公路巖石邊坡工程

序

前言

第1章 巖石與巖體 1

1.1 巖石類型 1

1.2 巖體結(jié)構(gòu) 1

1.2.1 巖體結(jié)構(gòu)面 2

1.2.2 邊坡巖體結(jié)構(gòu)的基本類型 5

1.3 巖石物理力學(xué)參數(shù) 7

1.3.1 巖石的基本物理性質(zhì) 7

1.3.2 巖石的強(qiáng)度參數(shù) 10

1.3.3 巖石的變形參數(shù) 11

1.4 巖體質(zhì)量分析法與力學(xué)參數(shù) 12

1.4.1 巖體力學(xué)參數(shù) 12

1.4.2 巖體質(zhì)量分級(jí)方法 14

第2章 公路巖石邊坡特征 18

2.1 邊坡開挖過程 18

2.1.1 石方開挖基本原則 18

2.1.2 爆破法開挖基本程序 18

2.1.3 炮眼法 18

2.1.4 藥壺法 19

2.1.5 貓洞炮 19

2.1.6 大爆破 20

2.2 順向坡 20

2.3 反向坡 22

2.4 切向坡 22

2.5 景觀綠化 23

2.5.1 巖石邊坡生態(tài)環(huán)境特征 23

2.5.2 景觀綠化與防護(hù) 24

第3章 公路巖石邊坡卸荷特性 26

3.1 順向坡卸荷力學(xué) 26

3.1.1 模型設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算 26

3.1.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 30

3.2 反向坡卸荷力學(xué) 33

3.2.1 模型設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算 33

3.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 36

3.3 切向坡卸荷力學(xué) 38

3.3.1 模型設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算 38

3.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 41

3.4 開挖邊坡卸荷帶寬度計(jì)算 44

3.4.1 開挖巖體邊坡力學(xué)模型 44

3.4.2 開挖巖體邊坡應(yīng)力計(jì)算方法 45

3.4.3 邊坡開挖卸荷影響因素敏感性分析 46

3.4.4 開挖邊坡平均寬度計(jì)算方法 50

第4章 公路巖石邊坡破壞機(jī)制 52

4.1 巖石開挖邊坡變形特性試驗(yàn)解譯 52

4.1.1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 52

4.1.2 試驗(yàn)方法與過程 53

4.1.3 公路高邊坡開挖過程位移及應(yīng)力變化規(guī)律 66

4.2 巖石邊坡結(jié)構(gòu)面蠕變力學(xué) 74

4.2.1 結(jié)構(gòu)面蠕變特性 74

4.2.2 結(jié)構(gòu)面蠕變損傷模型 76

4.2.3 算例分析 78

4.3 順向坡屈曲破壞機(jī)理 80

4.3.1 滑動(dòng)破壞機(jī)理 80

4.3.2 潰屈破壞機(jī)理 81

4.4 反向坡彎曲折斷破壞機(jī)理 86

4.4.1 巖層受力分析 86

4.4.2 巖層彎曲折斷應(yīng)力分析 88

4.4.3 算例分析 89

4.5 楔形體破壞機(jī)理 91

4.5.1 楔形體定義 91

4.5.2 楔形體巖坡滑動(dòng)破壞模式分析 91

第5章 公路巖石邊坡穩(wěn)定性分析 95

5.1 開挖巖石邊坡穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)推斷法 95

5.1.1 赤平投影的基本原理 95

5.1.2 赤平投影法分析巖石邊坡穩(wěn)定性的基本方法 96

5.1.3 算例分析 98

5.2 極限平衡穩(wěn)定性分析法 98

5.2.1 平面滑動(dòng)法 99

5.2.2 圓弧法 100

5.2.3 嵌入型公路巖石邊坡穩(wěn)定性分析 104

5.2.4 凸出型巖石邊坡穩(wěn)定性分析 109

5.2.5 楔形體穩(wěn)定性分析 115

5.2.6 局部滑動(dòng)塊體穩(wěn)定性分析 119

5.3 追蹤斷裂穩(wěn)定性分析法 120

5.3.1 危巖穩(wěn)定性斷裂分析方法 121

5.3.2 危巖主控結(jié)構(gòu)面斷裂強(qiáng)度因子計(jì)算方法 122

5.3.3 算例分析 125

5.4 開挖巖石邊坡疲勞壽命計(jì)算法 126

5.4.1 理論基礎(chǔ) 126

5.4.2 危巖主控結(jié)構(gòu)面臨界尺寸計(jì)算方法 127

5.4.3 裂隙水壓力變化過程中主控結(jié)構(gòu)面疲勞斷裂壽命計(jì)算方法 129

5.4.4 算例分析 131

第6章 公路巖石邊坡地質(zhì)安全評(píng)價(jià)理論 133

6.1 公路巖石邊坡地質(zhì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo) 133

6.1.1 指標(biāo)構(gòu)建原則 133

6.1.2 指標(biāo)構(gòu)建與量化 133

6.1.3 指標(biāo)權(quán)重確定方法 135

6.2 公路巖石邊坡物元可拓安全評(píng)價(jià)模型 143

6.2.1 物元可拓分析方法概述 143

6.2.2 物元可拓分析評(píng)價(jià)模型 143

6.2.3 實(shí)例分析 145

6.3 公路巖石邊坡地質(zhì)安全分區(qū) 160

6.3.1 統(tǒng)一強(qiáng)度理論與 Lode 應(yīng)力參數(shù)耦合 161

6.3.2 公路巖石邊坡巖土安全分區(qū)過程 164

6.3.3 巖石邊坡地質(zhì)安全分區(qū)實(shí)例 166

第7章 公路巖石邊坡工程防治技術(shù) 173

7.1 臺(tái)階法 173

7.1.1 邊坡坡率規(guī)定 173

7.1.2 技術(shù)規(guī)定 174

7.1.3 開挖方法及工藝 174

7.2 排水技術(shù) 176

7.2.1 一般規(guī)定 176

7.2.2 坡面排水 176

7.2.3 地下排水 176

7.2.4 施工 177

7.3 破壞面鎖固技術(shù) 178

7.4 破壞面微創(chuàng)治理技術(shù) 182

7.5 格構(gòu){錨桿{錨索復(fù)合加固技術(shù) 186

7.5.1 筏板式格構(gòu)錨固體系分析 187

7.5.2 室內(nèi)模型試驗(yàn) 197

7.5.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 201

7.5.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算方法 206

7.5.5 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化 215

7.6 隧道進(jìn)出口邊坡落石排導(dǎo)結(jié)構(gòu) 218

7.6.1 落石速排結(jié)構(gòu)構(gòu)造 218

7.6.2 落石速排結(jié)構(gòu)原理 219

7.6.3 落石速排結(jié)構(gòu)實(shí)施方式 219

7.7 結(jié)構(gòu)體靶向錨固技術(shù) 220

7.7.1 危巖錨固工程錨桿數(shù)量計(jì)算方法 221

7.7.2 算例分析 225

7.8 邊坡等效錨固技術(shù) 225

7.8.1 剛度系數(shù)等效過程 226

7.8.2 錨固巖體等效強(qiáng)度參數(shù) c、*值的等效過程 230

7.9 豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁 231

7.9.1 梯形斷面豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁計(jì)算方法 232

7.9.2 梯形斷面豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì) 248

7.9.3 梯形抗滑樁樁間距設(shè)計(jì) 266

7.9.4 梯形抗滑樁樁側(cè)角的取值分析 277

第8章 巖石邊坡景觀重建技術(shù) 279

8.1 景觀型格構(gòu) 279

8.1.1 橫梁景觀化處理 279

8.1.2 PC格構(gòu)景觀化處理 280

8.1.3 生態(tài)格構(gòu) 282

8.1.4 異型格構(gòu) 283

8.1.5 動(dòng)態(tài)景觀型格構(gòu) 284

8.1.6 隱形格構(gòu) 284

8.2 景觀型錨桿 286

8.2.1 動(dòng)物圖形錨墩 286

8.2.2 錨固結(jié)構(gòu)綠化 287

8.2.3 削弱施工痕跡 287

8.3 景觀型抗滑樁 289

8.3.1 自然樁 289

8.3.2 環(huán)保樁 292

8.3.3 人文樁 294

8.3.4 景觀抗滑樁的布置 299

8.4 植被基盤種植技術(shù) 299

8.4.1 石漠化地區(qū)植被恢復(fù)喬木種植基盤技術(shù) 299

8.4.2 植被恢復(fù)喬木種植基盤營(yíng)養(yǎng)土試驗(yàn) 316

8.4.3 石漠化地區(qū)植被恢復(fù)喬木種植基盤營(yíng)養(yǎng)土試驗(yàn)結(jié)果分析 322

8.4.4 石漠化地區(qū)植被恢復(fù)喬木種植基盤技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 327

參考文獻(xiàn) 332

彩圖2100433B

《公路巖石邊坡工程》針對(duì)開挖公路巖石邊坡減災(zāi)問題，分析了開挖巖石邊坡卸荷力學(xué)行為，構(gòu)建了開挖巖石邊坡結(jié)構(gòu)面蠕變力學(xué)模型、順向坡屈曲破壞模型、反向坡彎曲折斷模型和切向坡楔形體破壞模型，提出了公路巖石邊坡追蹤斷裂穩(wěn)定分析法和疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，基于物元可拓模型建立了公路巖石邊坡地質(zhì)安全評(píng)價(jià)理論，研發(fā)了公路巖石邊坡破壞面鎖固技術(shù)、邊坡格構(gòu)-錨桿-錨索復(fù)合加固方法、隧道進(jìn)出口落石排導(dǎo)結(jié)構(gòu)、邊坡結(jié)構(gòu)體錨固技術(shù)、豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁等災(zāi)害治理系列新技術(shù)新方法，研發(fā)了多種邊坡景觀型防護(hù)技術(shù)。

《巖石邊坡工程》共分為6篇19章，包括影響巖石邊坡穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地下水條件，極限平均分析方法的變分分析與精確解法，數(shù)值分析方法的有限元、邊界元、離散元計(jì)算，概率統(tǒng)計(jì)方法的破壞概率及Monte Carlo模擬計(jì)算，邊坡受天然地震力及工程爆破振動(dòng)力的動(dòng)力穩(wěn)定性分析以及邊坡加固與滑坡監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

熊傳治，技術(shù)科學(xué)博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，1991年起獲國(guó)務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼。從事露天礦邊坡穩(wěn)定性研究30余年，參加過美國(guó)與澳大利亞邊坡科研合作項(xiàng)目2項(xiàng)，主持并參加國(guó)家“七五”“八五”邊坡工程攻關(guān)項(xiàng)目2項(xiàng)以及多項(xiàng)省、部級(jí)科研項(xiàng)目。獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，冶金部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，有色金屬總公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，遼寧省科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)。

參加了《露天采礦手冊(cè)》（煤炭工業(yè)出版社）和《采礦手冊(cè)》（冶金工業(yè)出版社）有關(guān)章節(jié)的編寫和《中國(guó)露天礦邊坡穩(wěn)定性研究》（中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社）第8、11、13章的編寫，在國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的期刊上發(fā)表論文數(shù)十篇。

1998年10月退休，1999-2003年受湖南省交通科學(xué)研究院聘用，從2004年起至今受長(zhǎng)沙礦冶研究院返聘。

第1篇 基礎(chǔ)

第1章 總論

1.1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

1.1.1 自然因素

1.1.2 人為因素

1.2 邊坡分類

1.2.1 根據(jù)邊坡成因分類

1.2.2 根據(jù)邊坡介質(zhì)材料分類

1.2.3 根據(jù)邊坡用途分類

1.2.4 國(guó)際分類法

1.2.5 國(guó)內(nèi)分類法

1.3 結(jié)構(gòu)面分級(jí)和巖體結(jié)構(gòu)的基本類型

1.4 邊坡破壞模式與破壞判別準(zhǔn)則

1.4.1 等角度投影網(wǎng)(吳氏網(wǎng))

1.4.2 等面積投影網(wǎng)(斯氏網(wǎng))

1.5 常見巖石邊坡破壞模式及其判別準(zhǔn)則

1.5.1 概述

1.5.2 滑動(dòng)破壞

1.5.3 傾倒破壞

1.5.4 潰屈(板裂)破壞

第2章 巖塊與巖體強(qiáng)度

2.1 巖石物理力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)

2.2 巖塊的單軸、三軸抗壓強(qiáng)度

2.3 巖塊的單軸抗拉強(qiáng)度

2.4 巖塊的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值的確定

2.5 室內(nèi)中型剪與現(xiàn)場(chǎng)原位大剪試驗(yàn)

2.5.1 室內(nèi)中型剪

2.5.2 現(xiàn)場(chǎng)原位大剪試驗(yàn)

2.6 巖塊彈性參數(shù)的確定

2.6.1 單軸壓縮試驗(yàn)

2.6.2 三軸壓縮試驗(yàn)

2.7 值的工程處理

2.8 節(jié)理化巖體的強(qiáng)度特性

2.8.1 巖石節(jié)理變形特性

2.8.2 節(jié)理特性參數(shù)的測(cè)定

2.8.3 巖石節(jié)理閉合試驗(yàn)

2.8.4 含單一節(jié)理的巖體強(qiáng)度特性

2.9 Griffith強(qiáng)度理論

2.10 Drucker-Prager準(zhǔn)則(D-P準(zhǔn)則)

第3章 地下水影響及其計(jì)算方法

3.1 概述

3.2 靜水壓力影響

3.3 動(dòng)水壓力影響

3.4 流網(wǎng)、流線、等勢(shì)線

3.5 用裂隙網(wǎng)絡(luò)方法計(jì)算巖體的滲透系數(shù)

3.6 用水文地質(zhì)參數(shù)確定滲流面的方法

第2篇 經(jīng)典分析

第4章 極限平衡分析

4.1 概述

4.2 三維變分分析

4.2.1 平衡方程

4.2.2 破壞準(zhǔn)則

4.2.3 安全系數(shù)泛函K的計(jì)算

4.2.4 極值函數(shù)和安全系數(shù)的計(jì)算

4.2.5 地震力分析

4.2.6 三維對(duì)稱滑體穩(wěn)定性分析

4.3 二維變分分析

4.3.1 歐拉方程

4.3.2 極值函數(shù)

4.3.3 非均質(zhì)邊坡的滑面板值函數(shù)

4.3.4 邊坡安全系數(shù)計(jì)算

4.3.5 地震力計(jì)算

4.3.6 計(jì)算實(shí)例

4.4 圓弧型滑動(dòng)的精確解法

4.4.1 用共軛梯度法求臨界滑動(dòng)面

4.4.2 程序框圖

4.4.3 非線型坡面(多臺(tái)階邊坡)的臨界滑動(dòng)面的確定

4.4.4 其他圓弧型滑動(dòng)分析方法

4.5 平面剪切型滑動(dòng)

4.5.1 破壞模式

4.5.2 安全系數(shù)的積分表示

4.5.3 有張裂隙的平面剪切型滑動(dòng)

4.5.4 有巖橋的平面剪切滑動(dòng)

4.6 雙滑面型滑動(dòng)

4.6.1 僅有二組弱面L1，L2

4.6.2 有三組弱面L1，L2，L3

4.7 由多組塊體組成的折線型滑動(dòng)

4.7.1 折線型滑動(dòng)的極限平衡法普遍表達(dá)式

4.7.2 求取折線型臨界滑動(dòng)面的Powell法

4.7.3 實(shí)例分析

4.8 Sarma法

4.8.1 Sarma法的極限平衡分析

4.8.2 Salma的優(yōu)化方法

4.9 楔型體滑動(dòng)-l

4.9.1 結(jié)構(gòu)弱面產(chǎn)狀及其組合的幾何特性

4.9.2 楔型四面體穩(wěn)定性分析

4.9.3 楔型五面體穩(wěn)定性分析

4.10 傾倒式破壞

4.10.1 傾倒滑移破壞的計(jì)算模式

4.10.2 傾倒滑移破壞的受力分析與失穩(wěn)判別準(zhǔn)則

4.10.3 沿多個(gè)單層條柱的平面型滑動(dòng)傾倒破壞

4.10.4 計(jì)算實(shí)例

第1章至第4章參考文獻(xiàn)

第3篇 數(shù)值分析

第5章 邊坡開挖的有限元分析

5.1 概述

5.2 巖體中開挖的有限元分析

5.2.1 二維彈塑性有限元分析

5.2.2 實(shí)例分析

5.3 帶節(jié)理單元的三維有限元分析

5.3.1 連續(xù)體的基本立體單元

5.3.2 節(jié)理單元

5.3.3 帶節(jié)理單元的三維有限元程序

5.3.4 實(shí)例分析

第6章 邊坡開挖的邊界元分析

6.1 邊界積分方程的建立

6.2 體積力、面積分項(xiàng)的轉(zhuǎn)換

6.3 積分方程的數(shù)值解

6.4 有限子域的非均質(zhì)邊界元法

6.5 用邊界元法研究地下水滲流場(chǎng)的作用

6.6 用邊界元法計(jì)算邊坡安全系數(shù)

6.7 計(jì)算實(shí)例

第7章 邊坡開挖的離散元分析

7.1 二維離散元及udec程序基本原理

7.2 Udec計(jì)算模型及其參數(shù)

7.2.1 彈性模型

7.2.2 塑性模型

7.2.3 Coulomb滑動(dòng)模型

7.2.4 有加固構(gòu)件的udec參數(shù)

7.2.5 有地下水作用的udec參數(shù)

7.3 Udec命令的執(zhí)行順序與繪制各種圖形的命令

7.3.1 Udec命令的執(zhí)行順序

7.3.2 Udec繪制各種圖形的命令

7.3.3 計(jì)算實(shí)例

第5章至第7章 參考文獻(xiàn)

第4篇 概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)

第8章 概率分析法

8.1 概述

8.2 邊坡破壞概率的解析算法

8.2.1 概率密度函數(shù)與邊坡破壞概率

8.2.2 隨機(jī)變量的數(shù)字特征

8.3 常見滑坡類型的破壞概率計(jì)算

8.3.1 無(wú)張裂隙的平面剪切型

8.3.2 張裂隙在坡頂面上的平面剪切型

……

第5篇 動(dòng)力穩(wěn)定性

第6篇 治理

后記 2100433B