岩体斜坡稳定性动态预测的量化理论与应用研究

最近20年来，非线性理论与数值模拟和可视化技术不断地在边坡稳定性评价中的到应用。可视化系统软件3D_SLOPE被研制和发展；边坡工程地质信息三维可视化技术和稳定性分析有机地结合；节理的Monte-Carlo随机模拟方法；利用GIS 的空间数据处理分析功能及通过数学规划法与有限元法的结合等，给边坡三维稳定性评价注入了活力。但却远不能满足边坡工程中生产的需求。其主要原因是：截止目前结构体滑动的岩体边坡还停留在岩体边坡单一滑块稳定性计算方式。所以无法实现连续地对任意坡高的滑体的稳定分析及其稳定性系数的对比，故不能涉及边坡工程中亟待解决的学科与生产的如下前沿课题：高边坡施工前斜坡任意坡高稳定性超前预测；边坡坡角的定量设计；边坡治理方式的决策。 此项成果以其提出的“单位结构体”、“优势结构体”和“动态积分”的概念和方法为技术工具，连续地获得岩体斜坡可能滑动面的面积、滑动体的体积和地下水压力及地震力对坡高变化的增量，实现了从坡顶到坡底的连续、动态地对岩体斜坡进行稳定性数字化评价，首次提出了各类地质结构类型边坡的稳定性系数K与坡高n为函数关系及其表达式，进而提出斜坡连续变形破坏的渐变理论。突破了同类研究的斜坡稳定性的单一滑动体的传统计算方法，实现了用结构体地质参数预测任意坡高斜坡的稳定性系数，该方法是保证高边坡在任何坡高都处于同一个安全度下坡角设计的新开端，突破了岩体边坡的坡角经验设计现状，并填补了边坡治理决策理论根据与判据的空白。 其科学价值在于应用了1979年谷德振先生提出的岩体为结构介质属性这一理论前提，首次揭示了不同地质结构的斜坡稳定性随坡高的的变化规律，为滑坡稳定性的适时空间预测和施工前人工边坡稳定性超前预测、边坡治理决策和滑动面抗剪强度等重要参数的反分析研究奠定了理论基础，为岩体高边坡稳定性评价开辟了新途径，为坡角的定量设计提供了技术与理论方法。 该成果在应用时只需确定斜坡的结构类型和结构面的力学性质参数，就可以满足动态模型的计算条件，所以可大幅度地降低勘察成本。以滑动面和切割面抗剪强度与地震力、动、静水压力为地质环境因子，按由斜坡个体结构体到边坡整体评价的思维方法为基础方法，使滑坡体体积、滑动面的面积及其它外力增量的动态计算另辟蹊径，大幅度地节省勘察工作量与勘查时间。且由于每一次稳定性计算仍属于极限平衡理论方法，所以符合现行规范对于边坡稳定的计算要求，便于在生产和应用中得到推广。在工程边坡越来越高、滑坡灾患不断加重的今天，此成果具有非常重大的社会效益、经济效益和广阔的应用前景。 成果在内蒙大青山公路边坡治理设计、河北省武安至邢台的平-涉S202公路岩质高边坡勘察、西柏坡“八路军”总部旧址滑坡勘察等重大工程得到成功应用，受到应用单位的一致好评。其中河北建设勘察研究有限公司应用此项成果完成的“平-涉S202公路岩质高边坡勘察”获中国城市规划协会2005年度全国城市勘察测量一等奖。 2100433B

本书是研究斜坡工程地质的一部专著。全书围绕斜坡地质灾害预测与防治展开论述，共分六篇三十章，内容涵盖斜坡地质灾害易发地层工程地质特性、斜坡地质灾害成生规律、斜坡稳定性评价关键技术与方法、斜坡稳定性预测理论与方法、斜坡地质灾害防治机理与优化设计以及应用实例。

学科：矿山地质学

词目：矿山斜坡稳定性

英文：slope stability of mine

释文：矿山斜坡包括天然斜坡（如自然山坡、谷壁、河岸等）和人工开挖的斜坡（如路堑边坡、房屋基坑边帮、露天矿坑的边坡等）。斜坡的形成，使岩（土）体内部原有的应力状态发生变化，出现坡体应力的重新分布，使斜坡岩（土）体发生不同形式和不同程度的变形、破坏，有时甚至是灾害性的。此种斜坡的应力分布及其变化趋势，称矿山斜坡稳定性。对此稳定性进行研究，在于阐明矿山工程地段天然斜坡是否可能发生灾害性变形、破坏，论证其变形破坏的形式、方向、规模，并设计出稳定而又经济合理的人工边坡等防治措施，以保证矿山运营期间不致发生灾害性的变形、破坏甚至跨塌。 2100433B