從20世紀(jì)初，西歐一些國(guó)家就開(kāi)始進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)，并逐漸建立了相似理論。60年代意大利的瓦意昂（Vajont）雙曲拱壩潰壩事件促使了地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的誕生，以富馬加利（E.Fumagalli）為首的專(zhuān)家在意大利結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)所（ISMES）以瓦意昂（Vajont）雙曲拱壩為背景開(kāi)展了大比尺三維模型破壞試驗(yàn)研究，試驗(yàn)研究范圍從彈性到塑性直至最終破壞階段，取得了較好的效果，翻開(kāi)了地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)的第一頁(yè)。

　　框架式模型試驗(yàn)，將模型按幾何相似原則，縮小n倍，同時(shí)將附加荷載也相應(yīng)地縮小n倍后，在1g重力場(chǎng)中進(jìn)行模擬試驗(yàn)。然而土是碎散性材料，現(xiàn)實(shí)還難以實(shí)現(xiàn)在保持其原有物理、力學(xué)性質(zhì)條件下，將其自重應(yīng)力水平轉(zhuǎn)化為1／n。因此，該試驗(yàn)只是部分滿(mǎn)足了物理模型與原型間的幾何相似和力學(xué)相似，而不能反映原型的整體特征。

　　土工離心模型試驗(yàn)是法國(guó)人菲利普（E.Phillips）在1869年首先提出來(lái)的，發(fā)展迄今，已逾百年。從初始提出時(shí)期的默默無(wú)聞，到今天世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展土工離心模型試驗(yàn)并使之逐漸成為巖土力學(xué)學(xué)科研究的重要組成部分，離心機(jī)數(shù)量的急劇增加和大型化、專(zhuān)業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)，使世界上逐漸形成了多個(gè)專(zhuān)門(mén)的離心模型試驗(yàn)中心，并形成了各自的特色。但該方法同樣也存在著無(wú)法避免的技術(shù)難題，如處于高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)戽頭中的土體內(nèi)，各質(zhì)點(diǎn)處的離心力的大小隨該質(zhì)點(diǎn)所處的位置至旋轉(zhuǎn)軸心的距離的增加而增大，實(shí)質(zhì)上離心力彼此是不平行的、非均勻的，與原型鉛直、均勻作用于土體的重力加速度（1g）存在著明顯的差異；還有模型材料粒徑效應(yīng)與模型幾何尺寸效應(yīng)的問(wèn)題，都會(huì)對(duì)模型試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。

　　離心機(jī)模型試驗(yàn)利用“離心力場(chǎng)”模擬“重力場(chǎng)”的思想代表著模型試驗(yàn)的發(fā)展方向。清華大學(xué)曾經(jīng)探討了利用水流滲透所產(chǎn)生的拖曳力來(lái)增加土體體力的方法，其原理是利用“重力場(chǎng)”和“滲透力場(chǎng)”的疊加來(lái)模擬“重力場(chǎng)”，并取得了一定的成果。這種方法要求研究對(duì)象必須是飽和體，而且滲透系數(shù)必須達(dá)到一定程度，自由邊界也必須是平面的。然而，利用“外力場(chǎng)”模擬“重力場(chǎng)”的原理和基于“場(chǎng)”相似理論的思想，為地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)理論的發(fā)展提供了發(fā)展方向。地質(zhì)力學(xué)磁力模型試驗(yàn)利用“磁力場(chǎng)”與“重力場(chǎng)”的相似性，用磁性模型相似材料在磁場(chǎng)中所受到的“磁力場(chǎng)”來(lái)模擬ng“重力場(chǎng)”。如果將勵(lì)磁線圈的通電電流調(diào)整為交變電流，則可以得到交變電磁場(chǎng)，根據(jù)不同地震波的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)控制交變電流的頻率、大小和方向，可以實(shí)現(xiàn)模擬地震等動(dòng)荷載的效果，使得在實(shí)驗(yàn)室模擬地震等動(dòng)力荷載變得更為簡(jiǎn)單和方便。

　　模型試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性首先基于相似材料的相似性。在相似材料的研究中除了采用正交設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)等試驗(yàn)理論來(lái)尋找合適相似材料的配合比外，作者提出了基于模糊評(píng)判理論的模型試驗(yàn)相似材料擇優(yōu)方法；針對(duì)模型試驗(yàn)中相似條件不能完全滿(mǎn)足的問(wèn)題，作者提出了畸變補(bǔ)償方法修正地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的相似理論；結(jié)合三峽庫(kù)區(qū)滑坡模型的特點(diǎn)，作者開(kāi)發(fā)了考慮水庫(kù)蓄水和大氣降雨作用下的滑坡物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)；借鑒離心機(jī)模型試驗(yàn)利用離心力場(chǎng)模擬ng重力場(chǎng)的思想，作者采用含有鐵磁的相似材料在磁場(chǎng)中受到的磁力場(chǎng)來(lái)模擬ng重力場(chǎng)，建立了地質(zhì)力學(xué)磁力模型試驗(yàn)理論，并研制了一臺(tái)地質(zhì)力學(xué)磁力模型試驗(yàn)設(shè)備。