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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