巖石高邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析

黃潤秋，男，漢族，1963年8月生，湖南長沙人，1994年11月加入九三學社，1986年2月參加工作，成都地質(zhì)學院水文系工程地質(zhì)專業(yè)畢業(yè)，研究生學歷，工學博士，教授，博士生導師。

1979.09-1983.07，成都地質(zhì)學院水文系工程地質(zhì)專業(yè)學習，獲工學學士學位

1983.07-1986.02，成都地質(zhì)學院水文系工程地質(zhì)專業(yè)學習，提前攻讀博士學位

1986.02-1988.09，成都地質(zhì)學院水文系工程地質(zhì)專業(yè)學習，獲工學博士學位

1988.09-1989.04，成都地質(zhì)學院水文工程地質(zhì)系講師

1989.04-1993.06，成都地質(zhì)學院地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家專業(yè)實驗室副主任（1992.11評為教授）

1993.06-2001.09，成都理工學院院長助理（其間：1993.11聘為博士生導師；1996.09兼任水文系主任；1997.09兼任環(huán)境與土木工程學院院長；1997.04任九三學社四川省委副主委；1997.05任九三學社成都市委副主委；1997.12任九三學社中央委員；1998.12-1999.07香港大學訪問教授）

2001.09-2006.10，九三學社中央委員、四川省委副主委、成都市委副主委，成都理工大學副校長、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家專業(yè)實驗室主任

2006.10-2007.05，九三學社中央委員、四川省委副主委，成都理工大學副校長、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家專業(yè)實驗室主任

2007.05-2007.12，九三學社中央委員、四川省委主委，成都理工大學副校長、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室主任

2007.12-2008.01，九三學社中央常委、四川省委主委，成都理工大學副校長、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室主任

2008.01-2014.01，四川省政協(xié)副主席，九三學社中央常委、四川省委主委，成都理工大學副校長、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室主任

2014.01-2016.03，四川省人大常委會副主任，九三學社中央常委、四川省委主委，成都理工大學副校長、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室主任

2016.03-，環(huán)境保護部副部長

九屆、十屆、十一屆全國政協(xié)委員，十二屆全國人大常委，四川省十二屆人大代表，七屆、八屆、十屆、十一屆四川省政協(xié)委員。

前言

第1章 緒論

1.1 高邊坡與高邊坡地質(zhì)災(zāi)害

1.2 高邊坡研究的理論與實踐發(fā)展

1.3 學術(shù)思想與技術(shù)路線

第2章 基本原理

2.1 中國西部地區(qū)巖石高邊坡的主要特征

2.1.1 邊坡高陡,坡型復雜

2.1.2 邊坡應(yīng)力環(huán)境復雜,地應(yīng)力量級高

2.1.3 具有復雜的變形破裂演化歷史

2.2 復雜巖體結(jié)構(gòu)精細描述和高邊坡地質(zhì)模型的建立

2.2.1 結(jié)構(gòu)面的分類體系

2.2.2 結(jié)構(gòu)面描述的指標體系

2.2.3 結(jié)構(gòu)面的調(diào)查技術(shù)

2.2.4 結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)估計的概率模型

2.2.5 復雜巖體結(jié)構(gòu)三維建模系統(tǒng)

2.3 高邊坡變形破壞演化的三階段理論

2.3.1 天然高邊坡的表現(xiàn)

2.3.2 人工開挖高邊坡的變形破裂響應(yīng)

2.4 西南地區(qū)典型高邊坡發(fā)育的動力過程及變形破壞機理

2.4.1 滑移-拉裂-剪斷“三段”式機理

2.4.2 “擋墻”潰屈機理

2.4.3 傾倒變形機理

2.4.4 順傾向?qū)訝顜r體邊坡的滑移(彎曲)剪斷機理

2.4.5 節(jié)理巖體邊坡的階梯狀蠕滑拉裂變形機理

2.4.6 高應(yīng)力強卸荷深部破裂機理

2.5 高邊坡變形破壞的全過程模擬

2.5.1 “概念模型”與全過程數(shù)值模擬

2.5.2 基于“過程模擬”的高邊坡變形穩(wěn)定性評價及預(yù)測

2.6 基于變形理論的高邊坡穩(wěn)定性“過程控制”

2.6.1 高邊坡變形控制及災(zāi)害防治的地質(zhì)工程原理

2.6.2 高邊坡變形及其“過程控制”的技術(shù)實現(xiàn)

2.6.3 高邊坡變形控制的經(jīng)驗原則

第3章 高邊坡區(qū)域動力環(huán)境條件研究

3.1 引言

3.2 中國西南地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)特征

3.2.1 青藏高原隆升對西南地區(qū)的影響分析

3.2.2 中國西南地區(qū)構(gòu)造分區(qū)及構(gòu)造格架

3.3 中國西南地區(qū)形變-應(yīng)力場特征及高地應(yīng)力分布

3.3.1 中國西南地區(qū)形變場特征

3.3.2 中國西南地區(qū)應(yīng)力場特征

3.3.3 中國西南地區(qū)高地應(yīng)力的形成機理及分布特征

3.4 河谷高邊坡應(yīng)力場條件研究

3.4.1 河谷演化與青藏構(gòu)造隆升的關(guān)系

3.4.2 河谷應(yīng)力場特征及其發(fā)育的基本規(guī)律

3.4.3 典型河谷演化與谷坡地應(yīng)力場特征

第4章 高邊坡工程地質(zhì)調(diào)查方法

4.1 引言

4.1.1 工程地質(zhì)測繪

4.1.2 邊坡結(jié)構(gòu)及巖體結(jié)構(gòu)調(diào)查

4.1.3 變形破壞現(xiàn)象調(diào)查

4.2 高邊坡工程地質(zhì)測繪及編圖

4.2.1 高邊坡工程地質(zhì)測繪

4.2.2 高邊坡開挖面地質(zhì)展示圖編繪

4.3 結(jié)構(gòu)面分級及描述體系

4.3.1 結(jié)構(gòu)面工程地質(zhì)分級

4.3.2 結(jié)構(gòu)面描述體系

4.4 邊坡結(jié)構(gòu)調(diào)查技術(shù)與方法

4.4.1 邊坡結(jié)構(gòu)調(diào)查

4.4.2 結(jié)構(gòu)面調(diào)查

4.4.3 巖體結(jié)構(gòu)調(diào)查

4.5 高邊坡變形破壞現(xiàn)象調(diào)查

4.5.1 邊坡變形破壞現(xiàn)象分類

4.5.2 邊界條件確定

4.5.3 變形跡象調(diào)查

4.5.4 破壞現(xiàn)象調(diào)查

4.6 非接觸測量方法在高邊坡工程地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

4.6.1 三維地質(zhì)信息的識別及提取

4.6.2 結(jié)構(gòu)面參數(shù)測量

4.6.3 瑪爾擋水電站下壩址右岸高邊坡應(yīng)用實例

4.7 高邊坡工程地質(zhì)調(diào)查資料整理分析

4.7.1 原始資料的錄入

4.7.2 原始資料存檔

4.7.3 巖體結(jié)構(gòu)統(tǒng)計分析

第5章 高邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征研究

5.1 巖體結(jié)構(gòu)成因分析

5.1.1 巖體結(jié)構(gòu)的原生建造

5.1.2 巖體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造改造

5.2 巖體結(jié)構(gòu)表生改造

5.2.1 邊坡卸荷帶的形成及分布規(guī)律

5.2.2 緩傾角結(jié)構(gòu)面表生改造機制分析

5.3 基體結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析

5.3.1 基體結(jié)構(gòu)面跡長研究

5.3.2 基體結(jié)構(gòu)面連通率研究

第6章 卸荷條件下高邊坡巖體力學特性研究

6.1 引言

6.2 卸荷條件下三峽花崗巖的變形與破壞的三軸卸荷試驗

6.2.1 試驗方案設(shè)計

6.2.2 變形特征

6.2.3 參數(shù)變化規(guī)律

6.2.4 破裂特征及演化機制

6.2.5 CWFS模型

6.3 不同卸荷速率下錦屏大理巖的變形與破壞的三軸卸荷試驗

6.3.1 試驗方案

6.3.2 卸荷速率對巖石變形的影響

6.3.3 卸荷速率對卸荷過程中變形參數(shù)的影響

6.3.4 卸荷速率對巖石強度的影響

6.3.5 卸荷速率對巖石破裂特征的影響

6.4 卸荷條件下裂隙巖體的變形與破壞的物理模型試驗

6.4.1 試驗材料及方案

6.4.2 卸荷條件下裂隙巖體強度特征

6.4.3 卸荷條件下裂隙巖體變形特征

6.4.4 卸荷條件下裂隙巖體的破壞形態(tài)及其演化機制

6.5 卸荷條件下巖體的本構(gòu)模型及斷裂力學機制

6.5.1 卸荷條件下巖體的本構(gòu)模型

6.5.2 卸荷條件下巖體裂隙動態(tài)擴展的斷裂力學機制

第7章 天然高邊坡變形破壞機理研究

7.1 高應(yīng)力環(huán)境下近水平巖層高邊坡時效變形機理分析

7.1.1 概述

7.1.2 高邊坡工程地質(zhì)條件概況

7.1.3 高邊坡變形破裂現(xiàn)象及組合模式研究

7.1.4 高邊坡變形破壞機制數(shù)值模擬研究

7.1.5 邊坡變形破壞機制及其工程環(huán)境效應(yīng)評價

7.2 順傾向巖質(zhì)高邊坡時效變形機理及工程環(huán)境效應(yīng)評價

7.2.1 概述

7.2.2 邊坡地質(zhì)概況

7.2.3 邊坡典型時效變形特征及模式機理分析

7.2.4 順傾邊坡的工程適宜性評價

7.3 復雜反傾向巖體邊坡時效變形機理及工程適宜性評價

7.3.1 概述

7.3.2 高邊坡工程地質(zhì)條件概述

7.3.3 深裂縫成因類型及發(fā)育特征

7.3.4 深部裂縫發(fā)育特征及形成機理

7.4 堅硬塊狀巖體高邊坡時效變形機制及工程適宜性評價

7.4.1 概述

7.4.2 階梯狀蠕滑拉裂滑-移模式分析

7.4.3 滑移-拉裂-剪斷型邊坡時效變形機理及工程適宜性分析

7.5 含中部鎖固段高邊坡時效變形機理及運動過程研究

7.5.1 概述

7.5.2 高邊坡變形及失穩(wěn)過程實錄

7.5.3 滑坡-泥石流發(fā)育的基本特征

7.5.4 滑源區(qū)巖體結(jié)構(gòu)特征研究

7.5.5 角礫巖的成因研究

7.5.6 滑坡形成機制的“概念模擬”建立

7.5.7 滑坡全過程模擬的數(shù)值模擬研究

7.5.8 主要結(jié)論

第8章 大規(guī)模開挖條件下高邊坡變形破裂響應(yīng)研究

8.1 引言

8.2 工程實例分析

8.2.1 三峽永久船閘高邊坡開挖

8.2.2 葛洲壩水電站基坑開挖(沿水平層面變形的典型實例)

8.2.3 五強溪水電站左岸船閘工程邊坡

8.2.4 美國俄亥壩的靜水池基坑

8.2.5 瀾滄江漫灣水電站壩肩邊坡開挖

8.2.6 銅街子水電站壩基基坑的開挖

8.2.7 小結(jié)

8.3 小灣水電站高邊坡開挖工程概況

8.3.1 右岸邊坡開挖概況

8.3.2 左岸邊坡開挖概況

8.4 右岸邊坡開挖變形響應(yīng)分析

8.4.1 右岸高位邊坡開挖變形響應(yīng)分析

8.4.2 進水口邊坡開挖變形響應(yīng)分析

8.4.3 拱肩槽邊坡開挖變形響應(yīng)分析

8.5 左岸高邊坡開挖變形響應(yīng)分析

8.5.1 4山梁高位邊坡變形響應(yīng)分析

8.5.2 左岸拱肩槽邊坡變形響應(yīng)分析

8.6 高邊坡開挖卸荷破裂響應(yīng)分析

8.6.1 進水口邊坡卸荷現(xiàn)象及模式分析

8.6.2 拱肩槽邊坡卸荷現(xiàn)象及模式分析

8.7 小結(jié)

第9章 高邊坡變形破壞過程模擬的基本理論和方法

9.1 引言

9.2 全過程數(shù)值模擬的數(shù)學-力學原理

9.2.1 有限單元法數(shù)值模擬的基本概念

9.2.2 彈塑性非線性問題的有限單元法分析

9.2.3 黏彈塑性流變問題的有限單元法分析

9.2.4 損傷力學問題的有限單元法分析

9.2.5 大變形及運動過程的離散單元法

9.2.6 斜坡變形過程模擬的快速拉格朗日分析(FLAC)

9.3 復雜高邊坡變形破壞模擬的建模技術(shù)

9.3.1 概述

9.3.2 復雜FLAC計算模型的建模方法

9.3.3 3DEC計算模型的建模方法及其程序?qū)崿F(xiàn)

第10章 地下水在復雜介質(zhì)中的流動及邊坡水巖作用過程模擬

10.1 邊坡巖體水-力耦合作用模擬的基本理論

10.1.1 邊坡巖體地下水滲流模型

10.1.2 邊坡巖體水-力耦合模型

10.2 節(jié)理巖體水-巖作用過程的離散單元法模擬

10.2.1 離散元法在模擬流體流動方面的進展

10.2.2 節(jié)理巖體中流體流動的離散元模擬

10.2.3 節(jié)理巖體邊坡分析

10.3 孔隙-裂隙雙重介質(zhì)水-巖耦合作用數(shù)值模擬

10.3.1 巖體滲透特性描述

10.3.2 邊坡巖體滲流場研究

10.3.3 滲流場劇烈變化條件邊坡的水-力耦合作用的數(shù)值模擬

10.4 小灣壩肩工程高邊坡滲流場模擬

10.4.1 概述

10.4.2 工程邊坡地質(zhì)條件

10.4.3 水文地質(zhì)條件

10.4.4 高邊坡地下水滲流三維數(shù)值模擬

第11章 邊坡動力過程模擬

11.1 引言

11.2 邊坡動力過程模擬的離散單元法

11.2.1 動力運動方程

11.2.2 塊體的變形模擬

11.3 高邊坡動力響應(yīng)特征的數(shù)值模擬

11.3.1 動力離散元模擬的基本程序

11.3.2 關(guān)于地震波的選取和邊界條件設(shè)置

11.3.3 坡形的動力響應(yīng)特征分析

11.3.4 強震條件下陡傾層狀高邊坡的動力響應(yīng)特征

11.4 強震條件下斜坡破裂擴展模式研究

11.4.1 破裂擴展模擬與斷裂力學分析

11.4.2 不同動力環(huán)境下破裂擴展的優(yōu)勢方向

11.4.3 地震工況下斜坡破裂面的延伸形態(tài)

11.5 高邊坡動力響應(yīng)的物理試驗研究

11.5.1 試驗設(shè)計

11.5.2 邊坡動力響應(yīng)特征分析

11.5.3 模型邊坡對不同頻率振動的響應(yīng)特征

11.5.4 模型邊坡變形破壞過程及失穩(wěn)機制分析

第12章 支護結(jié)構(gòu)與巖土體相互作用原理與高邊坡變形控制

12.1 引言

12.2 大型邊坡支護措施適宜性分析

12.2.1 削方減載及壓腳

12.2.2 排水

12.2.3 錨固工程

12.2.4 抗滑樁

12.2.5 錨拉樁

12.2.6 樁板墻

12.3 預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡的機理及其支護效應(yīng)分析

12.3.1 錨墩單墩與錨墩-地梁組合結(jié)構(gòu)的錨固傳力特性數(shù)值分析

12.3.2 框架預(yù)應(yīng)力錨索加固效應(yīng)分析

12.4 錨索抗滑樁設(shè)計的基本理論和支護效應(yīng)分析

12.4.1 概述

12.4.2 初始預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的主動支護效果及初始內(nèi)力計算

12.4.3 正常工作狀態(tài)的錨索樁計算

12.4.4 小結(jié)

12.5 抗滑樁支護效應(yīng)有限元模擬分析

12.5.1 理論研究現(xiàn)狀

12.5.2 樁土作用機理有限元分析理論簡介

12.5.3 樁與巖土體相互作用分析

12.5.4 小結(jié)

參考文獻2100433B

《巖石高邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析》結(jié)合我國西部特殊的地域地質(zhì)環(huán)境條件，針對邊坡高陡、地質(zhì)環(huán)境條件復雜及工程邊坡開挖規(guī)模巨大等特點，全面闡述巖石高邊坡穩(wěn)定性分析的工程地質(zhì)基礎(chǔ)、變形破壞機理及穩(wěn)定性分析和評價方法，主要內(nèi)容包括總論、巖石高邊坡工程地質(zhì)環(huán)境條件、高邊坡工程地質(zhì)現(xiàn)場工作方法、高邊坡巖體結(jié)構(gòu)分析、自然和人工高邊坡變形破壞機理、高邊坡變形破壞的全過程模擬理論及滲流、強震條件下的高邊坡穩(wěn)定性評價、高邊坡穩(wěn)定性的過程模擬與過程控制等，全書共12章。

《巖石高邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析》可供國土資源開發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害防治、水利水電、交通土建、礦山開采等領(lǐng)域以及高等院校、科研院所從事工程地質(zhì)、巖土工程勘測設(shè)計的科研、教學、科技人員參考使用。

本書以彈粘塑性勢理論為基礎(chǔ)，針對高壩復雜巖石地基及巖石高邊坡的穩(wěn)定分析問題，介紹了有代表性的兩類數(shù)值方法：自適應(yīng)有限單元法和塊體單位法。全書的主要內(nèi)容包括：加錨節(jié)理巖體的流變模型與本構(gòu)關(guān)系，h型和p型有限單元法，基于有限單元法的反饋分析方法，復雜巖石塊體系系統(tǒng)的識別與前處理技術(shù)，塊體單位法的基本原理，基于塊體單元法的滲流分析、加固分析和隨機分析方法，以及廣義塊體單元法的基本理論等。

序

前言

第1章 緒論

1.1 重大水電工程中的高邊坡問題

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1 巖石高邊坡穩(wěn)定性分析

1.2.2 巖石高邊坡數(shù)值模擬方法

1.2.3 巖石高邊坡安全監(jiān)測

1.3 水電工程巖石高邊坡巖石力學問題

第2章 樞紐區(qū)巖石高邊坡地質(zhì)勘察成果

2.1 工程概述

2.2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.2.1 勘察工作過程

2.2.2 地形地貌

2.2.3 地層巖性

2.2.4 地質(zhì)構(gòu)造

2.2.5 物理地質(zhì)現(xiàn)象

2.2.6 水文地質(zhì)條件

2.2.7 工程地質(zhì)分區(qū)

2.3 區(qū)域構(gòu)造背景及實測地應(yīng)力分析

2.3.1 區(qū)域構(gòu)造背景

2.3.2 實測地應(yīng)力分析

2.4 樞紐邊坡巖體結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)特征

2.4.1 巖體結(jié)構(gòu)類型劃分

2.4.2 結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)分級

2.4.3 結(jié)構(gòu)面力學特性及力學參數(shù)取值

2.4.4 工程邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類

2.5 糯扎渡水電站巖石高邊坡力學問題

第3章 巖體物理力學參數(shù)確定理論與應(yīng)用研究

3.1 邊坡巖體質(zhì)量評價的GSMR法

3.2 基于Hoek—BrOWn巖體錨固強度準則

3.2.1 廣義Hoek—Brown強度準則

3.2.2 巖塊單軸抗壓強度微結(jié)構(gòu)張量表示

3.2.3 參數(shù)m5、s和n的開挖弱化因子表示

3.2.4 參數(shù)m6、s和n的錨固增強因子表示

3.3 巖體參數(shù)模糊分析和評價

3.3.1 巖體模糊分類

3.3.2 巖土力學參數(shù)模糊統(tǒng)計分析

3.3.3 小結(jié)

3.4 基于裂隙網(wǎng)絡(luò)的節(jié)理巖體參數(shù)研究

3.4.1 節(jié)理巖體三維裂隙網(wǎng)絡(luò)

3.4.2 基于裂隙網(wǎng)絡(luò)確定巖體等效參數(shù)

3.4.3 小結(jié)

3.5 樞紐區(qū)邊坡巖體質(zhì)量分級及力學參數(shù)取值研究

3.5.1 CSMR邊坡巖體質(zhì)量分類

3.5.2 邊坡巖體力學參數(shù)取值研究

3.5.3 糯扎渡樞紐邊坡設(shè)計規(guī)劃

第4章 巖石高邊坡穩(wěn)定性分析理論和方法研究

4.1 考慮空間效應(yīng)的改進三維剛體極限平衡法

4.1.1 安全系數(shù)定義

4.1.2 改進三維Sarma算法

4.1.3 改進三維不平衡推力法

4.1.4 算例驗證

4.2 基于Dijkstra算法的極限平衡有限元方法

4.2.1 邊坡穩(wěn)定性問題的圖形化

4.2.2 基于Dikstra算法的最危險滑動面確定

4.2.3 Dikstra算法的優(yōu)化

4.2.4 抗滑力的計算

4.2.5 程序?qū)崿F(xiàn)

4.2.6 算例驗證

4.3 基于滑移線理論的邊坡極限平衡有限差分研究

4.3.1 滑移線理論的提出

4.3.2 滑動方向確定

4.3.3 最小安全系數(shù)計算

4.3.4 程序開發(fā)

4.3.5 算例驗證

4.4 考慮滑面變形的楔形體穩(wěn)定性分析

……

第5章 右岸壩肩延時高邊坡穩(wěn)定性研究

第6章 霧雨作用下高邊坡變形及穩(wěn)定性研究

第7章 尾水出口洞坡聯(lián)合穩(wěn)定性及加固措施研究

第8章 糯扎渡邊坡反分析與邊坡反饋設(shè)計研究

第9章 糯扎渡水電站樞紐區(qū)邊坡檢測分析與實踐檢驗

參考文獻 2100433B

內(nèi) 容 提 要

該書為中國長江三峽水利樞紐工程重大項目研究的專著。全書共有12章，全面系統(tǒng)

地論述和總結(jié)了巖石高邊坡穩(wěn)定與變形分析的研究成果及其在三峽船閘高邊坡設(shè)計和施

工的應(yīng)用，主要包括：三峽船閘高邊坡巖體宏觀力學參數(shù)，船閘高邊坡及閘室邊墻最不利

水荷載，船閘高邊坡失穩(wěn)機理與穩(wěn)定分析方法，邊坡分析數(shù)值方法新進展，爆破對高邊坡

穩(wěn)定的影響，高邊坡巖體彈粘塑性時空效應(yīng)，高邊坡錨固作用機理與分析方法，高邊坡開

挖卸荷機理與穩(wěn)定變形，高邊坡施工性狀監(jiān)測與反饋分析。

該書內(nèi)容豐富，資料翔實，學術(shù)觀點新，理論上有創(chuàng)見，其研究成果在國內(nèi)外具領(lǐng)先

水平。

該書可供從事水利、水電、鐵道、公路、橋梁、礦山、建筑等的工程設(shè)計、施工、科

研人員和有關(guān)高等院校的師生閱讀參考。