斜坡地质灾害预测与防治的工程地质研究PDF电子书下载

第一篇 斜坡地质灾害易发地层工程地质特性 3

第一章 巴东组地层工程地质性质 3

1.1 概述 3

1.2 巴东组红层工程地质性质 3

1.2.1 岩石的微观性质 3

1.2.2 物理、水理性质 4

1.2.3 红层力学性质 5

1.3 巴东组泥灰岩工程地质性质 7

1.3.1 岩块的物理力学性质 7

1.3.2 结构面的力学性质 8

1.3.3 岩体力学性质参数估算 9

1.3.4 岩体力学计算参数建议值 10

第二章 侏罗系层状岩体工程地质特征 11

2.1 侏罗系地层沉积特征与岩层物理力学性质 11

2.2 侏罗系地层边坡分类与破坏机制 15

2.2.1 侏罗系地层岩体边坡分类 15

2.2.2 侏罗系地层边坡破坏机制 17

第三章 志留系裂隙砂岩岩体结构特征 19

3.1 区域概况 19

3.2 志留系裂隙砂岩岩体结构模型 19

3.2.1 结构面优势产状确定 19

3.2.2 优势结构面几何参数概率分布特征 20

3.2.3 砂岩岩体结构模型 21

3.3 志留系裂隙砂岩变形参数一般规律 22

3.4 志留系裂隙砂岩抗剪强度参数估算 23

3.4.1 层状砂岩抗剪强度参数 23

3.4.2 双组贯通裂隙砂岩抗剪强度参数 24

3.4.3 耦合随机分布裂隙砂岩抗剪强度参数 26

3.5 志留系裂隙砂岩破坏模式研究 28

3.5.1 层状砂岩破坏模式 28

3.5.2 双组贯通裂隙砂岩破坏模式 29

3.5.3 耦合随机分布裂隙砂岩破坏模式 30

第二篇 斜坡地质灾害成生规律研究 35

第四章 恩施地区环境地质条件 35

4.1 地理环境特征 35

4.1.1 地理位置 35

4.1.2 气象与水文条件特征 35

4.1.3 地形地貌特征 37

4.2 恩施地区地质构造特征 38

4.2.1 地质建造 38

4.2.2 地层岩性 39

4.2.3 地质构造 41

4.3 区域地质演化规律 43

4.3.1 晋宁期 44

4.3.2 加里东－海西期 44

4.3.3 印支期 44

4.3.4 燕山期 44

4.3.5 喜马拉雅期 45

4.4 新构造运动特征 45

4.4.1 地壳隆升运动 45

4.4.2 断裂活动性及地震 46

4.4.3 现今构造应力场 46

4.5 水文地质特征 46

4.5.1 基岩裂隙水 46

4.5.2 岩溶水 47

4.5.3 松散介质孔隙水 47

第五章 恩施地区滑坡分布规律 49

5.1 概述 49

5.2 区域滑坡基本特征 49

5.2.1 区域滑坡类型特征 49

5.2.2 区域滑坡空间分布基本特征 52

5.2.3 区域滑坡时间分布基本特征 53

第六章 恩施地区滑坡成生规律 57

6.1 区域滑坡成生规律的地层分析 57

6.1.1 地层岩性对滑坡成生的影响 57

6.1.2 滑坡成生与层序地层关系 62

6.2 区域滑坡成生规律的地质构造分析 63

6.2.1 新构造运动对滑坡的影响 63

6.2.2 褶皱对滑坡的影响 63

6.2.3 构造结构面对滑坡的影响 65

6.3 区域滑坡成生规律的地貌分析 66

6.3.1 滑坡成生与高程的关系 66

6.3.2 滑坡成生与沟谷的关系 67

6.4 区域滑坡成生规律的地理条件分析 70

6.4.1 降雨型滑坡形成机理 70

6.4.2 滑坡成生与年降雨量关系 70

6.4.3 滑坡成生与月降雨量关系 71

6.4.4 滑坡成生与降雨类型的关系 72

6.4.5 滑坡成生与人类活动的关系 75

第三篇 斜坡稳定性评价关键技术与方法 79

第七章 基于核磁共振技术的滑坡勘察与评价方法 79

7.1 核磁共振技术原理 79

7.1.1 核磁共振研究地下水特征方法原理 79

7.1.2 地面核磁感应系统的组成及其主要特点 80

7.2 滑坡稳定性分析有关参数的获取 81

7.3 基于SNMR滑坡建模与评价方法 82

7.4 岩土体渗流－应力耦合场数学模型建立及稳定性评价 83

7.4.1 岩土体渗流－应力耦合场数学模型 83

7.4.2 渗流－应力耦合场有限元方程 83

7.4.3 耦合场有限元方程的求解 86

第八章 岩体结构面网络模拟与岩体参数概率模型 89

8.1 结构面参数的概率统计模型 89

8.1.1 结构面的形态 89

8.1.2 结构面的产状及其概率分布 90

8.1.3 结构面的规模及其概率模型 90

8.1.4 结构面的密度及其概率分布 92

8.1.5 结构面的张开度及其概率分布 95

8.2 结构面间距的模拟方法的改进 95

8.2.1 结构面间距模拟方法改进的原理 95

8.2.2 均一化处理 96

8.2.3 坐标系旋转 97

8.3 结构面分组方法的改进 97

8.3.1 结构面分组的聚拢度等密度图法 97

8.3.2 结构面动态聚类分组 99

8.4 随机性与确定性结构面耦合模拟 103

8.4.1 结构面采样 103

8.4.2 结构面概率模型构建和随机三维模拟 106

8.4.3 确定性结构面端点坐标的处理 106

8.4.4 确定性结构面规模和中心点的确定 107

8.5 岩体结构面三维网络模拟 111

8.5.1 模拟步骤 111

8.5.2 绘制结构面网络图 111

第九章 岩体等效水力学参数研究 115

9.1 单一裂隙的水力耦合参数 115

9.1.1 假设条件 115

9.1.2 简化公式 115

9.2 规则裂隙岩体的水力耦合参数 117

9.2.1 研究对象描述 117

9.2.2 初始条件下规则裂隙岩体的等效水力学参数 117

9.2.3 规则裂隙岩体受荷载作用时渗透性能的改变 118

9.2.4 耦合条件下规则裂隙岩体等效渗透性参数的张量特性 123

9.3 不规则裂隙岩体水力耦合参数的确定 123

9.3.1 分析步骤 123

9.3.2 计算机程序的编制 124

9.3.3 程序的检验 125

9.4 不规则裂隙岩体REVC的确定 128

9.5 耦合条件下岩体等效渗透性能的变化规律 130

第十章 渗透压力作用下复合层状岩体变形模量研究 131

10.1 复合岩体变形模量基础理论 131

10.2 裂隙岩体渗流基础理论 132

10.2.1 渗流的基本定律 133

10.2.2 裂隙岩体的渗透特征 133

10.3 离散元程序裂隙岩体渗流基本原理 136

10.4 渗透压力作用下复合层状岩体变形的数值分析 138

10.4.1 模型的建立与确定 138

10.4.2 对比分析 139

第四篇 斜坡稳定性预测理论与方法 147

第十一章 滑坡灾害空间预测方法与指标体系 147

11.1 概述 147

11.2 空间预测的数学模型 147

11.2.1 物元模型 147

11.2.2 概率－粗集模型 148

11.2.3 人工神经网络模型 148

11.2.4 信息模型 151

11.2.5 Logistic回归模型 151

11.3 空间预测指标体系 154

11.3.1 指标体系的建立原则及结构层次 154

11.3.2 危险性预测指标体系的建立 155

11.3.3 风险评估指标体系的建立 156

第十二章 岩体边坡的运动学分析 159

12.1 概述 159

12.2 单临空面边坡最大开挖边坡角的确定 159

12.2.1 平面滑动 160

12.2.2 楔形体滑动 161

12.2.3 倾倒破坏 161

12.3 双（多）临空面边坡最大安全边坡角的确定 162

12.3.1 双临空面岩质边坡破坏模式 163

12.3.2 双临空面边坡破坏模式与最大安全边坡角的确定 163

第十三章 滑坡流变参数反演与流变数值模拟方法 167

13.1 试样来源与常规土工试验 167

13.2 滑带土的蠕变试验 168

13.2.1 加载方式 168

13.2.2 试验仪器 168

13.2.3 试验步骤 168

13.3 定常蠕变参数的辨识计算 170

13.3.1 参数拟合 170

13.3.2 目标函数 170

13.3.3 参数的优化程序 170

13.3.4 试验数据分析与成果 171

第十四章 基于降雨的滑坡危险性预警 179

14.1 基于降雨的滑坡危险性预警模型 179

14.1.1 PietroAleotti降雨强度时间模型 179

14.1.2 区域地质－气象信息耦合模型 180

14.1.3 有效降雨量阈值模型 181

14.1.4 预警等级划分含义 181

14.2 基于降雨的恩施地区滑坡灾害危险性预警 182

14.2.1 有效降雨阈值模型的建立 182

14.2.2 模型实例验证 184

第十五章 基于集对论和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测 187

15.1 基于SPA的滑坡变形预测模型 187

15.1.1 SPA的基本原理 187

15.1.2 滑坡变形SPA预测模型 187

15.1.3 最大同一度的推导和位移势的提出 189

15.1.4 基于SPA和AHP的滑坡变形动态预测模型 190

15.2 基于SPA-Fuzzy-Markov的滑坡变形预测模型 190

15.2.1 不确定系数的取值问题研究思路 190

15.2.2 不确定系数的Fuzzy-Markov模型 190

15.2.3 基于相关系数法的拟合效果检验 193

15.2.4 基于特征值的拟合效果检验 193

15.3 基于SPA的水库蓄水与滑坡变形动态分析模型 194

15.3.1 理论依据 194

15.3.2 水库蓄水与滑坡变形动态定量分析模型 194

15.4 实例研究 195

15.4.1 刘家沱滑坡概况 195

15.4.2 刘家沱滑坡变形预测 196

15.4.3 刘家沱滑坡变形与蓄水过程相关性动态分析 199

第十六章 基于应力场的斜坡动力稳定性评价方法 203

16.1 斜坡稳定系数的三类定义 204

16.1.1 基本定义 204

16.1.2 滑动面应力积分定义 205

16.1.3 强度折减定义 206

16.1.4 关于稳定系数定义的讨论 206

16.2 基于FLAC3D应力场的稳定系数求解方法 206

16.2.1 FLAC3D中应力的规定 207

16.2.2 基于FLAC3D的斜坡静应力场求解 207

16.2.3 基于FLAC3D的斜坡动应力场求解 209

16.2.4 稳定系数表达式 211

16.3 非圆弧临界滑动面搜索的并行微粒群算法 212

16.3.1 滑动面搜索的PSO算法 212

16.3.2 滑动面的随机生成 214

16.3.3 滑动面随机生成的优势 215

16.3.4 滑动面搜索的多层次PSO算法 215

16.3.5 多层次PSO算法的并行实现 217

16.4 EX1C算例静力稳定性分析 217

16.4.1 临界滑动面搜索 217

16.4.2 与强度折减计算结果的对比 218

16.5 EX1C算例动力稳定性分析 220

16.5.1 瞬时稳定系数的频率特性分析 220

16.5.2 瞬时临界滑动面分析 222

16.5.3 加速度和速度监测分析 222

第十七章 地震作用下块状岩体斜坡稳定性系数计算方法研究 227

17.1 目前主要计算方法的评价 227

17.2 强度折减动力分析法 228

17.3 基于永久位移比的岩体斜坡动力稳定性计算方法 229

17.3.1 永久位移比理论 229

17.3.2 地震烈度对岩体斜坡动力稳定性的影响 230

17.3.3 工程实例应用研究 232

17.4 考虑结构面退化的岩体斜坡动力稳定性计算方法 234

17.4.1 考虑结构面退化的强度折减动力分析法 236

17.4.2 岩体斜坡动力稳定性系数的求取步骤 237

17.4.3 地震烈度对岩体斜坡动力稳定性的影响 238

17.4.4 工程实例应用研究 239

第五篇 斜坡地质灾害防治机理与优化设计 245

第十八章 抗滑桩与滑坡体相互作用机理与优化设计 245

18.1 抗滑桩与滑坡体相互作用模型的构建 245

18.2 基于桩间土拱的桩间距计算模型 246

18.2.1 基本假定条件 246

18.2.2 计算模型 246

18.2.3 传统最大桩间距计算模型 246

18.2.4 基于土拱效应的最大桩间距模型 247

18.3 基于桩后土拱的桩间距计算模型 248

18.3.1 基本假定条件 248

18.3.2 计算模型 248

18.3.3 桩间距计算模型 248

18.3.4 基于土拱效应的最小桩间距模型 249

18.4 桩土荷载分担比的定义 250

18.4.1 桩土荷载分担比的定义 250

18.4.2 桩土相互作用荷载的传递过程 250

18.4.3 桩土荷载分担比模型 250

18.5 抗滑桩与土拱相互作用数值模拟研究 251

18.5.1 抗滑桩与滑坡体数值计算模型 251

18.5.2 土拱效应数值模型的建立 252

18.6 抗滑桩优化设计研究 254

18.6.1 抗滑桩优化设计目标 254

18.6.2 抗滑桩优化设计的计算模型 255

18.6.3 抗滑桩截面尺寸优化研究 256

18.6.4 抗滑桩综合优化研究 257

第十九章 格构梁双参数设计理论与应用研究 261

19.1 双参数地基模型基本理论 261

19.1.1 Pasternak模型 261

19.1.2 Vlazov模型 262

19.2 格构梁双参数模型设计理论 263

19.2.1 地基控制方程 263

19.2.2 地基模型参数的确定 264

第二十章 桩锚结构的机理及优化设计研究 273

20.1 岩石边坡稳定性分析和控制方法 273

20.2 锚杆研究及其应用综述 274

20.2.1 锚杆研究进展 275

20.2.2 存在问题及研究方向 275

20.3 岩石边坡锚杆工作机理研究 276

20.3.1 锚杆在岩石边坡中的工作机理 276

20.3.2 锚固效果的影响因素分析 278

20.4 锚固参数的正交优化设计原理 279

20.4.1 正交试验设计的基本原理 280

20.4.2 正交试验设计的基本步骤 282

20.5 锚固参数正交优化设计实例 282

20.5.1 模型的建立 282

20.5.2 试验安排及试验结果 284

20.5.3 最优方案的选取 287

第二十一章 预应力锚索的优化设计 289

21.1 常见格构锚固结构分析 289

21.1.1 现浇钢筋砼格构梁与土钉支护复合结构 289

21.1.2 现浇钢筋砼格构梁与锚杆（管）复合结构 290

21.1.3 现浇钢筋砼格构梁与预应力锚索复合结构 290

21.1.4 预应力砼格构梁与预应力锚索复合结构 290

21.2 钢筋砼格构梁设计理论研究 290

21.2.1 概述 290

21.2.2 格构梁的有限元分析 291

21.2.3 格构梁Winkler解析解分析 291

21.3 格构锚固结构的三维有限元模拟 293

21.3.1 格构锚固结构的有限元分析 294

21.3.2 计算模型的确定 294

21.3.3 模拟结果分析 295

21.4 预应力锚索的优化设计 299

21.4.1 锚固角的优化设计 299

21.4.2 锚固长度的确定 301

21.4.3 锚固间距的确定 301

第二十二章 岩质高边坡复合支挡体系研究 303

22.1 岩质边坡变形破坏类型及机理研究 304

22.2 边坡支挡结构计算方法研究 305

22.2.1 抗滑挡土墙的类型及计算 305

22.2.2 边坡锚固技术及其计算 305

22.2.3 抗滑桩及其计算 308

22.2.4 桩板墙支护体系 308

22.3 “信息化”设计在边坡支挡体系设计中的应用 308

22.3.1 信息化设计与施工的定义及特点 309

22.3.2 边坡工程信息化设计流程 310

22.3.3 边坡工程信息化施工思路 310

22.4 高切坡桩板墙支护体系的数值模拟与补充设计 311

22.4.1 模型建立 311

22.4.2 支护前后边坡模型对比分析 311

22.4.3 桩板墙支护结构分析 312

22.4.4 支护结构的补充设计 313

第二十三章 抗滑工程防治效果研究 315

23.1 相似材料滑坡与结构模型试验成果 315

23.1.1 岩土体相似材料研制理论与方法 315

23.1.2 模型试验设计及荷载模拟 320

23.1.3 成果分析 322

23.2 防治效果数值模拟研究 323

23.2.1 滑坡工程地质条件和治理设计方案 323

23.2.2 数值模拟模型和模拟方法 323

23.2.3 数值模拟成果分析 324

第六篇 应用实例 331

第二十四章 恩施典型区滑坡危险性空间预测 331

24.1 预测信息的采集 331

24.2 评价指标的确定 331

24.3 预测模型的建立 335

24.3.1 信息量模型 335

24.3.2 层次分析模型 335

24.3.3 模糊综合评判模型 339

24.3.4 灰色聚类模型 340

24.4 预测结果的分析 342

24.4.1 影响因素分析 342

24.4.2 多模型预测结果处理 344

第二十五章 基于NMR的赵树龄滑坡稳定性评价 347

25.1 赵树岭滑坡概况 347

25.2 赵树岭滑坡三维模型 347

25.2.1 单个SNMR点结果及其与钻井资料的对比分析 347

25.2.2 汛期与枯水期SNMR结果对比分析 348

25.2.3 汛期和枯水期结果对比分析 348

25.2.4 基于NMR的模型建立 348

25.3 计算模型与计算工况 349

25.4 有限元计算结果分析 350

25.4.1 考虑渗流自编有限元程序计算成果分析 350

25.4.2 ANSYS模拟结果分析 352

第二十六章 保扎滑坡稳定性评价 355

26.1 概述 355

26.2 滑坡基本特征 355

26.3 滑坡体物质结构特征 357

26.4 滑坡稳定性分析 359

26.4.1 滑坡形成机制分析 359

26.4.2 滑坡稳定性定性分析 360

26.4.3 滑坡稳定性计算 361

26.4.4 滑坡稳定性综合评价 366

第二十七章 马堡营滑坡稳定性评价 367

27.1 地质特征与形成机理 367

27.1.1 形态特征 367

27.1.2 物质组成 367

27.1.3 形成条件 367

27.1.4 影响因素 367

27.1.5 危害对象 368

27.2 不考虑流变特征的数值模拟 368

27.2.1 计算模型 368

27.2.2 力学参数 369

27.2.3 设计工况 370

27.2.4 计算结果 370

27.3 考虑流变特征的数值模拟 370

27.3.1 本构模型 370

27.3.2 流变参数反演 371

27.3.3 长期流变计算与分析 371

第二十八章 红石包滑坡稳定性评价 373

28.1 红石包滑坡体工程地质特征 373

28.1.1 地形地貌 373

28.1.2 地层岩性 374

28.1.3 地质构造与地震 374

28.1.4 水文地质条件 374

28.2 库水位下降条件下滑坡渗流场数值模拟 374

28.2.1 渗流计算模型 374

28.2.2 渗流计算工况 375

28.2.3 渗流计算参数 375

28.2.4 渗流计算的初始条件及边界条件 376

28.2.5 非稳定渗流场数值模拟结果 377

28.3 库水位骤降条件下滑坡稳定性 380

28.3.1 库水位骤降发生的条件 380

28.3.2 滑坡渗流计算模型 380

28.3.3 渗透系数对滑坡渗流浸润曲线的影响 380

28.3.4 库水位降速对渗流浸润曲线的影响 381

28.4 库水位下降对红石包Ⅲ号滑坡稳定性影响分析 381

28.4.1 计算参数 381

28.4.2 库水位下降速度对滑坡稳定性的影响 381

28.4.3 库水位下降条件下考虑降雨叠加作用的滑坡稳定性 382

28.5 库水作用下滑坡的应力、变形、破坏及稳定性的数值模拟 383

28.5.1 红石包Ⅲ号滑坡的岩土体力学参数 384

28.5.2 计算模型及网格剖分 384

28.5.3 计算结果分析 385

第二十九章 金鼓高速远程滑坡地质特征与形成机理 391

29.1 金鼓滑坡的基本特征 391

29.2 计算参数及取值 394

29.3 滑坡动力演化分析 395

29.3.1 计算结果概述 395

29.3.2 高速远程滑坡成因分析 401

第三十章 典型滑坡抗滑桩治理工程实例分析 405

30.1 谭家坪滑坡工程条件 405

30.1.1 谭家坪滑坡的基本特征 405

30.1.2 滑坡形成机制分析 405

30.2 谭家坪滑坡稳定性评价 407

30.2.1 滑坡稳定性计算 407

30.2.2 滑坡稳定性评价 410

30.3 谭家坪滑坡推力计算 411

30.3.1 推力计算方法 411

30.3.2 推力计算原则 411

30.3.3 工程安全系数设计标准 411

30.3.4 推力计算结果 411

30.4 谭家坪滑坡治理设计与监测设计 412

30.4.1 治理设计原则 412

30.4.2 治理方案 412

30.4.3 治理工程详细设计 415

30.4.4 滑坡安全监测方案设计 426

30.4.5 施工组织设计 426

30.5 谭家坪滑坡治理工程工程量与预算 427

30.5.1 编制依据 427

30.5.2 编制原则 427

30.5.3 工程量与费用概算 428

参考文献 430

附 图 441