第一篇 排土场边坡稳定性计算与优化设计技术 1
1 边坡稳定性分析与设计 1
1．1 边坡稳定性主要评价方法 1
1．1．1 概述 1
1．1．2 边坡稳定性分析的主要方法 2
1．1．3 边坡的常规极限平衡分析 9
1．2 二维与三维滑移场方法确定边坡岩体危险滑面技术 25
1．2．1 概述 25
1．2．2 任意滑移面边坡剩余推力法 26
1．2．3 边坡全局临界滑移场 27
1．3 边坡临界滑移场的数值模拟方法 27
1．3．1 基本概念的提出 27
1．3．2 临界滑移场的数值模拟 29
1．4 对称破坏机制下的边坡岩体三维滑移场分析方法 31
1．4．1 边坡稳定分析的理论基础 31
1．4．2 剩余推力 32
1．4．31 临界滑移场 32
1．4．4 最优控制原理 33
1．4．5 基本原则 34
1．4．6 离散化与单元剖分 35
1．4．7 平衡方程的建立 36
1．4．8 临界滑移场的搜寻技术 37
1．4．9 临界滑移场的数值模拟 38
1．4．10 滑坡实例验证分析 39
1．5 排土场边坡智能匹配优化设计技术 41
1．5．1 排土场边坡智能匹配优化设计的学术思想 41
1．5．2 排土场边坡智能匹配优化设计的理论基础 42
2 边坡滑移变形预测技术 43
2．1 边坡滑移变形系统模型描述 43
2．1．1 边坡滑移变形系统 43
2．1．2 边坡变形系统模型 43
2．2 变形数据预处理 44
2．2．1 获取等间隔变形数据 44
2．2．2 奇异数据点的检测与修正 45
2．3 多项式回归模型 46
2．3．1 多项式回归模型建立 46
2．3．2 多项式移动拟合法 50
2．3．3 实例预测与分析 50
2．4 时间序列分析法 53
2．4．1 时间序列的传统建模方法 54
2．4．2 基于残差方差最小原则的建模思路 55
2．4．3 边坡变形序列平稳化方法 56
2．4．4 边坡变形预测原理 57
2．4．5 实例预测与分析 59
2．5 灰色预测模型 62
2．5．1 GM（1，1）模型 63
2．5．2 GM（1，1）模型建立的条件 65
2．5．3 GM（1，1）模型精度评定 66
2．5．4 最佳维数灰色模型 66
2．5．5 实例预测与分析 68
2．6 神经网络预测模型 73
2．6．1 神经网络概述 73
2．6．2 神经网络BP算法 75
2．6．3 实例预测与分析 78
2．7 组合预测模型 82
2．7．1 组合预测方法研究现状 82
2．7．2 组合预测的分类 83
2．7．3 滚动组合预测模型 84
2．7．4 实例预测与分析 86
2．8 边坡长期变形预测 88
2．8．1 长期变形预测的理论基础 88
2．8．2 长期变形预测的方法设计 90
2．8．3 实例预测与分析 91
2．9 边坡监测线整体变形预测 95
2．9．1 监测线上测点聚类分析 96
2．9．2 预测模型 96
2．9．3 应用实例预测与分析 97
2．10 边坡三维实体变形预测 101
2．10．1 三维实体变形预测原理 101
2．10．2 模型精度与预测精度评定 102
2．10．3 实例预测与分析 103
2．11 边坡三维实体变形长期预测综合 107
2．11．1 前期预测 107
2．11．2 后期预测 113
第二篇 稀湿物料排弃物堆排过程安全控制技术 117
3 排土场边坡工程地质条件 117
3．1 地形特征 117
3．1．1 基底地形特征 117
3．1．2 排土场边坡地形特征 117
3．2 排土场基底特征 118
3．2．1 排土场基底地形特征 118
3．2．2 基底岩土工程地质特征 118
3．3 排弃物料性质 119
3．3．1 剥离土岩的含水特征 119
3．3．2 剥离土岩的物理力学性质 120
3．3．3 稀湿物料及其排弃后的一般特性 120
3．3．4 泥灰岩排弃物的一般特性 122
3．3．5 排弃物的物理力学性质 122
3．4 排弃物料空间分布特征 122
3．4．1 空间分布特征 122
3．4．2 排弃物含水性及地下水特征 123
3．4．3 排弃物密实程度划分及物理力学特征 125
3．4．4 排土场力学参数的确定 127
3．5 稀湿物料对排土场稳定性的影响 128
3．5．1 稀湿物料的特点 128
3．5．2 稀湿物料的滑坡类型分析 128
4 排土场边坡安全性综合评价 129
4．1 排弃物的物理力学参数及堆排现状 129
4．1．1 排弃物的物理力学参数 129
4．1．2 堆排现状 129
4．1．3 评价范围与评价模型的确定 130
4．2 排土场边坡的危险滑面确定技术 132
4．2．1 边坡临界滑移场理论 132
4．2．2 排土场边坡临界滑移场法与极限平衡法评价结果 133
4．3 边坡的有限元应力分析 138
4．3．1 单元网格划分与应力场演变特点 138
4．3．2 评价结论 145
5 排土场到界边坡的优化设计 147
5．1 排土场到界边坡的优化分析方法 147
5．1．1 学术思想 147
5．1．2 排土场到界坡角的优化设计 147
5．2 排土场基底承载力验算 154
5．2．1 计算方法 154
5．2．2 优化边坡基底承载力验算 155
6 边坡的综合加固措施设计 157
6．1 边坡危险区域的界定 157
6．1．1 单元网格划分 157
6．1．2 应力场演变特征 158
6．2 边坡综合加固技术的设计 158
6．2．1 边坡加固技术的选择 158
6．2．2 边坡加固的综合应用技术 160
6．2．3 排土场到界边坡综合加固设计 161
6．2．4 排土场基底处理措施 164
6．3 排土场边坡优化方案的综合评价 164
6．3．1 技术合理性分析 164
6．3．2 经济技术评价 164
第三篇 厚软基底排土场安全堆排的控制技术 167
7 石灰石矿排土场与厚软岩山坡古滑体基底协同灾变机制及控制技术 167
7．1 排土场边坡工程概况 167
7．1．1 排土场地理位置概述 167
7．1．2 排土场基底工程地质构造特性 167
7．1．3 排土场基底地层岩性特点 168
7．2 排土场滑动变形特点 169
7．2．1 前期排土场变形情况 169
7．2．2 雨季期地面变形情况 170
7．3 厚软基底排土场滑移机制的数值模拟分析 172
7．3．1 单元网格划分 172
7．3．2 排土场应力场演变特征的数值模拟的结果 174
7．4 厚软基底排土场边坡稳定性评价 175
7．4．1 滑面力学参数反演分析与计算 175
7．4．2 排土场边坡稳定性评价 176
7．4．3 排土场边坡评价结论 177
7．5 排土场滑坡转化为泥石流的可能性分析 177
7．5．1 排土场滑坡转化为泥石流的机制分析 177
7．5．2 排土场滑坡转化为泥石流的必要与充分条件 179
7．5．3 排土场滑坡转化为泥石流的数值模拟分析 179
8 排土场滑坡转化泥石流破坏性与危险性预测 184
8．1 排土场泥石流动力活动特性 184
8．1．1 泥石流运动模型 184
8．1．2 泥石流流速 185
8．1．3 泥石流冲击性 186
8．2 泥石流力学特性 187
8．2．1 泥石流体的内部作用力 187
8．2．2 泥石流运动力学模型 189
8．3 石灰石矿排土场泥石流危险度判别分析与危险区划 190
8．3．1 可拓模型的基本原理和方法 191
8．3．2 危险度区划的指标 192
8．3．3 危险度区划可拓模型的建立 193
8．3．4 排土场危险度区划过程和结果 195
9 预防排土场滑坡和泥石流发生的关键技术确定 198
9．1 排土场边坡安全与否的控制技术 198
9．1．1 排土场安全性评价 198
9．1．2 排土场的变形特征 198
9．2 减小汇水量的控制技术 200
9．2．1 雨量大小的影响 200
9．2．2 降雨的影响机制 200
10 预防排土场产生滑坡与泥石流的方案设计 201
10．1 建立合理的堆排工艺方案与预防措施 201
10．1．1 岩体力学参数的反分析 201
10．1．2 原设计方案台阶高度修正的理论依据 206
10．1．3 排土场允许排弃高度的确定 206
10．2 排土场设计 206
10．2．1 排土场边坡到界坡角的确定 206
10．2．2 排土场到界边坡稳定性的验算 208
10．3 减小汇水量的技术措施 208
10．3．1 截洪沟措施 208
10．3．2 变形体上的疏导措施 209
10．3．3 预防积水的排水暗渠措施 209
10．4 安全防护措施 210
10．4．1 坝体选型 210
10．4．2 格栅坝的设计 211
11 工程治理效果分析 215
11．1 治理前后变形情况 215
11．2 治理效果分析 218
11．2．1 变形速率对比 218
11．2．2 同期对比 218
11．2．3 结论 219
第四篇 黄土厚基底排土场安全控制技术 221
12 黄土厚基底排土场工程概况 221
12．1 概况 221
12．1．1 矿区地理气象概况 221
12．1．2 地形地貌 222
12．1．3 区内地质构造 223
12．1．4 地层分布 223
12．2 勘察区域岩土体物理与力学参数特征 224
12．2．1 基岩物理力学性质 224
12．2．2 表层土物理力学性质 224
13 矿区水文地质特点 225
13．1 水文地质特点 225
13．1．1 第四系空隙潜水含水区 225
13．1．2 基岩裂隙潜水含水区 225
13．1．3 矿区隔水层 225
13．2 排土场区补充勘察结果 226
13．2．1 排土场地形地貌 226
13．2．2 物理力学参数 226
14 排土场堆排概况 231
15 排土场的设计 234
15．1 台阶高度确定的理论依据 234
15．1．1 第一平盘台阶高度的确定 235
15．1．2 第二台阶高度的确定 237
15．2 排土场设计方案的完善 238
15．2．1 1号排土场8—8'、9—9'剖面和10—10'剖面边坡的优化设计 238
15．2．2 1号排土场最终设计结果 245
15．3 2号排土场边坡的优化设计 245
15．3．1 2号排土场11—11'剖面、12—12'剖面和13—13'剖面边坡角优化设计 245
15．3．2 2号排土场最终设计结果 254
15．3．3 2号排土场汽车道路的设计 254
15．4 3号排土场边坡的优化设计 255
15．4．1 3号排土场各剖面边坡优化设计 255
15．4．2 3号排土场最终设计结果 266
15．4．3 新设计排弃量计算与堆排顺序设计 266
16 排土场堆排过程中的应力场演变规律的数值模拟 270
16．1 数值分析模型的设计 270
16．1．1 概述 270
16．1．2 模型设计的基本思想 270
16．21号排土场堆载过程中边坡岩体变形特征的模拟 270
16．2．18线剖面应力场演变特点的数值模拟分析 270
16．2．29线剖面应力场演变特点的数值模拟分析 284
16．2．31号排土场堆排后边坡岩体滑移变形特性 284
17 截洪沟设计 299
17．1 洪峰流量的计算 299
17．1．1 设计防洪标准 299
17．1．2 计算依据 299
17．1．3 计算理论的选用 299
17．1．4 计算参数的确定 299
17．2 防洪沟水力计算 300
17．2．1 理论选用与对比 300
17．2．2 截洪沟断面设计 300
17．3 排土场内部渡槽设计 302
17．3．1 流量计算 303
17．3．2 断面设计 303
参考文献 305