里、契爾蓋依、薩揚(yáng)舒申斯克等水電站的設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行了大量的模型試驗(yàn)，取得了許多有價(jià)值的研究成果［5－9］。20世紀(jì)70年代初，印度學(xué)者Nigam對超過30個(gè)電站的荷載分布規(guī)律進(jìn)行研究總結(jié)，試圖找到一種適應(yīng)范圍廣的一般方法對蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而避免模型試驗(yàn)耗時(shí)的缺點(diǎn)［10，11］。到了20世紀(jì) 70年代中期，Nigam 又與其他人合作，采用光彈試驗(yàn)的方法對蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。他們采用三維與二維光彈試驗(yàn)，將其得到的應(yīng)力結(jié)果與二維理論解對比［12］，研究表明試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的結(jié)果差別很大，分析原因是二維理論解未考慮結(jié)構(gòu)在水平與豎直方向的連續(xù)性，但限于當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)條件，該研究僅考慮了機(jī)組靜荷載［13，14］。

我國水利水電科學(xué)研究院于20世紀(jì)60年代就開始對蝸殼等鋼襯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用光彈試驗(yàn)方法開展研究。李伯芹分別制作平面和立體偏光彈性模型，借助特制的橡皮模套及手搖式油壓泵施加內(nèi)水壓力，得到了蝸殼外圍混凝土的應(yīng)力分布規(guī)律;并且對影響內(nèi)水壓力荷載傳遞系數(shù)及鋼筋混凝土應(yīng)力狀態(tài)的因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了內(nèi)水壓力荷載傳遞系數(shù)主要取決于蝸殼鋼板厚度的結(jié)論［15，16］。20世紀(jì)80年代，在對安康水電站蝸殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，為了全面準(zhǔn)確了解蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，也采用了三維光彈試驗(yàn)方法對其進(jìn)行研究［17］。

隨著水電站單機(jī)容量越來越大，為優(yōu)化蝸殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論，我國有關(guān)單位陸續(xù)開展了三維仿真材料蝸殼模型試驗(yàn)。西北勘測設(shè)計(jì)院科研所自1987年開始，對蝸殼墊層材料及蝸殼與鋼筋混凝土聯(lián)合承載問題進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)以龍羊峽水電站為原型，平面模擬范圍為一個(gè)機(jī)組段，頂部為水輪機(jī)層，底部為尾水管直錐段末端，模型比例1∶10，包括墊層方案和直埋方案2個(gè)模型。試驗(yàn)中間成果應(yīng)用于龍羊峽電站4#機(jī)蝸殼，在鋼蝸殼外包裹了JZ軟木墊層材料，成功降低了混凝土承載比［18，19］。1996年，原武漢水利電力大學(xué)秦繼章等以二灘水電站為原型，平面上取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組段范圍，立面上取自高程994.00 ～1 008.50 m的范圍，模型比例 1 ∶20，包括2個(gè)模型:分別配置3層鋼筋和2層鋼筋，充水保壓值分別取1.9 MPa和0.95 MPa。該工作是我國第一次用仿真材料做大型充水保壓蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)。實(shí)際工程采用了試驗(yàn)研究成果，減少了原初步設(shè)計(jì)中的中層鋼筋，節(jié)省鋼材400多噸，加快了施工進(jìn)度，但該試驗(yàn)存在模型比尺偏小的缺憾［20］。

隨著三峽水電站的建設(shè)，2000年長江三峽工程開發(fā)總公司分別委托武漢大學(xué)和長江科學(xué)院采用1∶12大比例仿真材料模型試驗(yàn)對三峽水電站充水保壓蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究。2家單位均取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組段范圍，頂部為水輪機(jī)層，底部取至尾水管直錐段末端，高程略有不同。2家試驗(yàn)充水保壓值均取0.7 MPa。在試驗(yàn)前提條件類似的情況下，2家試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，均得到結(jié)構(gòu)初裂荷載為設(shè)計(jì)荷載的1.8倍的結(jié)論，且裂縫出現(xiàn)位置基本相同［21－23］。2 家單位的研究工作為充水保壓蝸殼結(jié)構(gòu)形式在三峽水電站中的應(yīng)用起到了重要參考作用。2005年長江三峽工程開發(fā)總公司再次分別委托武漢大學(xué)和長江科學(xué)院采用1∶12大比例仿真材料模型試驗(yàn)方法對三峽水電站右岸15#機(jī)組直埋式蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究。2家單位所取模擬范圍基本一樣，底部高程有所不同，頂部均為水輪機(jī)層。武漢大學(xué)主要考慮蝸殼內(nèi)水壓力;長江科學(xué)院除考慮蝸殼內(nèi)水壓力外，還模擬了水輪機(jī)層以上樓面荷載和混凝土自重。該工作也是目前國內(nèi)模擬荷載工況較全面的模型試驗(yàn)。2家單位的研究工作均證明三峽水電站右岸15#機(jī)組選擇直埋式蝸殼結(jié)構(gòu)形式是可行的［24，25］。在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，2家單位還分別采用不同有限元計(jì)算軟件建立數(shù)值模型模擬物理模型，得到的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為一致［26，27］。數(shù)值計(jì)算和模型試驗(yàn)的結(jié)果相互基本吻合也使得結(jié)果更為可信，為三維非線性有限元技術(shù)應(yīng)用于蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算提供了重要依據(jù)。

三峽水電站蝸殼結(jié)構(gòu)大比尺仿真材料模型試驗(yàn)的順利完成也標(biāo)志著我國蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。盡管如此，三峽水電站蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)?zāi)M范圍頂部只取至水輪機(jī)層，沒有包括機(jī)墩結(jié)構(gòu)，無法得到與機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)的機(jī)墩變形大小，而且也有數(shù)值計(jì)算成果表明，不考慮機(jī)墩結(jié)構(gòu)對蝸殼外圍混凝土的開裂性態(tài)及鋼筋應(yīng)力有不小的影響［28，29］。武漢大學(xué)何勇等于2008年完成瀑布溝水電站充水保壓蝸殼1∶10大比例仿真材料模型試驗(yàn)，模型包括了機(jī)墩結(jié)構(gòu)，得到了機(jī)墩結(jié)構(gòu)的不均勻變形等成果;同時(shí)也采用三維非線性有限元技術(shù)對模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，通過與模型試驗(yàn)成果比較，調(diào)整非線性材料本構(gòu)關(guān)系和計(jì)算參數(shù)，得到了適合于原型結(jié)構(gòu)非線性有限元計(jì)算的條件［30，31］;另外該試驗(yàn)還采用了自編的程序?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行后處理，提高了工作效率［32］。

3 蝸殼結(jié)構(gòu)原型觀測的發(fā)展現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)60年代，我國有關(guān)單位就開始了水電站廠房蝸殼的原型觀測工作，積累了大量的觀測資料，對校核、改進(jìn)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、監(jiān)視蝸殼安全運(yùn)行起到了非常有益的作用。劉家峽水電站2#機(jī)組蝸殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)1#機(jī)組實(shí)測資料將外圍混凝土配筋量減少10多噸。原型觀測資料在節(jié)約鋼材的同時(shí)也為改進(jìn)蝸殼設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。三門峽水電站改建設(shè)計(jì)中，為便于沖沙、清污，確定在機(jī)組蝸殼上開孔，增設(shè)岔管。其體型復(fù)雜，荷載傳遞和內(nèi)力分配難以確定，為此對第一臺安裝機(jī)組蝸殼進(jìn)行原型觀測工作，得到了蝸殼和岔管的應(yīng)力分布情況，為改進(jìn)后幾臺機(jī)組的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，達(dá)到了改進(jìn)設(shè)計(jì)監(jiān)視電站安全運(yùn)行的目的［33］。

在一些電站中，如劉家峽、碧口、新安江等，對蝸殼實(shí)測資料進(jìn)行了系統(tǒng)的整理分析，提出了極有價(jià)值的成果。20世紀(jì)70年代末，西北勘測設(shè)計(jì)院黃家然等對碧口水電站(單機(jī)容量100 MW)墊層蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)測應(yīng)力狀態(tài)分析，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下得到了彈性墊層能夠使得鋼蝸殼與外圍混凝土完全獨(dú)立工作的主要結(jié)論［34］。劉家峽、新安江等電站的實(shí)測成果表明:①由機(jī)組自重荷載所產(chǎn)生的鋼筋應(yīng)力并不顯著;②在歷次充水時(shí)，鋼蝸殼應(yīng)力變化幅度均有漸增的趨勢性變化;③鋼蝸殼外圍雖設(shè)有彈性墊層，實(shí)測外圍混凝土中的鋼筋應(yīng)力都有明顯變化，表明鋼蝸殼與外圍鋼筋混凝土是聯(lián)合承擔(dān)內(nèi)水壓力的，鋼筋應(yīng)力隨充水時(shí)間的延長而減少，分析原因是由于混凝土徐變及其裂縫的影響，使混凝土與鋼蝸殼間的間隙逐漸加大，導(dǎo)致鋼蝸殼和鋼筋應(yīng)力重分配;④當(dāng)內(nèi)水壓力增大至一定極值，鋼蝸殼與外圍鋼筋混凝土進(jìn)入完全聯(lián)合承載狀態(tài)。劉家峽、新安江、碧口等電站的實(shí)測鋼筋應(yīng)力過程線表明:溫度變化以及內(nèi)水壓力變化是影響外圍混凝土中鋼筋應(yīng)力的主要因素，溫度應(yīng)力占很大比重;溫度對鋼蝸殼應(yīng)力的影響也是不可忽略的，會導(dǎo)致鋼蝸殼充水前就存在較大的初始應(yīng)力，結(jié)論是一般設(shè)計(jì)中不計(jì)溫度應(yīng)力是極不恰當(dāng)?shù)模?3，35］。

哈爾濱大電機(jī)研究所結(jié)合新結(jié)構(gòu)研制，曾對4個(gè)水電站蝸殼結(jié)構(gòu)實(shí)測，得到了較多的實(shí)測應(yīng)力數(shù)據(jù)。白龍江電站實(shí)測結(jié)果表明:蝸殼外圍混凝土澆筑前鋼蝸殼蝶形邊附近的應(yīng)力遠(yuǎn)大于其它區(qū)域應(yīng)力，其隨固定導(dǎo)葉位置變化，固定導(dǎo)葉頭部應(yīng)力最高，2個(gè)固定導(dǎo)葉中間位置應(yīng)力最小，波動很大;在蝶形邊處加輻向筋后，該處應(yīng)力大幅下降，座環(huán)應(yīng)力變化不大。在對同機(jī)型、同參數(shù)的鳳灘電站機(jī)組運(yùn)行情況下的原型觀測中，將結(jié)果與白龍江電站實(shí)測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)混凝土基礎(chǔ)對蝸殼座環(huán)應(yīng)力有很大影響［36］。北京勘測設(shè)計(jì)研究院等單位先后對安康水電站4#機(jī)組和1#機(jī)組蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了現(xiàn)場原型靜、動態(tài)觀測，觀測結(jié)果表明:鋼蝸殼外圍雖設(shè)有彈性墊層，鋼蝸殼與外圍鋼筋混凝土呈聯(lián)合受力狀態(tài)，但鋼筋受力不大，有較大的安全儲備;機(jī)組甩負(fù)荷歷時(shí)與水擊壓力成反比關(guān)系，水擊壓力持續(xù)時(shí)間短、消失快、引起振動小，將其按靜水頭的30%設(shè)計(jì)是可行的;施工期溫度應(yīng)力和混凝土干縮應(yīng)力較大，設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮［17］。

進(jìn)入本世紀(jì)，隨著充水保壓蝸殼在我國大型水電站中的應(yīng)用，對充水保壓蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行原型觀測的工作逐漸變多。李文慧曾選擇二灘水電站2#機(jī)組充水保壓蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行原型觀測，發(fā)現(xiàn):蝸殼內(nèi)水壓力未達(dá)到充水保壓值之前(約為充水保壓值的85%)鋼蝸殼與外圍鋼筋混凝土就提前開始部分接觸，盡管外圍鋼筋混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓力荷載較設(shè)計(jì)值略有增大，但鋼筋應(yīng)力不大，混凝土拉應(yīng)力一般小于混凝土抗拉強(qiáng)度;上部垂直荷載對蝸殼局部鋼筋混凝土應(yīng)力產(chǎn)生有利影響，機(jī)組蝸殼安全儲備較大;通過將原型觀測成果與有限元計(jì)算和模型試驗(yàn)成果對比，差異較大［37］。

長江三峽工程開發(fā)總公司等單位對三峽水電站左岸3#，4#，10#和14#機(jī)組充水保壓蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的原型觀測工作。於三大等對3#機(jī)組充水試運(yùn)行期蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn):尾水充水過程對結(jié)構(gòu)影響較小，上游引水鋼管充水使得鋼蝸殼與混凝土之間的縫隙變小，閉合量大小基本與充水前開度大小成正比;由于水頭不高，機(jī)組發(fā)電運(yùn)行后，結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化不大;與蝸殼內(nèi)水壓力相比，上部活荷載的作用對結(jié)構(gòu)影響較小(不超過20%)［38］。河海大學(xué)張志誠等對4#機(jī)組蝸殼水壓試驗(yàn)全過程進(jìn)行監(jiān)測分析，認(rèn)為:蝸殼在加壓、保壓和卸壓過程中環(huán)向應(yīng)力變化明顯，軸向應(yīng)力變化較小;從應(yīng)力分布看，蝸殼頂部環(huán)向應(yīng)力較小，腰部環(huán)向應(yīng)力較大［39］。張憲明等監(jiān)測了10#機(jī)組蝸殼在施工期加壓、保壓保溫和卸壓后的工作性態(tài)，總結(jié)了混凝土與蝸殼受力變化的一般規(guī)律，監(jiān)測發(fā)現(xiàn):混凝土測點(diǎn)最高溫度一般低于設(shè)計(jì)允許溫度，因此建議考慮溫度對鋼蝸殼與混凝土之間縫隙開度的影響，適當(dāng)提高保壓水頭［40］。丁長青通過分析監(jiān)測資料認(rèn)為:左岸廠房機(jī)組蝸殼在充水保壓后的設(shè)計(jì)低水頭(135～138 m)下運(yùn)行時(shí)工作狀態(tài)正常，外包混凝土尚未處于受力狀態(tài)［41］。基于原型觀測成果，於三大等將其分別與材料力學(xué)計(jì)算值和有限元計(jì)算值對比，發(fā)現(xiàn)實(shí)測值小于計(jì)算值，但實(shí)測資料變化趨勢是合理的［42］。通過以上原型觀測，分析認(rèn)為三峽水電站左岸機(jī)組蝸殼工作性態(tài)正常，應(yīng)力和變形均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)［43］。

隨著三峽水電站右岸機(jī)組陸續(xù)投入運(yùn)行發(fā)電及水庫水位的升高，河海大學(xué)孫亮、張猛等在三峽水庫蓄水位升至156 m的過程中，對右岸19#機(jī)組進(jìn)行原型觀測，通過建立多元回歸模型預(yù)測三峽水庫正常蓄水位175 m時(shí)水輪機(jī)組蝸殼開合度的變化情況和蝸殼鋼板應(yīng)力變化情況，深入分析蝸殼鋼板應(yīng)力變化規(guī)律及蝸殼開合度與鋼板應(yīng)力間的關(guān)系［44，45］。在當(dāng)時(shí)尚未有水庫正常蓄水位175 m時(shí)的監(jiān)測資料校驗(yàn)回歸模型的情況下，該工作給設(shè)計(jì)、管理部門提供了寶貴的預(yù)警資料。長委設(shè)計(jì)院彭紹才等對三峽右岸電站3種埋設(shè)方式機(jī)組蝸殼在156 m和172.7 m水位條件下運(yùn)行時(shí)的實(shí)測應(yīng)力進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn):采用保壓方式和墊層方式埋設(shè)的機(jī)組蝸殼的應(yīng)力變化、分布和應(yīng)力水平?jīng)]有明顯的區(qū)別，采用直埋方式的15#機(jī)組的蝸殼應(yīng)力相對較小;3種埋設(shè)方式機(jī)組蝸殼的應(yīng)力均在安全范圍以內(nèi)，機(jī)組蝸殼運(yùn)行安全［46］。

4 存在的問題

迄今為止，采用模型試驗(yàn)方法研究蝸殼結(jié)構(gòu)的靜力問題技術(shù)上已比較成熟，對充分了解其受力機(jī)理，預(yù)測其實(shí)際工作特性有很大幫助;更為重要的是，模型試驗(yàn)還可以為建立和驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型提供重要的依據(jù)，是數(shù)值計(jì)算方法的有力補(bǔ)充。20世紀(jì)90年代后，隨著充水保壓蝸殼和直埋式蝸殼在二灘、三峽、瀑布溝等水電站中的應(yīng)用，國內(nèi)有關(guān)充水保壓蝸殼和直埋式蝸殼的模型試驗(yàn)研究開展較多，然而作為近年采用越來越廣泛的墊層蝸殼有關(guān)的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)未見報(bào)道。另外，蝸殼結(jié)構(gòu)作為一種典型的鋼襯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在不同埋設(shè)方式下動力特性十分復(fù)雜，鋼蝸殼和外圍混凝土之間存在高度接觸非線性問題，目前很難采用數(shù)值計(jì)算方法合理模擬，將結(jié)構(gòu)動力試驗(yàn)技術(shù)用于研究蝸殼結(jié)構(gòu)的動力特性是未來蝸殼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的重要發(fā)展方向，迄今尚未見到此類研究報(bào)道。

我國的水電站廠房蝸殼結(jié)構(gòu)原型觀測工作對實(shí)際工程的設(shè)計(jì)和施工起到了很好的輔助作用，但出于技術(shù)資料保密等原因的需要，我國已有的大量蝸殼結(jié)構(gòu)原型監(jiān)測資料多數(shù)未見公開，將監(jiān)測資料與計(jì)算結(jié)果相互對比佐證的研究相對較少，未能充分發(fā)揮監(jiān)測資料的作用。已有的蝸殼結(jié)構(gòu)原型觀測工作多數(shù)關(guān)注結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)，鑒于蝸殼結(jié)構(gòu)的變形直接影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，其運(yùn)行期的變形監(jiān)測同樣值得重視。另外，對于蝸殼結(jié)構(gòu)在機(jī)組運(yùn)行過程中的動力響應(yīng)監(jiān)測是十分重要的，目前這方面的資料較少。對于運(yùn)行時(shí)間較長的水電站，蝸殼結(jié)構(gòu)的耐久性是值得關(guān)注的，采用原型觀測技術(shù)及時(shí)評估結(jié)構(gòu)的安全性，預(yù)測結(jié)構(gòu)的使用壽命是必要的，在日本已見到此類報(bào)道，值得我國借鑒［47］。

5 結(jié)語

總體看，與數(shù)值計(jì)算方法相比，模型試驗(yàn)耗時(shí)較長，試驗(yàn)成本高，可重復(fù)性不好，近年來發(fā)展較慢。隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展，特別是高分子材料、納米材料的廣泛應(yīng)用，光測技術(shù)的迅猛發(fā)展，水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的模擬精度也在不斷地提高，將其應(yīng)用于復(fù)雜的蝸殼結(jié)構(gòu)研究將為工程的設(shè)計(jì)和管理乃至數(shù)值計(jì)算分析提供可靠的依據(jù)。隨著2010年10月三峽工程試驗(yàn)性蓄水至175 m的成功，利用已有監(jiān)測資料建立多元回歸模型，預(yù)測蝸殼工作性態(tài)并及時(shí)校驗(yàn)回歸模型將成為未來原型觀測工作的重點(diǎn)。鑒于模型試驗(yàn)和原型觀測無可替代的作用，可以預(yù)見，模型試驗(yàn)和原型觀測方法將貫穿于蝸殼結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展歷程。

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