石窟岩体结构稳定性分析评价系统研究

第1章 石窟寺及其稳定性问题

1.1 中国石窟及主要病害问题

1.1.1 敦煌石窟

1.1.2 龙门石窟

1.1.3 大足石刻

1.1.4 乐山大佛

1.1.5 中国石窟稳定性问题

1.2 研究对象

1.2.1 石窟危岩体

1.2.2 风化岩石与危岩体

1.3 石窟岩体稳定性问题的类型

1.3.1 崖壁岩体稳定性问题

1.3.2 局部岩体稳定性问题

1.3.3 石窟顶板岩体稳定性问题

1.3.4 廊柱岩体稳定性问题

1.4 研究意义

1. 5国内外研究现状

1.5.1 危岩体研究共性

1.5.2 石窟危岩体稳定性特性研究

1.6 主要研究内容与技术路线

第2章 云冈石窟与云冈石窟保护

2.1 世界文化遗产——云冈石窟

2.1.1 云冈石窟简介

2.1.2 云冈石窟的气候与环境条件

2.2 云冈石窟稳定性问题及治理

2.2.1 20世纪50年代前的历史维修

2.2.2 1949年以来云冈石窟的保护维修

第3章 云冈石窟地质环境条件

3.1 区域地质背景

3.2 云冈石窟区的地质构造

3.3 云冈石窟区的地层条件

3.3.1 云冈地区侏罗系砂岩

3.3.2 云冈石窟砂岩岩性特征

3.3.3 云冈石窟砂岩沉积构造特征

3.4 云冈石窟摩崖微观地貌特征

3.5 石窟地层与石窟稳定性

第4章 云冈石窟砂岩特性研究

4.1 微观结构及组分研究

4.1.1 砂岩微观结构及成分组成研究

4.1.2 风化岩样的X射线衍射物相分析

4.2 物理力学性质研究

4.2.1 密度及孔隙率

4.2.2 变形及抗压强度

4.3 水理性质研究

4.3.1 吸水率

4.3.2 渗透系数

4.3.3 膨胀系数

4.3.4 岩石抗冻性

4.4 热学性质研究

4.4.1 导热系数

4.4.2 比热

4.4.3 线膨胀系数

4.5 岩石的蠕变特性研究

4.6 小结

第5章 云冈石窟结构面与危岩体

5.1 石窟崖壁表面裂隙的分布规律

5.2 石窟内部裂隙分布规律

5.3 云冈石窟裂隙网络模型

5.3.1 原理与方法

5.3.2 结果分析

5.4 崖壁危岩体的分布规律研究

5.5 小结

第6章 砂岩劣化影响因素研究

6.1 酸对云冈石窟砂岩的破坏

6.1.1 试验方案

6.1.2 试验结果分析

6.1.3 酸对岩石的破坏分析

6.2 可溶盐对云冈石窟砂岩的劣化

6.2.1 可溶盐的发育现状及其对云冈石窟文物的破坏

6.2.2 试验方案

6.2.3 试验结果分析

6.2.4 可溶盐破坏试验结论

6.3 冻融循环劣化试验

6.3.1 试验方法

6.3.2 冻融试验成果分析

6.3.3 温度劣化机理与结论

6.4 干湿循环试验

6.5 小结

第7章 环境影响因素的监测与分析

7.1 云冈石窟监测工作布置

7.1.1 龙王沟危岩体的变形与裂隙水压力监测

7.1.2 第3窟小型危岩体的张拉、倾斜及温度监测

7.1.3 山体稳定性多点位移计布设

7.1.4 石窟西侧崖壁表层温度场监测

7.2 仪器选型与数据传输系统

7.3 危岩体监测结果分析

7.3.1 龙王沟1#危岩体的监测结果分析

7.3.2 小型片状危岩体的变形监测结果分析

7.3.3 第3窟小型危岩体变形破坏监测结果分析

7.4 多点位移计变形曲线

7.5 云冈石窟浅层温度场监测分析

7.5.1 岩体表面温度及环境温度对比分析

7.5.2 岩体钻孔温度随深度变化规律分析

7.5.3 岩体钻孔各深度的温度梯度变化规律分析

7.5.4 不同时间段的温度比较及破坏模式分析

7.6 小结

第8章 云冈石窟崖壁小型开裂体发育特征及评估

8.1 调查对象及调查方案

8.2 红外热成像对云冈石窟危岩体的识别效果分析

8.2.1 红外热成像应用基础

8.2.2 云冈石窟岩体热成像某一时刻温度场分析

8.2.3 红外热成像温度变化过程及危岩体识别研究

8.3 第11～13窟摩崖危岩体的调查评价分析

8.4 摩崖危岩体稳定性计算

8.4.1 滑塌式危岩稳定性计算方法

8.4.2 倾倒式危岩稳定性计算方法

8.4.3 坠落式危岩稳定性计算方法

8.4.4 摩崖危岩体稳定性计算结果

8.5 小结

第9章 石窟摩崖危岩体多层次评价系统

9.1 稳定性及其变化规律

9.2 评估因子分析

9.2.1 危岩体的位置高度

9.2.2 危岩体的体积

9.2.3 危岩体与文物本体的关系

9.3 评估权重设定

9.4 评价结果分析

9.5 小结

第10章 云冈石窟顶板稳定性问题

10.1 顶板梁折式危岩稳定性计算方法

10.2 第3窟顶板稳定性分析

10.3 第11窟顶板稳定性分析

10.4 小结

第11章 云冈石窟整体稳定性数值分析

11.1 整体稳定性三维分析理论与方法

11.1.1 数值分析塑性理论的增量形式

11.1.2 弹性各向同性体

11.1.3 弹塑性岩体本构模型

11.1.4 基于强度折减法的稳定性分析

11.1.5 三维模型的建立

11.2 云冈第9窟、第10窟稳定性三维数值模拟分析

11.2.1 几何模型的建立与边界条件

11.2.2 计算参数确定

11.2.3 整体位移分析

11.2.4 整体应力分析

11.2.5 剖面的位移和应力分析

11.2.6 廊柱的位移和应力分析

11.2.7 强度折减法计算石窟的稳定性

11.3 第3窟稳定性分析

11.3.1 模型的建立与边界条件

11.3.2 整体位移分析

11.3.3 整体应力分析

11.3.4 洞窟外崖壁面的塑性区分布

11.3.5 剖面的应力、位移及破坏分析

11.4 结论

第12章 云冈石窟第9窟、第10窟廊柱地震动力学分析

12.1 模型动力参数选取

12.1.1 地震波的选取

12.1.2 动力阻尼设定

12.1.3 动力边界设定

12.2 小震动力响应

12.2.1 应力分析

12.2.2 位移响应

12.2.3 速度响应

12.2.4 加速度响应

12.3 中震动力响应

12.3.1 应力分析

12.3.2 位移响应

12.3.3 速度响应

12.3.4 加速度响应

12.4 大震动力响应

12.4.1 应力分析

12.4.2 位移响应

12.4.3 速度响应

12.4.4 加速度响应

12.5 三种工况下动力响应对比

第13章 云冈石窟廊柱及崖壁T-M多场耦合分析

13.1 热一水一力三场耦合模拟基本理论

13.1.1 单重介质热-水-力耦合控制方程

13.1.2 有限元格式

13.2 廊柱多场耦合分析

13.2.1 有限元模型的建立

13.2.2 廊柱计算结果分析

13.3 典型崖壁多场耦合分析

13.3.1 有限元模型建立

13.3.2 计算结果分析

13.4 小结

第14章 结论

主要参考文献

附图2100433B

王金华、严绍军、任伟中、方云编著的《石窟岩体结构稳定性分析评价系统研究》为国家科技支撑项目科研成果，其主要内容以云冈石窟为例，介绍了云冈及全国重点砂岩石窟岩性结构条件、不稳定病害类型和加固工程效果调查评估，建立了砂岩石窟的地质模型和石窟岩体稳定性分析数值仿真模型，提出了石窟稳定性评估体系和评估标准，建立云冈石窟重点区域岩体稳定性监测系统，对云冈石窟岩体稳定性做出分析评估。本专著的特点为系统提出了石窟评价的方法和评估标准，对我国的石窟加固工程设计提供了理论基础和科学依据，可在全行业推广应用。

岩体结构分析主要有：

（1）地质学方法。如岩石学方法、构造地质学方法和地质力学方法等。

（2）岩石力学方法。如地应力测量。岩石强度试验和模拟试验等。

（3）作图法。即借助赤平极射投影法或实体比例投影法、或块体坐标投影法等进行图解分析，确定岩体优势结构面、结构体几何形状和规模大小。以及可能失稳的形式和位移的方向等。

（4）Q值评价法。即用岩体质量指标Q值评价岩体稳定性的方法，Q值愈大，岩体稳定性愈好 。

石窟佛教建筑

从北魏(386—534)至隋(581—618)唐(618—907)，是凿窟的鼎盛时期，尤其是在唐朝时期修筑了许多大石窟，唐代以后逐渐减少。这个时期，黄河流域是中国政治、文化、经济的中心。

石窟宗教文化

石窟艺术是一种宗教文化，取材于佛教故事，兴于魏晋，盛于隋唐。它吸收了印度健陀罗艺术精华，融汇了中国绘画和雕塑的传统技法和审美情趣，反映了佛教思想及其汉化过程，是研究中国社会史、佛教史、艺术史及中外文化交流史的珍贵资料。

我国现存的主要石窟群均为魏唐之间或宋朝前期作品，其中以石刻负盛名的是大同云冈、洛阳龙门、天水麦积山和重庆大足四大石窟。

石窟佛教艺术

石窟艺术与佛教是十分密切的。石窟艺术是为当时信佛的人们服务的。因信仰佛教的各阶级、各阶层人物不同，他们所属的佛教宗派也不一样，因而在造像与壁画的题材上，也要根据自己那一宗派的经典造像。所以石窟艺术的发展，因时间、地点的不同，发展情况也不一样。如新疆石窟，除唐代或以后汉人所开的窟画出一些大乘经变以外，其余早期开凿的各窟，全看不到反映大乘经中的故事造像。这些石窟群中，遗存到今天的雕像，主要是释迦和菩萨等单独的形象，其次则多是佛本生、佛本行（即如何苦行、忍辱、寻求解脱）等故事画像。这些画像多数是根据《声闻藏》各经创造出的，与外国商人竺婆勒子竺法度学小乘教唯礼释迦的记载相同，与法显、玄奘等人所记天山南麓各国信仰小乘教的记录也完全吻合。

石窟艺术是佛教艺术，它反映了佛教思想及其发生、发展的过程，它所创造的像、菩萨、罗汉、护法，以及佛本行、佛本生的各种故事形象，都是通过具体人的生活形象而创造出来的。因而它不能割断与历史时期人们的生活联系，它不像其他艺术那样直接地反映社会生活，但它却曲折地反映了各历史时期、各阶层人物的生活景象。这应该是石窟艺术的一个特点。

《边坡岩体稳定性分级系统研究》是一篇论文，张菊连著。

副题名

外文题名

论文作者

张菊连著

导师

沈明荣指导

学科专业

学位级别

工学博士

学位授予单位

同济大学

学位授予时间

2011

关键词

岩石力学 边坡稳定性 滑坡

馆藏号

TU457

唯一标识符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.005700785

馆藏目录

2012\TU457\14

2100433B