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内容介绍

基于十余年对三峡库区及西部其他地区危岩崩塌的研究及防治工程实践，《危岩崩塌演化理论及应用》从崩塌源危岩破坏力学机理和崩塌落石运动冲击两方面，系统建立了危岩崩塌演化理论。运用地貌学、损伤力学、断裂力学、运动学、动力学等科学理论、现场试验和室内模型试验，分析了危岩崩塌地貌演绎过程，从危岩土控结构面抗剪强度、损伤及断裂模型等方面揭示了危岩破坏机制，建立了危岩崩塌链式演化规律的力学机制，建立了崩塌落石运动路径及冲击力计算方法。紧密结合相关技术规范，从危岩稳定性、危岩锚固、支撑、支撑—锚固联合、落石拦挡、崩塌灾害安全警报等方面，详细论述了危岩崩塌演化理论的工程应用方式，并给出了典型工程案例分析。 《危岩崩塌演化理论及应用》可作为从事岩土工程、地貌学、地质工程、公路及铁路工程、水利水电工程、城镇建设等方向教学、科研及工程技术人员的参考用书。

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精彩书摘

（2）自然演化理论。19世纪下半叶，热力学第二定律诞生，它是建立在封闭系统基础上，系统熵增不可逆。熵较低的封闭系统从高位到低位只需微小的能量变化便能维持系统正常工作，随着时间推移，系统内能分配越来越均匀，熵持续增长，当熵达到最大值时，封闭系统内所有部分所有参量均达到同样的能量水平，系统趋于死寂。 事实上，地表的地形组合并不是封闭系统，它能够开放地吸收因地表隆起获得的重力势能、沉积过程产生的动能、地表或近地表岩石崩塌所释放的太阳能或化学能、河道流量及推移质动能等。Davis侵蚀循环理论最重要的假定是地貌初始隆起产生的重力势能，随后地貌组合始终保持不可逆的能量水平，最终导致空间上的均匀地貌侵蚀基准平原。该理论每个阶段都与地貌顶部被磨平的潜能衰退相关联，且每个阶段都存在与当地地表及其他能产生冲刷作用的基准面之间所表现出的不同势能相符合的地貌组合，如河谷边坡、河网型式等。 2）假定 1884～1899年期间，Davis创建的侵蚀循环理论根据地貌几何形态经过的一系列不可逆变化，把地貌演化过程划分为青年期（yotlth period）、壮年期（maturity period）和老年期（old age）。Davis结合Gilbett地貌分级提出了纵向流及河谷边坡廓线的平滑曲线概念。河谷边坡最早达到河口，然后一直溯源扩展至分水岭。他认为任何地区的地质结构类型都可以被看做是在一个连续运动的给定过程中如温度和湿润、炎热干燥和高山冰川等，产生地貌形态序列，每个阶段都有一套相适应的地貌和特征。Davis侵蚀循环理论的假定：①岩性均一；②迅速隆起，伴随微量侵蚀，地貌顶面与侵蚀基准面之间的高差较小，呈准平原地貌景观。 3）分期描述 Davis侵蚀循环理论演化模式见图1.1和图1.2。 青年期。在地表或海底产生了一个范围宽广的区域，这些区域不是被河流分水岭划分的主干河流和大的支流，而是和许多短小支流合并为侵蚀性的溯源切割。这种溯源侵蚀与河网的垂直切割在整个青年时期使地形迅速发育，逐渐形成陡峭的V形谷，其发育过程由于受次生结构面控制产生的岩块崩落与快速运动而紊乱。晚期，主干河流两侧斜坡和急流部位都会由于侵蚀作用而产生侧向演变，最初的高峰平面面积缩小，高山峡谷地貌景观开始出现，主干河流开始分级并出现河曲，在干流沿线地势低平处出现小型冲洪积平原。 壮年期。河流两侧的地形坡度达到最大值，分水岭进一步变窄，山顶夷平面面积进一步缩小直至消失，尖锐的山峰广泛分布，中下游地区河曲发育，支流下蚀作用增强，主干河流纵剖面接近平衡剖面，河流袭夺现象出现，河流两岸阶地发育。晚期，在河流中下游出现较大面积的冲洪积平原。

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序 前言 第1章危岩崩塌演化规律地貌学解译 1.1 经典地貌演化理论 1.1.1 Davis侵蚀循环理论 1.1.2 Davis侵蚀循环理论的辩证思考 1.1.3 Penck地貌演化模型 1.1.4 King地貌演化模型 1.2 岩质陡坡地貌形迹 1.2.1 万州太白岩陡崖 1.2.2 万州青草背陡崖 1.2.3 江津四面山陡崖 1.2.4 綦江羊叉河陡崖 1.3 岩腔形成过程及其卸荷效应 1.3.1 自然风化岩腔 1.3.2 压裂风化岩腔 1.4 危岩崩塌演绎模式 1.4.1 缓倾角岩层群发性崩塌链式演绎规律 1.4.2 陡倾角岩层群发性崩塌演绎模式 第2章崩塌源危岩分类、荷载及断裂韧度 2.1 危岩分类 2.1.1 单体危岩分类 2.1.2 群体危岩分类 2.2 荷载类型及其组合 2.2.1 重力及地震力 2.2.2 裂隙水压力 2.2.3 荷载组合 2.3 岩石断裂韧度 2.3.1 裂纹扩展的基本类型 2.3.2 KⅠc的测试方法 2.3.3 KⅡc的测试方法 2.3.4 KⅢc的测试方法 2.3.5 常见硬质岩石的断裂韧度 第3章崩塌源危岩形成及破坏机理 3.1 危岩主控结构面智能显现 3.1.1 主控结构面指标及其量化 3.1.2 主控结构面智能显现方法 3.2 危岩主控结构面抗剪强度参数 3.2.1 规范法 3.2.2 贯通率法 3.3 危岩主控结构面损伤模型及断裂模型 3.3.1 宏观卸荷机理 3.3.2 主控结构面裂端损伤区 3.3.3 主控结构面损伤模型 3.3.4 损伤模型应用 3.4 危岩主控结构面应力强度囱子 3.4.1 主控结构面承受荷载 3.4.2 断裂强度因子计算方法 3.5 危岩主控结构面断裂扩展规律 3.5.1 单向应力作用下的主控结构面扩展规律 3.5.2 双向应力作用下的主控结构面扩展规律 3.6 渗透所用下危岩主控结构面断裂扩展规律 3.6.1 主控结构面受力形式 3.6.2 渗透力 3.6.3 考虑渗透力的危岩主控结构面应力强度因子求解 3.6.4 算例分析 3.7 危岩主控结构面冻胀力 3.7.1 温差效应下主控结构面尖端扩展 3.7.2 冻结状态下主控结构面尖端扩展 3.7.3 冻结状态下主控结构面冻胀力的弹性力学计算方法 3.7.4 算例分析 第4章危岩体形成时间 4.1 主控结构面临界形成时间 4.1.1 临界岩腔的形成 4.1.2 主控结构面孕育时间 4.2 主控结构面疲劳断裂寿命 4.2.1 危岩主控结构面临界尺寸计算方法 4.2.2 裂隙水压力变化过程中主控结构面疲劳断裂寿命计算方法 第5章危岩崩塌规律力学演绎 5.1 危岩块相互作用力学机制 5.1.1 危岩块间的相互作用 5.1.2 危岩块崩落 5.1.3 算例分析 5.2 陡崖后退力学演绎 5.2.1 单一宏观链危岩崩落力学机制 5.2.2 复合宏观链危岩崩落力学机制 5.2.3 算例分析 5.3 陡崖座滑平推破坏机制 5.3.1 岩质边坡地貌平推演化机制 5.3.2 边坡地貌平推演化过程 第6章危岩崩塌规律数值分析 6.1 数值模拟方法简介 6.1.1有限元法基本方程 6.1.2 非线性问题处理方法 6.2 红岩山危岩崩塌力学模型 6.3 红岩山危岩崩塌应力场演变规律 6.3.1 初始应力场 6.3.2 第一个宏观链临界岩腔形成过程应力场 6.3.3 第一个宏观链发育过程应力场 6.3.4 第二、三个宏观链复合嵌套发育过程中的应力场 6.3.5 第四个宏观链发育过程中的应力场 第7章落石运动路径及运动特性参数 7.1 落石运动现场试验 7.1.1 试验方案设计 7.1.2 不同形状落石试验现象 7.1.3 试验结果统计分析 7.2 坡面运动状态分类 7.3 落石运动路径计算方法 7.3.1 基本假定 7.3.2 运动路径及运动特性参数计算方法 7.3.3 落石运动随机性的反映 7.4 落石威胁区域 7.5 落石运动路径实例分析 7.5.1 危岩带及落石事件概况 7.5.2 运动路径及运动特性参数计算 7.5.3 计算结果 第8章落石冲击力 8.1 现有落石冲击力计算方法比较 8.1.1 现有落石冲击力计算方法概况 8.1.2 路基规范方法 8.1.3 隧道手册方法 8.1.4 杨其新、关宝树方法 8.1.5 日本道路公团方法 8.1.6 瑞士方法 8.1 _7各计算公式的比较与分析 8.2 基于冲量定理的落石冲击力计算方法 8.2.1 冲击力计算模型及理论基础 8.2.2 计算假定 8.2.3 计算公式 8.2.4 冲击力放大系数的确定 8.3 落石冲击力在缓冲土层中的扩散 第9章危岩崩塌演化理论的工程应用 9.1 危岩稳定性极限平衡分析方法 9.1.1 危岩稳定性评价标准 9.1.2 危岩稳定性计算方法 9.1.3 算例分析 9.2 危岩稳定性断裂力学分析方法 9.2.1 危岩稳定性断裂分析方法 9.2.2 算例分析 9.3 危岩锚固体等效参数分析方法 9.3.1 刚度系数等效过程 9.3.2 锚固岩体等效强度参数C、φ值的等效过程 9.4 危岩锚固机理断裂力学分析方法与设计方法 9.4.1 危岩加固锚杆的受力模型 9.4.2 应力强度因子求解模型 9.4.3 算例分析 9.5 危岩支撑一锚固联合断裂力学设计方法 9.6 危岩拦石墙与拦石网计算方法 9.6.1 拦石墙传力机理 9.6.2 拦石土堤厚度计算 9.6.3 拦石墙计算方法 9.6.4 工程应用 9.7 崩塌灾害预警系统 第10章工程案例分析 10.1 三峡库区万州太白岩危岩防治工程 10.1.1 工程概况 10.1.2 地理环境 10.1.3 工程治理方案 10.2 汶川地震区老虎嘴危岩防治工程 10.2.1 工程概况 10.2.2 老虎嘴滑塌体形成环境 10.2.3 工程治理方案 10.3 武隆铁矿乡鸡尾山山体崩塌 10.3.1 工程概况 10.3.2 形成环境 10.3.3 形成机制 10.3.4 防灾减灾对策 参考文献

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