水工设计手册 第10卷 边坡工程与地质灾害防治PDF电子书下载

第1章 岩质边坡 3

1.1 岩质边坡分级与设计安全系数 3

1.1.1 概述 3

1.1.2 水电水利工程边坡分级与设计安全系数 3

1.1.2.1 水电水利工程边坡的分级 3

1.1.2.2 水电水利工程边坡的设计安全系数 3

1.1.3 水利水电工程边坡设计安全系数 4

1.1.3.1 水利水电工程边坡的级别 4

1.1.3.2 水利水电工程边坡抗滑稳定安全系数标准 5

1.2 岩质边坡分类及破坏特征 5

1.2.1 水利水电工程边坡分类 5

1.2.2 水利水电工程岩质边坡结构分类 6

1.2.3 边坡变形破坏分类及特征 6

1.3 岩质边坡上的作用及作用组合 8

1.3.1 岩质边坡上的作用 8

1.3.1.1 岩体的自重作用 8

1.3.1.2 地下水作用 8

1.3.1.3 加固力作用 10

1.3.1.4 地震作用 10

1.3.1.5 地应力作用 11

1.3.1.6 爆破作用 12

1.3.1.7 边坡上的其他作用 12

1.3.2 岩质边坡设计作用组合 12

1.3.2.1 边坡施工、运行与作用组合的关系 12

1.3.2.2 设计作用组合 13

1.4 岩体计算力学参数 13

1.4.1 力学参数选取原则 13

1.4.2 岩体变形破坏过程与力学参数选取的关系 14

1.4.3 力学参数的反演 15

1.4.4 基于霍克—布朗准则的岩体力学参数取值方法 17

1.4.4.1 基于GSI法的广义霍克—布朗准则 17

1.4.4.2 霍克—布朗准则中经验参数的确定 17

1.4.4.3 霍克—布朗参数与莫尔—库仑参数的转换 21

1.4.5 力学参数的经验取值方法 22

1.4.6 边坡岩体分类（分级）与岩体力学参数 23

1.5 岩质边坡稳定分析 25

1.5.1 分析方法及判据概述 25

1.5.1.1 边坡稳定性分析方法 25

1.5.1.2 稳定性判据 31

1.5.2 岩质边坡分析基本规定 32

1.5.3 边坡岩体结构与失稳模式分析 33

1.5.4 影响岩质边坡稳定性的因素分析 33

1.5.4.1 内在因素 33

1.5.4.2 外在因素 34

1.5.5 边坡抗滑稳定分析 35

1.5.5.1 岩质边坡常用的极限平衡法 35

1.5.5.2 各种方法的比较及其适用范围 39

1.5.6 边坡应力应变分析 40

1.5.7 地质力学模型试验 41

1.5.7.1 地质力学模型的设计原则 41

1.5.7.2 地质力学模型的设计原理 41

1.5.7.3 模拟技术 42

1.5.7.4 量测技术 42

1.5.8 边坡稳定可靠性分析 42

1.5.8.1 概述 42

1.5.8.2 可靠度的计算方法 42

1.5.8.3 边坡工程可靠度分析评价标准的讨论 45

1.6 岩质边坡设计 46

1.6.1 设计内容 46

1.6.1.1 岩质边坡设计内容 46

1.6.1.2 岩质边坡治理技术 46

1.6.2 设计基础资料 46

1.6.3 岩质边坡设计原则 46

1.6.4 边坡工程设计的基本规定 47

1.6.5 岩质边坡治理 47

1.6.5.1 岩质边坡治理措施 47

1.6.5.2 岩质边坡治理措施选择 47

1.6.6 开挖设计 48

1.6.6.1 设计原则 48

1.6.6.2 开挖坡型 48

1.6.7 减载与反压 55

1.6.7.1 基本原理 55

1.6.7.2 减载与反压设计 55

1.6.7.3 工程实例 56

1.6.8 排水设计 57

1.6.8.1 地表排水 57

1.6.8.2 地下排水 58

1.6.9 坡面保护和坡面表层加固 58

1.6.9.1 坡面保护 58

1.6.9.2 边坡浅表层加固 59

1.6.9.3 常用坡面保护措施 59

1.6.10 锚杆 60

1.6.11 安全拦网、绿色、坡面交通设计 61

1.6.11.1 安全拦网设计 61

1.6.11.2 绿色设计 62

1.6.11.3 坡面交通设计 62

参考文献 62

第2章 土质边坡 67

2.1 土质边坡的分类和分级 67

2.1.1 土质边坡分类 67

2.1.1.1 水电工程土质边坡分类的目的和原则 67

2.1.1.2 土质边坡的一般分类 67

2.1.1.3 土质边坡的稳定性分类 68

2.1.2 土质滑坡的类型 68

2.1.2.1 土质边坡的破坏型式 68

2.1.2.2 土质滑坡的类型 69

2.1.2.3 土质边（滑）坡的工程地质分类 71

2.1.3 土质滑坡的特征 72

2.1.4 土质边坡的分级及稳定安全系数 73

2.2 土质边坡的作用及其组合 74

2.2.1 土体的自重作用 74

2.2.2 地下水作用 74

2.2.2.1 孔隙水压力 74

2.2.2.2 渗透动水压力 76

2.2.2.3 降雨形成的暂态水作用 76

2.2.3 地震作用 76

2.2.3.1 拟静力法 76

2.2.3.2 动力分析法 77

2.2.4 爆破振动作用 78

2.2.5 工程作用力 78

2.3 土质边坡稳定计算力学参数 79

2.3.1 力学参数的取值 79

2.3.1.1 物理力学参数的试验方法 79

2.3.1.2 力学参数的取值 82

2.3.2 边坡特征与力学参数的关系 82

2.3.2.1 边坡地质条件与力学参数的关系 82

2.3.2.2 边坡稳定状态与力学参数的关系 82

2.3.3 边坡设计标准与力学参数的关系 83

2.3.4 土质边坡滑面力学参数反演 83

2.3.4.1 滑动破坏过程中的稳定状态 83

2.3.4.2 反算滑面力学参数时滑坡稳定系数的选择 83

2.3.5 可靠度分析方法确定力学参数 84

2.3.5.1 贝叶斯概率法 84

2.3.5.2 “3σ准则”的应用 84

2.3.5.3 关于岩土强度标准值 85

2.4 土质边坡稳定分析方法 85

2.4.1 土质边坡极限平衡分析法 85

2.4.1.1 土质边坡中常用极限平衡分析法 85

2.4.1.2 土质边坡常用极限平衡法的比较及适用范围 88

2.4.2 数值分析法 91

2.4.2.1 有限元法（FEM） 91

2.4.2.2 有限差分法（FDM） 91

2.5 水库边坡塌岸与滑坡速度 91

2.5.1 水库边坡塌岸型式 91

2.5.1.1 水库边坡塌岸的一般型式 91

2.5.1.2 几座水库的塌岸型式 92

2.5.2 水库塌岸的预测方法 94

2.5.2.1 水库塌岸的主要影响因素 94

2.5.2.2 塌岸预测方法 96

2.5.3 高速滑坡滑速计算 100

2.5.3.1 高速滑坡形成机制 100

2.5.3.2 高速滑坡滑速计算方法 100

2.6 水库滑坡涌浪 104

2.6.1 潘家铮方法 105

2.6.1.1 单向水流中的滑坡涌浪分析 105

2.6.1.2 水库涌浪高程的近似估算法 105

2.6.2 中国水利水电科学研究院方法 108

2.6.3 国外几种经验计算方法 108

2.6.3.1 诺达（Noda.E）方法 108

2.6.3.2 凯姆夫斯和包尔荣（Kamphis，J.W and Bowering， R.J）方法 109

2.6.3.3 斯兰热兰与沃尔特（R.L. Slingerland and B. Volght）方法 110

2.6.3.4 瑞士方法 110

2.6.4 涌浪模型试验法 111

2.6.4.1 某工程水库涌浪模型设计及其试验成果 111

2.6.4.2 龙羊峡水库涌浪模型设计及试验成果 112

2.7 土质边坡工程治理设计 116

2.7.1 概述 116

2.7.2 边坡坡率与坡型设计 116

2.7.2.1 概述 116

2.7.2.2 填方边坡 116

2.7.2.3 挖方边坡 117

2.7.3 边坡支挡结构选择 118

2.7.3.1 概述 118

2.7.3.2 土质边坡支护结构型式的选用 118

2.7.4 边坡排水设计 119

2.7.4.1 地表排水 119

2.7.4.2 地下排水 119

2.7.5 边坡坡面保护 119

2.7.5.1 坡面保护 119

2.7.5.2 边坡浅表层加固 120

参考文献 120

第3章 支挡结构 123

3.1 挡土墙 123

3.1.1 概述 123

3.1.1.1 挡土墙的应用范围 123

3.1.1.2 挡土墙的常见型式 124

3.1.1.3 挡土墙设计的基本内容 126

3.1.1.4 挡土墙设计的一般步骤 126

3.1.1.5 挡土墙级别划分与设计标准 126

3.1.2 作用在挡土墙上的荷载 128

3.1.2.1 荷载的分类 128

3.1.2.2 荷载组合 128

3.1.2.3 荷载计算 128

3.1.3 挡土墙的稳定验算 140

3.1.3.1 抗滑稳定 140

3.1.3.2 抗倾覆稳定 141

3.1.3.3 基底应力验算 141

3.1.4 挡土墙的结构设计 141

3.1.4.1 重力式挡土墙 141

3.1.4.2 半重力式挡土墙 143

3.1.4.3 衡重式挡土墙 143

3.1.4.4 悬臂式挡土墙 144

3.1.4.5 扶壁式挡土墙 145

3.1.4.6 空箱式（孔格式）挡土墙 147

3.1.4.7 板桩式挡土墙 149

3.1.4.8 加筋土挡土墙 151

3.1.5 挡土墙的细部构造 154

3.1.5.1 排水设施 154

3.1.5.2 挡土墙背后填料的选择 156

3.1.5.3 基础埋置深度 156

3.1.5.4 混凝土和钢筋混凝土挡土墙的分缝和止水 157

3.2 抗滑桩 157

3.2.1 概述 157

3.2.1.1 抗滑桩的类型、特点及适用条件 157

3.2.1.2 抗滑桩设计的基本内容和一般要求 158

3.2.1.3 抗滑桩设计的一般步骤 160

3.2.2 抗滑桩设计荷载的确定 160

3.2.2.1 滑坡推力的确定 160

3.2.2.2 地基反力的确定 161

3.2.2.3 荷载及其组合 161

3.2.3 抗滑桩的设计 162

3.2.3.1 抗滑桩的布设 162

3.2.3.2 桩型的选择及其计算宽度 162

3.2.3.3 桩的锚固深度及桩底支承条件 162

3.2.3.4 抗滑桩的内力和变位计算 163

3.2.3.5 桩的配筋计算和构造要求 163

3.2.4 抗滑桩的计算方法 164

3.2.4.1 概述 164

3.2.4.2 地基系数法 164

3.2.4.3 悬臂桩法 174

3.2.4.4 有限元法 176

3.3 预应力锚索 176

3.3.1 概述 176

3.3.1.1 预应力锚索设计的基本内容及步骤 176

3.3.1.2 预应力锚索设计的一般步骤 176

3.3.2 边坡预应力锚固设计 177

3.3.2.1 锚固力的确定 177

3.3.2.2 预应力锚索的布置 178

3.3.3 预应力锚索的结构设计 179

3.3.3.1 预应力锚索的结构型式 179

3.3.3.2 锚索的选型 183

3.3.3.3 内锚固段的设计 188

3.3.3.4 外锚头的设计 190

3.3.3.5 张拉力的控制与张拉程序的设计 191

3.3.3.6 预应力锚索的细部构造 194

3.3.4 预应力锚索的防腐设计 195

3.3.4.1 锚索腐蚀的几种基本类型 195

3.3.4.2 锚索防腐的基本方法 195

3.3.5 预应力锚索的失效及预防 196

3.3.6 预应力锚索的试验与监测 197

3.3.6.1 锚索的试验 197

3.3.6.2 预应力锚索的监测 197

3.4 微型桩与锚固洞 198

3.4.1 微型桩 198

3.4.1.1 类型、特点及适用条件 198

3.4.1.2 设计计算 199

3.4.1.3 构造要求 199

3.4.2 抗剪洞与锚固洞 199

3.4.2.1 类型、特点及适用条件 199

3.4.2.2 设计计算 199

3.4.2.3 构造要求 200

3.4.2.4 设计注意事项 200

3.5 其他支挡结构 201

3.5.1 土钉墙 201

3.5.1.1 特点及适用条件 201

3.5.1.2 土钉墙的基本构造 202

3.5.1.3 土钉墙的设计 202

3.5.2 锚杆（索）挡墙 205

3.5.3 抗滑挡土墙 207

3.5.3.1 抗滑挡土墙的特点 207

3.5.3.2 抗滑挡土墙的型式 208

3.5.3.3 设置要求 208

3.5.3.4 抗滑挡墙设计注意事项 209

3.5.4 格构锚固 209

3.5.4.1 概述 209

3.5.4.2 格构锚固的设计 209

3.5.4.3 格构锚固的类型、特点及适用条件 210

3.5.4.4 格构施工注意事项 214

3.5.5 预应力锚索抗滑桩 214

3.5.5.1 特点及适用条件 214

3.5.5.2 设计计算 215

3.5.6 柔性防护 216

3.5.6.1 主动防护网 216

3.5.6.2 被动防护系统 217

3.5.6.3 三维植被网（防侵蚀网） 218

参考文献 220

第4章 边坡工程动态设计 223

4.1 概述 223

4.2 边坡工程动态设计方法 224

4.2.1 动态设计思路与工作流程 224

4.2.1.1 动态设计思路 224

4.2.1.2 动态设计流程 225

4.2.2 设计条件的复核 226

4.2.2.1 工程条件 226

4.2.2.2 荷载条件 227

4.2.2.3 岩土力学参数 227

4.2.3 边坡变形与稳定性复核 228

4.2.4 风险分析与决策 228

4.2.4.1 风险分析 228

4.2.4.2 风险决策 230

4.2.5 设计方案修改与补充设计 231

4.3 施工地质勘察及反馈设计 231

4.3.1 施工地质的内容与方法 231

4.3.1.1 施工地质的内容 231

4.3.1.2 施工地质方法 232

4.3.2 施工地质资料的收集与分析 234

4.3.2.1 资料收集内容 234

4.3.2.2 边坡工程地质分析评价 234

4.3.3 施工地质预报与反馈设计 235

4.3.3.1 施工地质预报 235

4.3.3.2 边坡稳定性评价预测方法 236

4.3.3.3 地质信息反馈设计 236

4.4 边坡工程监测及反馈设计 237

4.4.1 边坡工程监测内容与方法 237

4.4.1.1 监测项目与内容 237

4.4.1.2 监测方法 238

4.4.2 监测资料收集 239

4.4.2.1 收集内容与途径 239

4.4.2.2 边坡工程监测数据的采集 239

4.4.2.3 现场巡视资料的收集 239

4.4.2.4 边坡工程监测其他相关资料收集 239

4.4.3 监测资料的整编分析 239

4.4.3.1 监测资料整理分析基本要求 239

4.4.3.2 监测资料整理分析的方法 240

4.4.3.3 成果表示形式 240

4.4.3.4 边坡稳定状态的评价 241

4.4.3.5 典型监测资料分析成果的基本判识 242

4.4.4 边坡监测反馈设计 247

4.4.4.1 监测反馈设计概念 247

4.4.4.2 监测反馈设计的基本内容 247

4.4.4.3 监测反馈分析的方法和步骤 248

4.4.4.4 边坡安全监控模型 249

4.4.4.5 安全预报与预警 252

4.5 边坡施工信息收集及反馈设计 253

4.5.1 边坡施工信息收集的内容与方法 253

4.5.2 边坡施工质量检测 254

4.5.2.1 爆破振动检测 254

4.5.2.2 岩体质量检测 255

4.5.2.3 施工质量检测 255

4.5.3 边坡施工信息反馈设计 256

4.6 边坡工程动态设计实例 257

4.6.1 三峡水利枢纽船闸边坡治理动态设计 257

4.6.1.1 船闸边坡工程概况 257

4.6.1.2 船闸高边坡工程地质条件 258

4.6.1.3 船闸边坡动态设计方法 259

4.6.1.4 施工期主要问题研究 260

4.6.1.5 船闸边坡设计方案修改与优化 260

4.6.2 龙滩水电站左岸进水口边坡治理动态设计 263

4.6.2.1 进水口高边坡工程概况 263

4.6.2.2 进水口边坡工程地质条件 264

4.6.2.3 进水口高边坡动态设计方法 266

4.6.2.4 进水口边坡设计方案修改与优化 267

4.6.3 小湾水电站右岸坝前进水口正面岩质边坡治理动态设计 268

4.6.3.1 边坡工程概况 268

4.6.3.2 边坡施工期信息分析 269

4.6.3.3 边坡治理措施的动态设计 270

4.6.3.4 边坡动态设计实施效果分析 270

4.6.4 小湾水电站左岸坝前饮水沟堆积体土质边坡治理动态设计 272

4.6.4.1 边坡工程概况 272

4.6.4.2 边坡地质条件 273

4.6.4.3 边坡施工期信息分析 274

4.6.4.4 边坡治理措施动态设计 275

4.6.4.5 动态设计效果 277

4.6.5 龙羊峡水电站虎山坡滑坡治理动态设计 281

4.6.5.1 虎山坡滑坡工程概况 281

4.6.5.2 虎山坡滑坡地质条件 282

4.6.5.3 虎山坡滑坡治理设计概况 282

4.6.5.4 虎山坡滑坡施工期信息分析 284

4.6.5.5 虎山坡滑坡治理措施动态设计 284

参考文献 285

第5章 地质灾害防治 289

5.1 概述 289

5.1.1 地质灾害概念 289

5.1.2 地质灾害分类 289

5.1.3 水利水电工程中常见地质灾害 289

5.1.4 地质灾害防治基本原则与要求 290

5.1.4.1 基本原则 290

5.1.4.2 一般程序和要求 290

5.2 滑坡 291

5.2.1 滑坡的基本特性 291

5.2.1.1 滑坡及要素 291

5.2.1.2 滑坡的活动性 291

5.2.1.3 滑坡发育条件与诱发因素 294

5.2.1.4 滑坡的野外简单识别标志 297

5.2.2 滑坡分类与分级 298

5.2.2.1 滑坡分类 298

5.2.2.2 滑坡分级 298

5.2.3 滑坡勘查 302

5.2.3.1 滑坡地质条件复杂程度分级 302

5.2.3.2 勘查范围和比例尺 302

5.2.3.3 工程地质测绘与调查 302

5.2.3.4 工程地质勘探 303

5.2.3.5 取样、测试与试验 304

5.2.4 滑坡稳定性分析与评价 304

5.2.4.1 滑坡稳定性状态划分 304

5.2.4.2 滑坡稳定性定性分析 305

5.2.4.3 滑坡稳定性定量计算 310

5.2.5 滑坡防治 316

5.2.5.1 减载与反压 316

5.2.5.2 排水 321

5.2.5.3 抗滑桩 324

5.2.5.4 预应力锚索 324

5.2.5.5 格构锚固 324

5.2.5.6 重力式抗滑挡土墙 325

5.2.5.7 注浆加固 325

5.2.5.8 植物防护 325

5.2.6 滑坡监测预警 325

5.2.6.1 监测内容 325

5.2.6.2 监测频率 326

5.2.6.3 监测方法 326

5.2.6.4 监测点网布设 326

5.2.6.5 监测数据采集与整理 330

5.2.6.6 滑坡时间预报 331

5.2.6.7 滑坡空间预报 332

5.2.6.8 滑坡发生时间的预测预报 333

5.2.6.9 滑坡预警预报判据 335

5.2.6.10 滑坡综合预报 338

5.3 崩塌 343

5.3.1 崩塌的定义 343

5.3.2 崩塌分类与分级 343

5.3.2.1 崩塌分类 343

5.3.2.2 崩塌危害等级 343

5.3.2.3 崩塌体规模分级 344

5.3.2.4 崩塌体地质复杂程度的划分 344

5.3.3 崩塌地质测绘与调查 344

5.3.3.1 崩塌地质测绘与调查的内容 344

5.3.3.2 崩塌地质测绘与调查的方法与要求 344

5.3.4 崩塌稳定性分析 345

5.3.4.1 崩塌稳定性的定性分析 345

5.3.4.2 崩塌危岩体稳定性的半定量快速评价 345

5.3.4.3 崩塌危岩体稳定性定量计算 345

5.3.4.4 崩塌稳定性分级评价指标 345

5.3.5 滚石运动特征分析 345

5.3.6 崩塌治理设计 355

5.3.6.1 崩塌治理设计一般原则 355

5.3.6.2 崩塌治理方法 355

5.3.6.3 崩塌治理常用方法 355

5.4 泥石流 358

5.4.1 泥石流的定义 358

5.4.2 泥石流沟识别 358

5.4.3 泥石流分类和危害性分级 359

5.4.3.1 泥石流分类 359

5.4.3.2 泥石流暴发规模分级 361

5.4.3.3 泥石流活动性及危害程度分级 361

5.4.4 泥石流调查 362

5.4.4.1 自然地理特征 362

5.4.4.2 工程地质条件 362

5.4.4.3 泥石流流体调查 362

5.4.4.4 泥石流特征值的计算 364

5.4.4.5 泥石流动力学参数的计算 365

5.4.4.6 施工条件 367

5.4.4.7 人为活动 367

5.4.4.8 活动性、险情、灾情 367

5.4.4.9 危害性 368

5.4.5 泥石流活动性与危险性评估 368

5.4.5.1 泥石流活动性评估 368

5.4.5.2 泥石流活动的危险性评估 370

5.4.6 泥石流治理工程勘查 371

5.4.6.1 工程地质勘查 371

5.4.6.2 水文勘查 371

5.4.6.3 泥石流流体勘查 371

5.4.6.4 勘探试验 371

5.4.6.5 施工环境勘查 372

5.4.6.6 监测 372

5.4.7 泥石流防治 372

5.4.7.1 泥石流拦砂坝工程 372

5.4.7.2 泥石流排导槽工程 379

5.4.7.3 渡槽工程 384

5.4.7.4 明洞工程 388

5.4.7.5 泥石流停淤场工程 389

5.4.7.6 泥石流沟坡整治工程 390

5.4.8 泥石流监测预警 391

5.4.8.1 泥石流监测 391

5.4.8.2 泥石流预报 392

5.5 堰塞湖 393

5.5.1 堰塞湖定义及形成原因 393

5.5.1.1 堰塞湖定义 393

5.5.1.2 堰塞湖成因及危害 393

5.5.1.3 堰塞体的工程问题 395

5.5.2 堰塞湖风险等级 396

5.5.2.1 堰塞湖规模 396

5.5.2.2 堰塞体危险分级 396

5.5.2.3 堰塞体溃决损失判别 396

5.5.2.4 堰塞湖风险等级 396

5.5.3 堰塞湖应急处置洪水标准及安全标准 397

5.5.3.1 应急处置洪水标准 397

5.5.3.2 堰塞体应急处置安全标准 397

5.5.4 堰塞湖处置基础资料及获取 398

5.5.4.1 水文气象资料 398

5.5.4.2 地形地貌资料 398

5.5.4.3 地质资料 398

5.5.4.4 其他资料 399

5.5.5 堰塞湖溃坝分析 399

5.5.5.1 堰塞体主要溃决型式 399

5.5.5.2 堰塞体溃决过程 399

5.5.5.3 溃坝洪水研究现状 400

5.5.5.4 堰塞体溃坝洪水计算 404

5.5.6 堰塞湖风险评价 405

5.5.6.1 堰塞体危险性级别评价 405

5.5.6.2 上、下游影响评估 407

5.5.6.3 堰塞湖风险综合评价 407

5.5.7 堰塞湖应急处置 407

5.5.7.1 应急处置方案 407

5.5.7.2 工程措施 408

5.5.7.3 非工程措施 409

5.5.8 堰塞湖后续处置 410

5.5.8.1 初步评估 410

5.5.8.2 综合评估 411

5.5.8.3 后续处置 411

5.5.9 监测与预测 411

5.5.9.1 水文应急监测 411

5.5.9.2 水情预测 411

5.5.9.3 安全监测 412

参考文献 412