石窟巖體結構穩(wěn)定性分析評價系統(tǒng)研究

第1章 石窟寺及其穩(wěn)定性問題

1.1 中國石窟及主要病害問題

1.1.1 敦煌石窟

1.1.2 龍門石窟

1.1.3 大足石刻

1.1.4 樂山大佛

1.1.5 中國石窟穩(wěn)定性問題

1.2 研究對象

1.2.1 石窟危巖體

1.2.2 風化巖石與危巖體

1.3 石窟巖體穩(wěn)定性問題的類型

1.3.1 崖壁巖體穩(wěn)定性問題

1.3.2 局部巖體穩(wěn)定性問題

1.3.3 石窟頂板巖體穩(wěn)定性問題

1.3.4 廊柱巖體穩(wěn)定性問題

1.4 研究意義

1. 5國內外研究現(xiàn)狀

1.5.1 危巖體研究共性

1.5.2 石窟危巖體穩(wěn)定性特性研究

1.6 主要研究內容與技術路線

第2章 云岡石窟與云岡石窟保護

2.1 世界文化遺產——云岡石窟

2.1.1 云岡石窟簡介

2.1.2 云岡石窟的氣候與環(huán)境條件

2.2 云岡石窟穩(wěn)定性問題及治理

2.2.1 20世紀50年代前的歷史維修

2.2.2 1949年以來云岡石窟的保護維修

第3章 云岡石窟地質環(huán)境條件

3.1 區(qū)域地質背景

3.2 云岡石窟區(qū)的地質構造

3.3 云岡石窟區(qū)的地層條件

3.3.1 云岡地區(qū)侏羅系砂巖

3.3.2 云岡石窟砂巖巖性特征

3.3.3 云岡石窟砂巖沉積構造特征

3.4 云岡石窟摩崖微觀地貌特征

3.5 石窟地層與石窟穩(wěn)定性

第4章 云岡石窟砂巖特性研究

4.1 微觀結構及組分研究

4.1.1 砂巖微觀結構及成分組成研究

4.1.2 風化巖樣的X射線衍射物相分析

4.2 物理力學性質研究

4.2.1 密度及孔隙率

4.2.2 變形及抗壓強度

4.3 水理性質研究

4.3.1 吸水率

4.3.2 滲透系數(shù)

4.3.3 膨脹系數(shù)

4.3.4 巖石抗凍性

4.4 熱學性質研究

4.4.1 導熱系數(shù)

4.4.2 比熱

4.4.3 線膨脹系數(shù)

4.5 巖石的蠕變特性研究

4.6 小結

第5章 云岡石窟結構面與危巖體

5.1 石窟崖壁表面裂隙的分布規(guī)律

5.2 石窟內部裂隙分布規(guī)律

5.3 云岡石窟裂隙網絡模型

5.3.1 原理與方法

5.3.2 結果分析

5.4 崖壁危巖體的分布規(guī)律研究

5.5 小結

第6章 砂巖劣化影響因素研究

6.1 酸對云岡石窟砂巖的破壞

6.1.1 試驗方案

6.1.2 試驗結果分析

6.1.3 酸對巖石的破壞分析

6.2 可溶鹽對云岡石窟砂巖的劣化

6.2.1 可溶鹽的發(fā)育現(xiàn)狀及其對云岡石窟文物的破壞

6.2.2 試驗方案

6.2.3 試驗結果分析

6.2.4 可溶鹽破壞試驗結論

6.3 凍融循環(huán)劣化試驗

6.3.1 試驗方法

6.3.2 凍融試驗成果分析

6.3.3 溫度劣化機理與結論

6.4 干濕循環(huán)試驗

6.5 小結

第7章 環(huán)境影響因素的監(jiān)測與分析

7.1 云岡石窟監(jiān)測工作布置

7.1.1 龍王溝危巖體的變形與裂隙水壓力監(jiān)測

7.1.2 第3窟小型危巖體的張拉、傾斜及溫度監(jiān)測

7.1.3 山體穩(wěn)定性多點位移計布設

7.1.4 石窟西側崖壁表層溫度場監(jiān)測

7.2 儀器選型與數(shù)據傳輸系統(tǒng)

7.3 危巖體監(jiān)測結果分析

7.3.1 龍王溝1#危巖體的監(jiān)測結果分析

7.3.2 小型片狀危巖體的變形監(jiān)測結果分析

7.3.3 第3窟小型危巖體變形破壞監(jiān)測結果分析

7.4 多點位移計變形曲線

7.5 云岡石窟淺層溫度場監(jiān)測分析

7.5.1 巖體表面溫度及環(huán)境溫度對比分析

7.5.2 巖體鉆孔溫度隨深度變化規(guī)律分析

7.5.3 巖體鉆孔各深度的溫度梯度變化規(guī)律分析

7.5.4 不同時間段的溫度比較及破壞模式分析

7.6 小結

第8章 云岡石窟崖壁小型開裂體發(fā)育特征及評估

8.1 調查對象及調查方案

8.2 紅外熱成像對云岡石窟危巖體的識別效果分析

8.2.1 紅外熱成像應用基礎

8.2.2 云岡石窟巖體熱成像某一時刻溫度場分析

8.2.3 紅外熱成像溫度變化過程及危巖體識別研究

8.3 第11～13窟摩崖危巖體的調查評價分析

8.4 摩崖危巖體穩(wěn)定性計算

8.4.1 滑塌式危巖穩(wěn)定性計算方法

8.4.2 傾倒式危巖穩(wěn)定性計算方法

8.4.3 墜落式危巖穩(wěn)定性計算方法

8.4.4 摩崖危巖體穩(wěn)定性計算結果

8.5 小結

第9章 石窟摩崖危巖體多層次評價系統(tǒng)

9.1 穩(wěn)定性及其變化規(guī)律

9.2 評估因子分析

9.2.1 危巖體的位置高度

9.2.2 危巖體的體積

9.2.3 危巖體與文物本體的關系

9.3 評估權重設定

9.4 評價結果分析

9.5 小結

第10章 云岡石窟頂板穩(wěn)定性問題

10.1 頂板梁折式危巖穩(wěn)定性計算方法

10.2 第3窟頂板穩(wěn)定性分析

10.3 第11窟頂板穩(wěn)定性分析

10.4 小結

第11章 云岡石窟整體穩(wěn)定性數(shù)值分析

11.1 整體穩(wěn)定性三維分析理論與方法

11.1.1 數(shù)值分析塑性理論的增量形式

11.1.2 彈性各向同性體

11.1.3 彈塑性巖體本構模型

11.1.4 基于強度折減法的穩(wěn)定性分析

11.1.5 三維模型的建立

11.2 云岡第9窟、第10窟穩(wěn)定性三維數(shù)值模擬分析

11.2.1 幾何模型的建立與邊界條件

11.2.2 計算參數(shù)確定

11.2.3 整體位移分析

11.2.4 整體應力分析

11.2.5 剖面的位移和應力分析

11.2.6 廊柱的位移和應力分析

11.2.7 強度折減法計算石窟的穩(wěn)定性

11.3 第3窟穩(wěn)定性分析

11.3.1 模型的建立與邊界條件

11.3.2 整體位移分析

11.3.3 整體應力分析

11.3.4 洞窟外崖壁面的塑性區(qū)分布

11.3.5 剖面的應力、位移及破壞分析

11.4 結論

第12章 云岡石窟第9窟、第10窟廊柱地震動力學分析

12.1 模型動力參數(shù)選取

12.1.1 地震波的選取

12.1.2 動力阻尼設定

12.1.3 動力邊界設定

12.2 小震動力響應

12.2.1 應力分析

12.2.2 位移響應

12.2.3 速度響應

12.2.4 加速度響應

12.3 中震動力響應

12.3.1 應力分析

12.3.2 位移響應

12.3.3 速度響應

12.3.4 加速度響應

12.4 大震動力響應

12.4.1 應力分析

12.4.2 位移響應

12.4.3 速度響應

12.4.4 加速度響應

12.5 三種工況下動力響應對比

第13章 云岡石窟廊柱及崖壁T-M多場耦合分析

13.1 熱一水一力三場耦合模擬基本理論

13.1.1 單重介質熱-水-力耦合控制方程

13.1.2 有限元格式

13.2 廊柱多場耦合分析

13.2.1 有限元模型的建立

13.2.2 廊柱計算結果分析

13.3 典型崖壁多場耦合分析

13.3.1 有限元模型建立

13.3.2 計算結果分析

13.4 小結

第14章 結論

主要參考文獻

附圖2100433B

王金華、嚴紹軍、任偉中、方云編著的《石窟巖體結構穩(wěn)定性分析評價系統(tǒng)研究》為國家科技支撐項目科研成果，其主要內容以云岡石窟為例，介紹了云岡及全國重點砂巖石窟巖性結構條件、不穩(wěn)定病害類型和加固工程效果調查評估，建立了砂巖石窟的地質模型和石窟巖體穩(wěn)定性分析數(shù)值仿真模型，提出了石窟穩(wěn)定性評估體系和評估標準，建立云岡石窟重點區(qū)域巖體穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，對云岡石窟巖體穩(wěn)定性做出分析評估。本專著的特點為系統(tǒng)提出了石窟評價的方法和評估標準，對我國的石窟加固工程設計提供了理論基礎和科學依據，可在全行業(yè)推廣應用。

巖體結構分析主要有：

（1）地質學方法。如巖石學方法、構造地質學方法和地質力學方法等。

（2）巖石力學方法。如地應力測量。巖石強度試驗和模擬試驗等。

（3）作圖法。即借助赤平極射投影法或實體比例投影法、或塊體坐標投影法等進行圖解分析，確定巖體優(yōu)勢結構面、結構體幾何形狀和規(guī)模大小。以及可能失穩(wěn)的形式和位移的方向等。

（4）Q值評價法。即用巖體質量指標Q值評價巖體穩(wěn)定性的方法，Q值愈大，巖體穩(wěn)定性愈好 。

石窟佛教建筑

從北魏(386—534)至隋(581—618)唐(618—907)，是鑿窟的鼎盛時期，尤其是在唐朝時期修筑了許多大石窟，唐代以后逐漸減少。這個時期，黃河流域是中國政治、文化、經濟的中心。

石窟宗教文化

石窟藝術是一種宗教文化，取材于佛教故事，興于魏晉，盛于隋唐。它吸收了印度健陀羅藝術精華，融匯了中國繪畫和雕塑的傳統(tǒng)技法和審美情趣，反映了佛教思想及其漢化過程，是研究中國社會史、佛教史、藝術史及中外文化交流史的珍貴資料。

我國現(xiàn)存的主要石窟群均為魏唐之間或宋朝前期作品，其中以石刻負盛名的是大同云岡、洛陽龍門、天水麥積山和重慶大足四大石窟。

石窟佛教藝術

石窟藝術與佛教是十分密切的。石窟藝術是為當時信佛的人們服務的。因信仰佛教的各階級、各階層人物不同，他們所屬的佛教宗派也不一樣，因而在造像與壁畫的題材上，也要根據自己那一宗派的經典造像。所以石窟藝術的發(fā)展，因時間、地點的不同，發(fā)展情況也不一樣。如新疆石窟，除唐代或以后漢人所開的窟畫出一些大乘經變以外，其余早期開鑿的各窟，全看不到反映大乘經中的故事造像。這些石窟群中，遺存到今天的雕像，主要是釋迦和菩薩等單獨的形象，其次則多是佛本生、佛本行（即如何苦行、忍辱、尋求解脫）等故事畫像。這些畫像多數(shù)是根據《聲聞藏》各經創(chuàng)造出的，與外國商人竺婆勒子竺法度學小乘教唯禮釋迦的記載相同，與法顯、玄奘等人所記天山南麓各國信仰小乘教的記錄也完全吻合。

石窟藝術是佛教藝術，它反映了佛教思想及其發(fā)生、發(fā)展的過程，它所創(chuàng)造的像、菩薩、羅漢、護法，以及佛本行、佛本生的各種故事形象，都是通過具體人的生活形象而創(chuàng)造出來的。因而它不能割斷與歷史時期人們的生活聯(lián)系，它不像其他藝術那樣直接地反映社會生活，但它卻曲折地反映了各歷史時期、各階層人物的生活景象。這應該是石窟藝術的一個特點。

《邊坡巖體穩(wěn)定性分級系統(tǒng)研究》是一篇論文，張菊連著。

副題名

外文題名

論文作者

張菊連著

導師

沈明榮指導

學科專業(yè)

學位級別

工學博士

學位授予單位

同濟大學

學位授予時間

2011

關鍵詞

巖石力學 邊坡穩(wěn)定性 滑坡

館藏號

TU457

唯一標識符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.005700785

館藏目錄

2012\TU457\14

2100433B