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1 绪论 1

1.1 岩体地基稳定性 1

1.1.1 地基与基础的概念 1

1.1.2 地基稳定性研究的意义 2

1.1.3 岩体地基稳定性的变形判据 4

1.2 地基岩体的特点 6

1.2.1 岩石与岩体的定义 6

1.2.2 岩体与岩石的区别 7

1.3 岩体地基的基础型式 8

1.3.1 扩展基础 9

1.3.2 嵌岩桩 10

1.3.3 张性基础 12

1.4 岩体地基承载力的影响因素 14

1.4.1 岩体性质的影响 14

1.4.2 岩体结构的影响 15

1.4.3 地质环境条件的影响 16

1.4.4 基础设计参数的影响 18

1.4.5 场地地形条件的影响 20

1.4.6 施工扰动的影响 21

1.5 我国现行规范确定岩体地基承载力的方法评述 22

1.5.1 根据岩体风化程度和软硬程度经验确定 22

1.5.2 根据岩石单轴抗压试验统计确定 26

1.5.3 根据原位荷载试验现场确定 27

1.6 岩体地基极限承载力研究现状 28

1.6.1 国外研究现状 29

1.6.2 国内研究现状 31

1.7 研究思路与方法 34

1.7.1 研究思路与技术路线 34

1.7.2 主要研究内容 36

第一篇 岩体地基极限承载力研究基础 36

2 地基岩体强度理论 41

2.1 概述 41

2.2 岩体破坏与岩体强度 42

2.2.1 岩体破坏现象 42

2.2.2 岩体破坏机制 43

2.2.3 岩体强度指标 44

2.3 Mohr-Coulomb强度准则 44

2.3.1 Mohr强度理论 45

2.3.2 Mohr-Coulomb强度准则的内容 45

2.3.3 用σ1-σ3表示的Mohr-Coulomb强度准则 46

2.3.4 在主应力空间上表示的Mohr-Coulomb强度准则 47

2.3.5 Mohr-Coulomb强度准则的应用特点 48

2.4 Griffith强度准则 49

2.4.1 裂纹扩展的能量准则 49

2.4.2 裂纹尖端附近的应力 50

2.4.3 裂纹扩展的应力强度准则 51

2.4.4 Griffith强度准则的应用特点 54

2.5 Hoek-Brown强度准则 54

2.5.1 岩体非线性破坏特征 54

2.5.2 Hoek-Brown强度准则的内容 55

2.5.3 Hoek-Brown强度准则对岩体破坏的表述 56

2.5.4 岩体Hoek-Brown抗剪强度包络线 57

2.5.5 Hoek-Brown强度准则的适用条件 58

2.5.6 Hoek-Brown强度准则的四种重要表示形式 60

2.5.7 Hoek-Brown强度准则的应用特点 66

2.6 结构面抗剪强度理论 67

2.6.1 平直无充填物的结构面 67

2.6.2 粗糙起伏无充填物的结构面 67

2.6.3 非贯通结构面 70

2.6.4 有充填物的软弱结构面 71

2.7 本章小结 72

3 地基岩体基本力学参数 73

3.1 概述 73

3.2 岩块（石）单轴抗压强度 74

3.2.1 单轴压力试验 74

3.2.2 点荷载试验 75

3.3 岩块（石）单轴抗拉强度 78

3.3.1 直接拉伸试验 78

3.3.2 间接拉伸试验 80

3.3.3 点荷载试验 81

3.4 岩块（石）抗剪切强度 82

3.4.1 非限制性剪切强度试验 82

3.4.2 限制性剪切强度试验 83

3.5 岩块（石）变形参数 85

3.5.1 单轴压缩条件下岩石的变形特征 85

3.5.2 岩石变形指标及其确定方法 87

3.6 岩体经验参数m,s 89

3.6.1 查表估计 90

3.6.2 由室内岩块三轴压缩试验统计确定 92

3.6.3 由现场直剪试验或大剪试验统计确定 92

3.6.4 由岩体分类指标RMR和Q现场估算 94

3.6.5 由岩体分类指标RMI现场估算 96

3.6.6 用超声波测试技术现场估算 99

3.7 本章小结 101

4 地基岩体分类及其宏观力学参数 102

4.1 概述 102

4.2 地基岩体类型划分与质量评定 103

4.2.1 地基岩体的结构类型 103

4.2.2 地基岩体分类与质量评定 104

4.2.3 岩体地基类型划分 108

4.3 地基岩体宏观力学参数现场测试 109

4.3.1 岩体单轴抗压强度现场测试 109

4.3.2 岩体三轴压缩强度现场测试 109

4.3.3 岩体抗剪强度现场测试 110

4.3.4 岩体变形模量现场测试 111

4.4 各向同性地基岩体强度预测 114

4.4.1 岩体单轴抗压、抗拉强度预测 114

4.4.2 岩体或潜在破坏面上的抗剪强度预测 115

4.4.3 岩体综合抗剪强度预测 116

4.5 各向异性地基岩体强度预测 119

4.5.1 含一组结构面的各向异性岩体强度预测 119

4.5.2 含二、三组结构面的各向异性岩体强度预测 123

4.6 地下水对岩体强度的影响 126

4.6.1 地下水对岩体的物理作用 126

4.6.2 地下水对岩体的化学作用 127

4.6.3 地下水对岩土体的力学作用 128

4.7 地基岩体变形模量预测 130

4.7.1 由理论公式推算层状岩体的弹性模量 130

4.7.2 由岩体分类指标估算岩体变形模量 131

4.7.3 由纵波波速估算岩体变形模量 133

4.8 地基岩体泊松比预测 134

4.8.1 岩体泊松比的确定方法 135

4.8.2 岩体变形参数之间的关系 136

4.9 本章小结 138

5 岩体地基极限承载力研究方法 139

5.1 概述 139

5.2 岩体地基破坏过程 140

5.2.1 土体地基破坏型式 140

5.2.2 岩体地基理想破坏过程 142

5.3 求解岩体地基极限承载力的思路 143

5.3.1 地基极限承载力的内涵 43

5.3.2 地基极限承载力应满足的条件 144

5.3.3 求解岩体地基极限承载力的思路 146

5.4 极限分析的上下限理论 147

5.4.1 基本假定 148

5.4.2 极限状态的引入 148

5.4.3 边坡稳定性分析的塑性力学下限定理 149

5.4.4 边坡稳定性分析的塑性力学上限定理 149

5.5 经典滑移线理论体系 150

5.5.1 基本方程 151

5.5.2 “c-？”型材料的滑移线方程 152

5.5.3 滑移线的基本特征 153

5.5.4 无重边坡承受倾斜坡顶荷载作用时的闭合解 154

5.6 极限平衡条分法 155

5.6.1 垂直条分法 156

5.6.2 斜条分法 156

5.7 数值计算法 159

5.7.1 常用的数值计算方法 159

5.7.2 岩体地基极限承载力的数值计算步骤 161

5.7.3 算例分析 163

5.8 岩体地基的场地选址及工程地质勘察 165

5.8.1 建筑场地选择及分区的基本原则 165

5.8.2 岩体地基工程地质勘察阶段划分 168

5.8.3 岩体地基工程地质勘察要点 170

5.9 本章小结 173

第二篇 各向同性岩体地基极限承载力 173

6 岩体地基的应力状态与破坏模式 177

6.1 概述 177

6.2 岩体地基的自重应力 178

6.2.1 各向同性岩体地基的自重应力 178

6.2.2 水平层状岩体地基的自重应力 179

6.3 各向同性岩体地基的附加应力 180

6.3.1 半空间体在边界上受法向集中力作用 180

6.3.2 各向同性岩体地基受均布线荷载作用 184

6.4 层状岩体地基的附加应力 186

6.4.1 横观各向同性轴对称问题的基本方程 186

6.4.2 横观各向同性轴对称问题的位移解法 186

6.4.3 层状岩体地基表面作用集中力时的附加应力和位移 189

6.4.4 层状岩体地基表面作用倾斜荷载时的附加应力 191

6.5 各向同性岩体地基的破坏模式 193

6.5.1 强度失效破坏模式 193

6.5.2 变形失效破坏模式 194

6.6 本章小结 196

7 各向同性岩体地基承载力的极限分析解 197

7.1 概述 197

7.2 岩体地基极限承载力的常规计算方法 197

7.2.1 倾斜荷载作用时的岩体地基极限承载力 198

7.2.2 垂直荷载作用时的岩体地基容许承载力 200

7.3 岩体地基极限承载力的极限平衡解 200

7.3.1 岩体地基极限承载力的计算模型 201

7.3.2 岩体地基极限承载力的Bell解 201

7.3.3 岩体地基极限承载力的Hoek-Brown解 203

7.3.4 基础置于边坡上时的岩体地基极限承载力 206

7.3.5 极限平衡解的应用特点 207

7.4 岩体地基极限承载力的极限分析上限解 208

7.4.1 岩体地基单元划分 208

7.4.2 内能耗散率计算 210

7.4.3 外力做功率计算 211

7.4.4 极限分析上限解的求解方法 213

7.4.5 极限分析上限解的应用特点 213

7.5 岩体地基极限承载力的极限分析下限解 214

7.5.1 三条应力柱的情况 214

7.5.2 无穷条应力柱的情况 216

7.5.3 极限分析下限解的应用特点 217

7.6 本章小结 217

8 各向同性岩体地基承载力的滑移线解 219

8.1 概述 219

8.2 基于Hoek-Brown强度准则的滑移线理论 219

8.2.1 基本坐标系 220

8.2.2 基于Hoek-Brown强度准则的滑移线基本方程 221

8.2.3 应力边界条件处理方法 223

8.2.4 极限荷载的求解方法 227

8.3 各向同性岩体地基极限承载力的滑移线解 227

8.3.1 理论依据 227

8.3.2 计算步骤 227

8.4 构建承载面水平的岩体地基滑移线网的方法 228

8.4.1 滑移线网分区的基本原理 228

8.4.2 绘制滑移线网的方法 229

8.4.3 方法评价 230

8.5 高应力状态下各向同性岩体地基极限承载力 231

8.5.1 基本原理 231

8.5.2 计算步骤 231

8.6 滑移线解的应用特点及其修正方法 232

8.6.1 滑移线解的应用特点 232

8.6.2 滑移线解的修正方法 233

8.7 滑移线解算例分析 234

8.7.1 算例一 234

8.7.2 算例二 235

8.8 滑移线解与极限平衡解、极限分析解的比较 235

8.8.1 工程概况 236

8.8.2 极限平衡法计算结果 236

8.8.3 极限分析上下限解计算结果 236

8.8.4 滑移线解计算结果 237

8.8.5 数值模拟验证 237

8.8.6 与国家现行规范计算结果的比较 239

8.9 本章小结 239

9 近水平双层岩体地基极限承载力 240

9.1 概述 240

9.2 双层岩体地基的失稳机理与破坏模式 241

9.2.1 上软下硬双层岩体地基 241

9.2.2 上硬下软双层岩体地基 241

9.3 双层岩体地基的附加应力计算方法 243

9.3.1 传递矩阵法的基本思想 243

9.3.2 计算公式的推导 244

9.3.3 双层地基中的应力分布 247

9.3.4 垂直圆形均布荷载作用下的应力 249

9.3.5 垂直均布矩形及条形荷载作用下的应力 250

9.4 双层岩体地基极限承载力的极限平衡解 252

9.4.1 整体剪切破坏时的滑移面形状 252

9.4.2 几何尺寸计算 253

9.4.3 各网络上的作用力计算 254

9.4.4 极限承载力计算 261

9.5 双层岩体地基极限承载力的极限分析上限解 261

9.5.1 离散模式的建立 261

9.5.2 速度场的确定 262

9.5.3 极限承载力计算 267

9.6 双层岩体地基极限承载力的简化计算方法 267

9.6.1 基本原理 268

9.6.2 计算步骤 268

9.6.3 算例分析 269

9.7 本章小结 270

第三篇 各向异性岩体地基极限承载力 270

10 层状岩体地基的破坏模式 273

10.1 概述 273

10.2 层状岩体的工程地质特征 274

10.2.1 沉积岩的形成条件与成岩过程 274

10.2.2 层状岩体的岩性组合特征 275

10.2.3 软弱夹层与泥化夹层 277

10.2.4 层间裂隙与切层裂隙 278

10.3 岩质边坡的变形机制与破坏模式 280

10.3.1 斜坡的应力分布特征 280

10.3.2 斜坡的变形机制 281

10.3.3 岩质边坡的破坏模式 282

10.3.4 层状岩质边坡的失稳机理与分类方案 284

10.4 层状岩体地基的破坏模式 286

10.4.1 基本假设 286

10.4.2 Serrano和Olalla的划分方案 287

10.4.3 宋建波和陈龙的划分方案 290

10.4.4 层状岩体地基溃屈破坏时的岩层厚度范围 294

10.5 本章小结 296

11 层状岩体地基的坡顶极限承载力 297

11.1 概述 297

11.2 曲面滑动破坏模式下的坡顶极限承载力 298

11.2.1 计算模型与基本假设 298

11.2.2 由滑体重力换算坡顶均布荷载 299

11.2.3 自然状态下岩体地基稳定性计算 301

11.2.4 坡面无支护荷载作用时的坡顶极限承载力 301

11.2.5 坡面有支护荷载作用时的坡顶极限承载力 302

11.2.6 算例分析 304

11.3 平面滑动破坏模式下的坡顶极限承载力 305

11.3.1 自然状态下岩体地基稳定性计算 305

11.3.2 坡顶极限承载力计算公式 306

11.3.3 算例分析 307

11.4 双平面滑动破坏模式下的坡顶极限承载力 308

11.4.1 计算模型与基本假设 309

11.4.2 滑面（体）参数计算 310

11.4.3 坡顶极限承载力计算公式 311

11.4.4 应力间断面位置角的敏感性分析 313

11.4.5 算例分析 315

11.5 多平面滑动破坏模式下的坡顶极限承载力 316

11.5.1 计算模型与基本假设 317

11.5.2 自然状态下岩体地基稳定性计算 318

11.5.3 坡面无支护荷载作用时的坡顶极限承载力 319

11.5.4 坡面有支护荷载作用时的坡顶极限承载力 320

11.5.5 算例分析 320

11.6 阶梯状滑动破坏模式下的坡顶极限承载力 324

11.6.1 计算模型与基本假设 324

11.6.2 自然状态下岩体地基稳定性计算 326

11.6.3 坡顶极限承载力计算公式 327

11.7 溃屈破坏模式下的坡顶极限承载力 330

11.7.1 计算模型与基本假设 331

11.7.2 自然状态下岩体地基稳定性计算 332

11.7.3 坡面无支护荷载作用时的坡顶极限承载力 332

11.7.4 坡面有支护荷载作用时的坡顶极限承载力 332

11.8 本章小结 333

12 层状岩体地基的坡面最小支护荷载 335

12.1 概述 335

12.2 曲面滑动破坏模式下的坡面最小支护荷载 336

12.2.1 坡面最小支护荷载计算公式 336

12.2.2 算例分析 337

12.3 平面滑动破坏模式下的坡面最小支护荷载 338

12.3.1 坡面最小支护荷载计算公式 338

12.3.2 算例分析 338

12.4 双平面滑动破坏模式下的坡面最小支护荷载 339

12.4.1 坡面最小支护荷载计算公式 339

12.4.2 算例分析 340

12.5 多平面滑动破坏模式下的坡面最小支护荷载 341

12.5.1 坡面最小支护荷载计算公式 341

12.5.2 计算步骤 342

12.6 阶梯状滑动破坏模式下的坡面最小支护荷载 342

12.6.1 坡面最小支护荷载计算公式 342

12.6.2 算例分析 343

12.7 溃屈破坏模式下的坡面最小支护荷载 345

12.7.1 坡面最小支护荷载计算公式 345

12.7.2 算例分析 345

12.8 本章小结 346

13 层状岩体地基极限承载力计算实例 347

13.1 概述 347

13.2 贵阳某层状岩体地基极限承载力计算实例 348

13.2.1 工程概况及工程地质环境条件 348

13.2.2 岩体力学参数预测 350

13.2.3 层状岩体地基破坏模式判别 350

13.2.4 曲面滑动破坏模式下的岩体地基稳定性验证 350

13.2.5 平面滑动破坏模式下的岩体地基稳定性验证 351

13.2.6 双平面滑动破坏模式下的岩体地基稳定性验证 352

13.3 凯里某桥墩极限承载力计算实例 353

13.3.1 工程概况及工程地质环境条件 353

13.3.2 岩体力学参数预测 355

13.3.3 计算模型的建立 355

13.3.4 层状岩体地基破坏模式判别 356

13.3.5 平面滑动破坏模式下的岩体地基稳定性验证 356

13.3.6 双平面滑动破坏模式下的岩体地基稳定性验证 357

13.4 本章小结 358

14 含二、三组结构面岩体地基极限承载力 359

14.1 概述 359

14.2 楔体形成条件及其稳定性判别 360

14.2.1 楔体滑动类型判别 360

14.2.2 楔体滑动方向判别 363

14.2.3 稳定坡角推断 364

14.3 楔体稳定性判别的块体理论法 366

14.3.1 块体分类及定义 366

14.3.2 可动块体的稳定性判别 367

14.3.3 算例分析 370

14.4 楔体稳定性计算的极限平衡法 371

14.4.1 只考虑摩擦力时的楔体稳定性 372

14.4.2 同时考虑摩擦力、黏聚力和水压力时的楔体稳定性 373

14.4.3 同时考虑地震作用力时的楔体稳定性 379

14.5 楔体稳定性计算的赤平极射投影法 380

14.5.1 摩擦锥的概念 381

14.5.2 楔体稳定性计算的步骤 384

14.6 楔体稳定性计算的极限分析法 390

14.6.1 楔体稳定性计算的极限分析上限法 390

14.6.2 楔体稳定性计算的极限分析下限法 392

14.7 楔体稳定性计算的三维网络搜索法 395

14.7.1 用三维网络搜索楔体的可行性 395

14.7.2 随机楔体的搜索步骤 395

14.7.3 楔体稳定性的计算方法 398

14.8 本章小结 399

第四篇 岩体洞室地基的极限承载力 399

15 岩体洞室地基破坏模式及失稳判据 405

15.1 概述 405

15.2 岩体洞室地基稳定性的影响因素 406

15.2.1 洞室位置与地质结构面之间的关系 406

15.2.2 地下洞室与岩层走向之间的关系 408

15.2.3 洞室断面形状与几何尺寸 408

15.2.4 洞室的支护结构类型 410

15.2.5 洞室开挖及施工扰动 411

15.3 地下洞室的破坏类型与稳定性判据 412

15.3.1 无支护洞室的破坏类型 412

15.3.2 有支护洞室的破坏类型 415

15.3.3 地下洞室围岩稳定性判据 416

15.4 岩体洞室地基的整体破坏模式 418

15.4.1 岩体洞室地基的类型 418

15.4.2 岩体洞室地基的破坏模式 419

15.5 岩体洞室地基稳定性评价方法 420

15.5.1 洞室围岩稳定性的解析分析法 421

15.5.2 洞室围岩稳定性的图解分析法 425

15.6 岩体洞室地基稳定性的宏观判据 430

15.6.1 洞室两帮失稳判据 430

15.6.2 洞室顶板失稳判据 433

15.6.3 洞室底板失稳判据 434

15.7 本章小结 436

16 各向同性岩体洞室地基极限承载力 438

16.1 概述 438

16.2 各向同性岩体洞室地基的附加应力和位移 439

16.2.1 圆形浅埋洞室地基的附加应力和位移 439

16.2.2 圆形深埋洞室地基的附加应力 444

16.2.3 圆形洞室地基的稳定性判别 448

16.2.4 算例分析 450

16.3 各向同性岩体洞室地基的洞室顶板安全厚度 452

16.3.1 用厚板理论计算洞室顶板安全厚度 452

16.3.2 以椭圆形板模型和突变理论计算洞室顶板安全厚度 456

16.3.3 以梁模型和突变理论计算洞室顶板安全厚度 459

16.3.4 洞顶裂隙对洞室顶板安全厚度的影响 461

16.3.5 算例分析 462

16.4 各向同性岩体洞室地基的极限承载力 463

16.4.1 计算模型 464

16.4.2 剪切破坏区的重力功率 466

16.4.3 剪切破坏区的耗散功率 469

16.4.4 地基极限承载力计算公式 471

16.4.5 算例分析 472

16.5 本章小结 473

17 层状岩体洞室地基极限承载力 475

17.1 概述 475

17.2 层状岩体洞室围岩的变形破坏类型 476

17.2.1 弯折内鼓 476

17.2.2 张裂塌落 478

17.2.3 劈裂 478

17.2.4 剪切滑动 478

17.2.5 挤出 479

17.3 层状岩体洞室地基的类型及破坏模式 479

17.3.1 层状岩体洞室地基的破坏模式 479

17.3.2 层状岩体洞室地基的类型划分 481

17.4 层状岩体洞室地基稳定性的模糊综合评判 483

17.4.1 基本原理 484

17.4.2 确定评价指标 484

17.4.3 构建隶属函数 486

17.4.4 模糊综合评判 488

17.4.5 算例分析 489

17.5 层状岩体洞室地基的极限承载力 490

17.5.1 水平层状岩体洞室地基的极限承载力 490

17.5.2 缓倾-中倾层状岩体洞室地基的极限承载力 493

17.5.3 陡倾层状岩体洞室地基的极限承载力 497

17.5.4 竖直层状岩体洞室地基的极限承载力 498

17.6 本章小结 501

18 含岩溶洞穴岩体地基的极限承载力 502

18.1 概述 502

18.2 岩溶洞穴形成条件及发育规律 503

18.2.1 岩溶形成条件 503

18.2.2 岩溶发育及分布规律 506

18.2.3 岩溶洞穴的成因 508

18.2.4 岩溶洞穴的类型及其特征 509

18.2.5 岩溶洞穴发育阶段 513

18.3 含岩溶洞穴岩体地基稳定性评价 515

18.3.1 含岩溶洞穴岩体地基稳定性的影响因素 515

18.3.2 岩溶洞穴的稳定性评价 517

18.3.3 含岩溶洞穴岩体地基的稳定性评价 520

18.4 含岩溶洞穴岩体地基稳定性的模糊综合评判法 522

18.4.1 建立评判模型 522

18.4.2 确定隶属关系 523

18.4.3 计算权值分配 525

18.5 含岩溶洞穴岩体地基的极限承载力 526

18.5.1 含单一岩溶洞穴岩体地基的极限承载力 526

18.5.2 含复合岩溶洞穴岩体地基的极限承载力 529

18.5.3 嵌岩桩下伏岩溶洞穴时的极限承载力 531

18.5.4 算例分析 536

18.6 含岩溶洞穴岩体地基的处理 537

18.6.1 岩溶地基处理的一般原则 537

18.6.2 含岩溶洞穴岩体地基的处理方法 538

18.6.3 含溶沟、溶槽岩体地基的处理方法 539

18.7 本章小结 540

19 结语 543

参考文献 550

主要词汇中英文对照表 559

后记 569