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1、岩土工程前沿领域与现状岩土工程前沿领域与现状 岩土工程包含于许多工程门类之中。它们又可分岩土工程包含于许多工程门类之中。它们又可分为土质工程与岩体工程两大类。地质灾害、岩土环境为土质工程与岩体工程两大类。地质灾害、岩土环境也是岩土工程必须面对的课题。近年来我国大兴各类也是岩土工程必须面对的课题。近年来我国大兴各类工程建设，工程规模宏大，影响深远，为世界所瞩目。工程建设，工程规模宏大，影响深远，为世界所瞩目。在这些工程实践中，我国岩土工程的技术和科学研究在这些工程实践中，我国岩土工程的技术和科学研究也得到空前的发展。其工程技术和科学研究水平处于也得到空前的发展。其工程技术和科学研究水平处于国际前
2、列。国际前列。第一节第一节岩土工程进展概述岩土工程进展概述晏鄂川前沿讲座 2、岩体工程中不确定性的来源岩体工程中不确定性的来源 一一般般来来说说，工工程程中中遇遇到到以以下下三三方方面面条条件件的的变变化化要要修修改改先先前前设设计计：其其一一是是地地质质条条件件、岩岩体体性性状状的的变变化化；其其二二是是施施工工条条件件的的变变化化（包包括括器器材材供供应应、施施工工技技术术掌掌握握的的不不均均一一、质质量量控控制制等等人人为为因因素素）；其其三三是是洪洪水水、地地震震、气气候候等等环环境境条条件件的的异异常常变变化化。后后两两方方面面情情况况对对于于除除岩岩石石工工程程外外其其他他工工程程
3、也也是是可可能能导导致致修修改改设设计计的的因因素素，而而对对于于岩岩石石工工程程来来说说，地地质质条条件件、岩岩体体性性状状的的变变化化是是导导致致修修改改设设计计的的主主要要因因素素。也也就就是是说说，岩岩石石工工程程中中的的不不确确定定性性，主主要要来来源源于于地地质质条条件件、岩岩体体性性状状的的不不确定性。确定性。晏鄂川前沿讲座 这是因为天然岩体在历经了复杂的成岩过程和后这是因为天然岩体在历经了复杂的成岩过程和后期亿万年构造运动的改造后，其性状和赋存条件千差期亿万年构造运动的改造后，其性状和赋存条件千差万别，可以说，每一处工程场址的岩体、不同工程部万别，可以说，每一处工程场址的岩体、
4、不同工程部位的岩体都是不相同的。并且工程岩体一般都深埋地位的岩体都是不相同的。并且工程岩体一般都深埋地下，其性状与裸露于表面的岩体有时差别很大，隐蔽下，其性状与裸露于表面的岩体有时差别很大，隐蔽性突出。相比之下，工程前期勘探工作量总有限，不性突出。相比之下，工程前期勘探工作量总有限，不可能将所有节理裂隙等地质特征和变异都揭露出来，可能将所有节理裂隙等地质特征和变异都揭露出来，一般只能通过坑槽、钻孔、平硐获得的局部资料，进一般只能通过坑槽、钻孔、平硐获得的局部资料，进行统计分析获得平均的和优势的分布概念。施工开挖行统计分析获得平均的和优势的分布概念。施工开挖后，揭露出没有预见到的意外现象（如某种
5、地质缺陷）后，揭露出没有预见到的意外现象（如某种地质缺陷）是难以避免的。在这种情况下，为研究天然岩体的力是难以避免的。在这种情况下，为研究天然岩体的力学性状而进行的试验、测试和计算分析也会遇到同样学性状而进行的试验、测试和计算分析也会遇到同样的问题，前期试验研究得到的力学参数、曲线、应力、的问题，前期试验研究得到的力学参数、曲线、应力、位移分布等也具有相应的不确定性。位移分布等也具有相应的不确定性。晏鄂川前沿讲座 例如，三峡工程从例如，三峡工程从20世纪世纪50年代开始，对大坝年代开始，对大坝基岩进行了十分详尽、数量巨大的地质勘探和试验基岩进行了十分详尽、数量巨大的地质勘探和试验研究工作，取得
6、了丰富的资料，特别是对影响稳定研究工作，取得了丰富的资料，特别是对影响稳定的缓倾角节理问题进行了专题研究。然而，开工后的缓倾角节理问题进行了专题研究。然而，开工后开挖揭露出的情况与原先分析的有很大差别，不得开挖揭露出的情况与原先分析的有很大差别，不得不在施工期间针对特殊地段补充进行了集中的地质不在施工期间针对特殊地段补充进行了集中的地质勘探工作和一系列专题研究，修改了设计。这也是勘探工作和一系列专题研究，修改了设计。这也是岩石工程中不确定性的突出事例。岩石工程中不确定性的突出事例。晏鄂川前沿讲座 3、不确定性给岩石工程带来的影响不确定性给岩石工程带来的影响 地质条件和岩体力学性状的这种不确定性
7、，是岩石地质条件和岩体力学性状的这种不确定性，是岩石力学研究中的主要困难，试验研究成果（即使是现场岩体力学研究中的主要困难，试验研究成果（即使是现场岩体力学试验）代表的只是与试验点条件相似的天然岩体，通力学试验）代表的只是与试验点条件相似的天然岩体，通过大量试验可以得到该试验地段岩体力学性质的平均概念过大量试验可以得到该试验地段岩体力学性质的平均概念和可能变化的范围，但仍然不能对较大范围工程岩体的力和可能变化的范围，但仍然不能对较大范围工程岩体的力学性状给出确定的数值来。地质条件和岩体力学性状的这学性状给出确定的数值来。地质条件和岩体力学性状的这种不确定性，也给岩石工程建设带来一系列消极影响：
8、一种不确定性，也给岩石工程建设带来一系列消极影响：一方面，施工开挖后如果没有及时揭露原先没有发现的缺陷，方面，施工开挖后如果没有及时揭露原先没有发现的缺陷，就会给工程留下安全隐患，有时会引起施工期岩体失稳，就会给工程留下安全隐患，有时会引起施工期岩体失稳，事后处理延误工期；另一方面，为了对付这种不确定性，事后处理延误工期；另一方面，为了对付这种不确定性，设计中不得不采用偏于保守的参数和条件、保留过大的安设计中不得不采用偏于保守的参数和条件、保留过大的安全裕度，不必要地增加工程量和投资。全裕度，不必要地增加工程量和投资。晏鄂川前沿讲座 这这种种地地质质条条件件上上的的不不确确定定性性，也也给给岩
9、岩石石力力学学研研究究带带来来了了以以下下特特点点：其其一一，对对天天然然岩岩体体力力学学性性状状的的认认识识是是随随着着地地质质条条件件不不断断揭揭露露而而逐逐渐渐深深入入的的，也也就就是是说说，对对岩岩体体的的认认识识具具有有阶阶段段性性；其其二二，试试验验研研究究可可以以获获得得岩岩体体性性状状（力力学学参参数数、应应力力位位移移分分布布、强强度度和和承承载载能能力力等等）的的可可能能变变化化范范围围，也也可可以以力力求求减减小小这这个个变变化化范范围围，却却总总难难以以针针对对一一定规模的岩体给出十分准确的数据。定规模的岩体给出十分准确的数据。晏鄂川前沿讲座 4、减小岩石工程中不确定性
10、的途径、减小岩石工程中不确定性的途径 为为了了减减小小岩岩石石工工程程中中的的不不确确定定性性，工工程程前前期期的的地地质质勘勘探探工工作作应应尽尽量量做做细细，岩岩石石力力学学试试验验研研究究要要更更深深入入，设设计计中中对对岩岩体体承承载载能能力力的的利利用用要要留留有有适适当当的的余余地地和和有有备备用用方方案案。但但是是，最最为为有有效效的的是是施施工工中中要要根根据据临临时时发发现现的的情情况况及及时时修修改改设设计计，也也就就是是说说，要要进进行行动动态态设设计计。所所谓谓动动态态设设计计，其其实实就就是是早早年年太太沙沙基基的的Design as you go的的思思想想，即即在
11、在施施工工中中不不断断补补充充和和修修改改设设计计的的思思想想。后后来来隧隧洞洞建建设设中中产产生生的的新新奥奥法法的的核核心心也也就就是是要要根根据据施施工工揭揭露露的的新新情情况况不不断断调调整整、修修改改、优优化化设设计计。其其实实，这这种种做做法法应应当当不不仅仅限限于于隧隧洞洞施施工工，对对一一切切岩岩石石工工程程（包包括括边边坡坡、坝坝基基）都都是是适适用用的的。例例如如，三三峡峡双双线线五五级级船船闸闸高高边边坡坡工工程程的的施施工工中中就就曾曾经经历历过过这这样样的的努努力力和实践。和实践。晏鄂川前沿讲座 动态设计中修改设计的依据是施工开挖中不断揭露动态设计中修改设计的依据是施
12、工开挖中不断揭露出来新的岩石情况、开挖爆破的影响和参数、施工地质出来新的岩石情况、开挖爆破的影响和参数、施工地质测绘和监测、试验资料。工作的要点是对于这些信息和测绘和监测、试验资料。工作的要点是对于这些信息和资料要及时综合、分析、反馈、调整，不及时就达不到资料要及时综合、分析、反馈、调整，不及时就达不到动态设计的目的。然而，实现动态设计最关键的问题是动态设计的目的。然而，实现动态设计最关键的问题是设计、地质、施工、监测、监理和业主等各方面要密切设计、地质、施工、监测、监理和业主等各方面要密切配合，而不能分家、相互牵制、防范。要建立一个各方配合，而不能分家、相互牵制、防范。要建立一个各方面（各环
13、节）密切配合（而不是互相牵制）的体制。已面（各环节）密切配合（而不是互相牵制）的体制。已故的国际岩石力学学会创始人之一故的国际岩石力学学会创始人之一L缪勒教授打过一缪勒教授打过一个比喻，形容在新奥法隧洞施工中有关各方之间的关系，个比喻，形容在新奥法隧洞施工中有关各方之间的关系，彼此应当十分默契、密切配合，合作得像一个优秀的篮彼此应当十分默契、密切配合，合作得像一个优秀的篮球队一样。球队一样。晏鄂川前沿讲座 5 地质勘探工作可减少不确定性地质勘探工作可减少不确定性 工工程程地地质质的的主主要要任任务务是是将将天天然然岩岩体体的的情情况况查查明明。根根据据现现行行设设计计规规范范要要求求，在在一一
14、个个坝坝址址区区内内的的岩岩体体情情况况，只只要要是是与与工工程程建建筑筑物物有有关关的的，都都要要全全面面弄弄清清楚楚，包包括括岩岩性性、岩岩石石的的组组分分、结结构构、岩岩体体构构造造、断断裂裂、风风化化、溶溶蚀蚀、侵侵蚀蚀（剥剥蚀蚀）等等许许多多方方面面，并并进进而而研研究究它它们们的的成成因因、演演变变历历史史、分分布布规规律律等等。在在可可研研报报告告阶阶段段和和初初步步设设计计阶阶段段还还要要求求说说明明岩岩土土体体物物理理力力学学性性质质、提提出出岩岩土土物物理理力力学学性性质质参参数数，论论述述和和评评价价工工程程岩岩体体的的稳稳定定条条件件，提提出出加加固固、处处理理意意见见
15、。显显然然，岩岩石石力力学学的的工工作作在在这这里里是是包包含含在在工工程程地地质任务中的。质任务中的。晏鄂川前沿讲座 在岩石力学已经成为独立学科和专业的今天，根据在岩石力学已经成为独立学科和专业的今天，根据以往大量工程实践经验，我们可以就工程地质与岩石力以往大量工程实践经验，我们可以就工程地质与岩石力学的分工提出这样一个模式：凡是不需要通过物理力学学的分工提出这样一个模式：凡是不需要通过物理力学性质试验研究就可以得到的有关岩石、岩体性质的说明性质试验研究就可以得到的有关岩石、岩体性质的说明和描述，属于工程地质专业范围；反之，则归于项目工和描述，属于工程地质专业范围；反之，则归于项目工程地质和
16、岩石力学两方面都要做，例如关于岩体节理裂程地质和岩石力学两方面都要做，例如关于岩体节理裂隙的定量描述、工程岩体的分级、分区等，只是侧重点隙的定量描述、工程岩体的分级、分区等，只是侧重点和使用的方法各有不同。利用弹性波穿过岩体时的反应和使用的方法各有不同。利用弹性波穿过岩体时的反应来探测、研究岩体的物理力学性质，在工程地质中属于来探测、研究岩体的物理力学性质，在工程地质中属于物探工作，侧重于查明岩体情况，在岩石力学中是研究物探工作，侧重于查明岩体情况，在岩石力学中是研究岩体物理力学性质的一种方法。岩体物理力学性质的一种方法。晏鄂川前沿讲座 重要的是，分工不能分家：一切岩石力学的试验研重要的是，分
17、工不能分家：一切岩石力学的试验研究工作都必须和地质工作紧密联系、结合，包含几重含究工作都必须和地质工作紧密联系、结合，包含几重含义：首先，岩石力学工作者必须对地质工作的成果义：首先，岩石力学工作者必须对地质工作的成果关于岩石、岩体的性质和状况的描述有详尽的了解；其关于岩石、岩体的性质和状况的描述有详尽的了解；其次，室内试验取样、现场试验选点都应当与地质人员结次，室内试验取样、现场试验选点都应当与地质人员结合进行，以便保证试验结果具有足够的代表性；试验结合进行，以便保证试验结果具有足够的代表性；试验结果分析、解释要紧密结合试点附近的地质条件进行（特果分析、解释要紧密结合试点附近的地质条件进行（特
18、别是在试验结果出现异常时）；各种计算分析数学模型别是在试验结果出现异常时）；各种计算分析数学模型的建立、本构关系和强度准则的选用、计算域（范围）的建立、本构关系和强度准则的选用、计算域（范围）的确定等都必须符合实际地质条件，应有地质人员参与。的确定等都必须符合实际地质条件，应有地质人员参与。对分析、计算结果的解释和应用也要在充分考虑地质背对分析、计算结果的解释和应用也要在充分考虑地质背景条件下进行。景条件下进行。晏鄂川前沿讲座 6 6 工程设计可防避不确定性工程设计可防避不确定性 如果将工程设计理解为工程建设的前期工作，那么如果将工程设计理解为工程建设的前期工作，那么工程地质勘查和岩石力学试验
19、研究都是工程设计的一部工程地质勘查和岩石力学试验研究都是工程设计的一部分内容，都是其中的一个重要环节。但对具体的设计工分内容，都是其中的一个重要环节。但对具体的设计工作而言，岩石力学研究是为工程建设服务的一项独立的作而言，岩石力学研究是为工程建设服务的一项独立的专业，各有分工不同。专业，各有分工不同。岩石力学为工程建设的服务不应岩石力学为工程建设的服务不应当是一种消极、被动的服务，而是一种积极的、主动的、当是一种消极、被动的服务，而是一种积极的、主动的、参与式的服务。也就是说，一方面它应当按设计规范的参与式的服务。也就是说，一方面它应当按设计规范的要求，向设计工作提供有关天然岩体性状的资料；另
20、一要求，向设计工作提供有关天然岩体性状的资料；另一方面它还要将对工程岩体分析研究的结果反馈给设计，方面它还要将对工程岩体分析研究的结果反馈给设计，提出优化设计的建议。提出优化设计的建议。晏鄂川前沿讲座 从岩石力学的角度看，水利水电的岩石工程设计的从岩石力学的角度看，水利水电的岩石工程设计的任务可以概括如下：根据工程地质勘探和岩石力学试验任务可以概括如下：根据工程地质勘探和岩石力学试验研究提供的关于天然岩体的地质条件和物理力学性质，研究提供的关于天然岩体的地质条件和物理力学性质，考虑水文、气象等其他方面的条件，按照本枢纽对各水考虑水文、气象等其他方面的条件，按照本枢纽对各水工建筑物功能的要求，确
21、定岩石基础、地下洞室和岩石工建筑物功能的要求，确定岩石基础、地下洞室和岩石边坡的位置、尺寸、加固处理措施、施工开挖方法和程边坡的位置、尺寸、加固处理措施、施工开挖方法和程序等。与此相应地，岩石力学试验研究的任务为：根据序等。与此相应地，岩石力学试验研究的任务为：根据水工布置的需要，通过现场和室内试验研究，提供关于水工布置的需要，通过现场和室内试验研究，提供关于天然岩体的物理力学性质的认识和资料（包括物理力学天然岩体的物理力学性质的认识和资料（包括物理力学性质参数、应力性质参数、应力应变关系曲线，本构关系、变形和强应变关系曲线，本构关系、变形和强度属性等），并按照工程设计选出的岩石工程方案，通度
22、属性等），并按照工程设计选出的岩石工程方案，通过计算分析、模型试验或原型监测，阐明有关工程岩体过计算分析、模型试验或原型监测，阐明有关工程岩体的力学性状（应力、应变分布、塑性区或破裂损伤区），的力学性状（应力、应变分布、塑性区或破裂损伤区），对其稳定性或失稳破坏形态做出评价。从岩石力学的角对其稳定性或失稳破坏形态做出评价。从岩石力学的角度提出优化设计方案、岩体加固处理的建议。度提出优化设计方案、岩体加固处理的建议。晏鄂川前沿讲座第三节第三节岩质边坡工程岩质边坡工程1 1、第一个问题：水利工程中的岩质边坡、第一个问题：水利工程中的岩质边坡 水利水电工程中边坡的开挖与水库水位的升降都可能水利水电工
23、程中边坡的开挖与水库水位的升降都可能导致边坡的失稳定。我国已建和在建的大型水利水电工程导致边坡的失稳定。我国已建和在建的大型水利水电工程如三峡、二滩、李家峡、五强溪、隔河岩、小湾、天生桥如三峡、二滩、李家峡、五强溪、隔河岩、小湾、天生桥二级河龙滩等涉及的天然边坡高达二级河龙滩等涉及的天然边坡高达4001000m，工程边坡高工程边坡高达达200400m，垂直开挖坡高近垂直开挖坡高近100m。漫湾水电站、龙羊峡漫湾水电站、龙羊峡水电站、天生桥二级水电站、隔河岩水电站等都发生过规水电站、天生桥二级水电站、隔河岩水电站等都发生过规模较大的边坡失稳，造成很大损失。龙滩水电站进口倾倒模较大的边坡失稳，造成
24、很大损失。龙滩水电站进口倾倒蠕变体约蠕变体约1300万万m3需加固治理。在三峡库区，蓄水以后可需加固治理。在三峡库区，蓄水以后可对库区人民生命财产造成较大危害的有对库区人民生命财产造成较大危害的有1168处崩滑体，需处崩滑体，需要避让或处理；有要避让或处理；有744处崩滑体目前较稳定，需监测预警；处崩滑体目前较稳定，需监测预警；有有578处相对稳定暂不处理。处相对稳定暂不处理。晏鄂川前沿讲座2 2、第二个问题：岩质边坡稳定性研究、第二个问题：岩质边坡稳定性研究 （1 1）边坡稳定性分类。在中国水利水电科学院的组织下，）边坡稳定性分类。在中国水利水电科学院的组织下，有关设计院配合，对于全国有关设
25、计院配合，对于全国117个水利水电工程中的典型滑个水利水电工程中的典型滑坡和变形边坡进行了调查，总结了边坡失稳在各类岩体结构坡和变形边坡进行了调查，总结了边坡失稳在各类岩体结构中所占的比例：其中块体结构占中所占的比例：其中块体结构占14.08%，层状同向结构占，层状同向结构占19.72%，层状反向结构占，层状反向结构占15.49%，层状斜向结构占，层状斜向结构占14.08%，碎裂和散体结构占，碎裂和散体结构占36.63。在七种失稳类型中崩塌占。在七种失稳类型中崩塌占7.04，滑动占，滑动占73.24，倾倒占，倾倒占5.63，溃屈占，溃屈占2.82，拉裂占，拉裂占4.23，复合占，复合占7.04
26、。调查表明，引起变形和失稳的因素。调查表明，引起变形和失稳的因素十分复杂。巨型和大中型滑坡主要以各种水的作用为主；中十分复杂。巨型和大中型滑坡主要以各种水的作用为主；中小型楔体滑动、拉裂及大型崩塌则以人类工程活动为主。小型楔体滑动、拉裂及大型崩塌则以人类工程活动为主。晏鄂川前沿讲座 陈祖煜等人利用调查登录的资料对于陈祖煜等人利用调查登录的资料对于RMRSMR分分类系统进行了补充修正，计入了坡高及结构面条件对边坡类系统进行了补充修正，计入了坡高及结构面条件对边坡稳定的影响。经理论分析和工程验证，提出了稳定的影响。经理论分析和工程验证，提出了CSMR（Chinese System for SMR）
27、分类体系。根据这一分类体系。根据这一分类体系，边坡按其稳定性被分为五类：分类体系，边坡按其稳定性被分为五类：类稳定，类稳定，81100分；分；类稳定，类稳定，6180分；分；类局部稳定类局部稳定4160分；分；类不稳类不稳2140分；分；类很不稳定，类很不稳定，020分。分。晏鄂川前沿讲座 （2 2）影响边坡失稳的因素。影响边坡失稳的因素主要）影响边坡失稳的因素。影响边坡失稳的因素主要有：地形切割、岩性、构造、水和边坡开挖的综合作用。有：地形切割、岩性、构造、水和边坡开挖的综合作用。经验表明，谷坡强风化带、强卸荷带、甚至弱风化带的经验表明，谷坡强风化带、强卸荷带、甚至弱风化带的上部经常是边坡失
28、稳的底界，这些部位的岩体结构完整上部经常是边坡失稳的底界，这些部位的岩体结构完整性差，结构面大部分松弛、泥化或充填次生夹泥，在爆性差，结构面大部分松弛、泥化或充填次生夹泥，在爆破开挖、施工用水或者降雨情况，极易失稳，地下水产破开挖、施工用水或者降雨情况，极易失稳，地下水产生的渗透力对于边坡影响极大。因此，施工期降低地下生的渗透力对于边坡影响极大。因此，施工期降低地下水位，控制爆破的药量，注意边坡自上而下的边开挖、水位，控制爆破的药量，注意边坡自上而下的边开挖、边支护加固，边监测变形，是防止失稳的有效措施。边支护加固，边监测变形，是防止失稳的有效措施。晏鄂川前沿讲座 （3）边边坡坡的的稳稳定定性
29、性研研究究及及稳稳定定性性分分析析。水水利利水水电电工工程程中中的的边边坡坡研研究究内内容容可可以以归归纳纳为为监监测测、理理论论分分析析、数数值值计计算算和和模模拟试验几种。拟试验几种。A)监测方面：用红外线进行大范围的普查；用综合探井、监测方面：用红外线进行大范围的普查；用综合探井、CT层析成像、定向取芯和平硐探测结构面或滑动面；进行地层析成像、定向取芯和平硐探测结构面或滑动面；进行地应力的测试，了解高陡谷坡的应力场；进行边坡表面、深部应力的测试，了解高陡谷坡的应力场；进行边坡表面、深部变形和地下水的监测；用测线法、统计法对节理类型进行调变形和地下水的监测；用测线法、统计法对节理类型进行调
30、查统计，用蒙特卡罗法模拟岩体节理网络，确定岩体节理密查统计，用蒙特卡罗法模拟岩体节理网络，确定岩体节理密度与连通率。度与连通率。晏鄂川前沿讲座 B)理论与数值分析方面：用地质力学模型研究边坡理论与数值分析方面：用地质力学模型研究边坡破坏机制，用评价不同破坏机制的地质模式，评价边坡破坏机制，用评价不同破坏机制的地质模式，评价边坡演变阶段和发展趋势；用组合梁板理论研究倾倒蠕变的演变阶段和发展趋势；用组合梁板理论研究倾倒蠕变的机理；使用分块推力法与萨尔玛法、极限平衡理论和块机理；使用分块推力法与萨尔玛法、极限平衡理论和块体理论进行稳定计算；用数值计算模拟分析边坡应力变体理论进行稳定计算；用数值计算模
31、拟分析边坡应力变形。在边坡稳定分析方面，可以根据岩体的整体性和结形。在边坡稳定分析方面，可以根据岩体的整体性和结构特点进行不同的稳定分析。对于全风化岩体及碎散、构特点进行不同的稳定分析。对于全风化岩体及碎散、破裂结构岩体，可以与土质边坡一样采用自动搜索方法破裂结构岩体，可以与土质边坡一样采用自动搜索方法确定滑裂面及安全系数；对于确定滑裂面及安全系数；对于、级结构面发育的岩级结构面发育的岩质边坡，根据节理与裂隙统计资料，结合地质分析确定质边坡，根据节理与裂隙统计资料，结合地质分析确定或者基本确定滑动面的位置；对于层状结构和已知控制或者基本确定滑动面的位置；对于层状结构和已知控制性的不利结构面的组
32、合块，按实际块体验算其稳定性。性的不利结构面的组合块，按实际块体验算其稳定性。晏鄂川前沿讲座 在各种稳定分析中，以极限平衡理论和方法为基础，在各种稳定分析中，以极限平衡理论和方法为基础，极限平衡的计算方法有下限解法和上限解法。下限解包极限平衡的计算方法有下限解法和上限解法。下限解包括：适用于圆弧滑动面的瑞典圆弧法和简化毕肖甫法；括：适用于圆弧滑动面的瑞典圆弧法和简化毕肖甫法；适用于任意滑动面的简布法和摩根斯坦普瑞斯法；传适用于任意滑动面的简布法和摩根斯坦普瑞斯法；传递系数法等。上限解有：萨尔玛法、潘家铮极限分块平递系数法等。上限解有：萨尔玛法、潘家铮极限分块平衡法，能量法。对于可能发生三维楔体
33、破坏的岩质边坡，衡法，能量法。对于可能发生三维楔体破坏的岩质边坡，采用楔形体分析计算，与稳定分析一起，通常也配合进采用楔形体分析计算，与稳定分析一起，通常也配合进行应力变形的数值计算。模型不一定越复杂越好，重要行应力变形的数值计算。模型不一定越复杂越好，重要的是其对于计算问题的针对性和选择参数的合理性。的是其对于计算问题的针对性和选择参数的合理性。C)模型试验方法：用离心机模拟边坡，研究其破坏模型试验方法：用离心机模拟边坡，研究其破坏机理；用涌浪模型试验研究滑坡滑速与涌浪高度相关关机理；用涌浪模型试验研究滑坡滑速与涌浪高度相关关系。系。晏鄂川前沿讲座3 3、第三个问题：岩体的力学参数选取、第三
34、个问题：岩体的力学参数选取 岩体的物理力学参数的选取直接关系到水工建筑物的岩体的物理力学参数的选取直接关系到水工建筑物的安危和工程量的大小。由于岩体的破坏主要是剪切破坏，安危和工程量的大小。由于岩体的破坏主要是剪切破坏，其抗剪强度指标是关键的参数。与土的强度指标不同，岩其抗剪强度指标是关键的参数。与土的强度指标不同，岩体的强度指标无法用室内试验直接测取。一般岩体的原位体的强度指标无法用室内试验直接测取。一般岩体的原位强度指标必须从地质岩性、岩块试验、表面的特征来合理强度指标必须从地质岩性、岩块试验、表面的特征来合理估算。估算。Hoek和和Brown对此进行了广泛地研究，他们使用理对此进行了广泛
35、地研究，他们使用理论分析、模型试验和实测数据，提出节理化岩体的经验破论分析、模型试验和实测数据，提出节理化岩体的经验破坏准则。设计应用中表明它对于松动的岩体实用性好，对坏准则。设计应用中表明它对于松动的岩体实用性好，对于紧密镶嵌的未扰动岩体则估计的强度偏低。目前，我国于紧密镶嵌的未扰动岩体则估计的强度偏低。目前，我国的水利行业对岩体的力学参数通常采用强度折减法。我国的水利行业对岩体的力学参数通常采用强度折减法。我国的的GB5021894工程岩土分级标准和水利工程边坡设工程岩土分级标准和水利工程边坡设计规范都规定了岩体力学指标的估算方法。目前现行的岩计规范都规定了岩体力学指标的估算方法。目前现行
36、的岩体力学指标估算方法主要有下列几种：体力学指标估算方法主要有下列几种：晏鄂川前沿讲座1）工程地质类比法；）工程地质类比法；2）HoekBrown判据；判据；3）正分析与反分析；）正分析与反分析；4）试验强度折减法；）试验强度折减法；5）非均质岩体综合抗剪强度。）非均质岩体综合抗剪强度。岩体中软弱结构面力学参数可以按成因分为原生型、岩体中软弱结构面力学参数可以按成因分为原生型、次生充填型和构造综合型，以构造综合型居多。以颗粒组次生充填型和构造综合型，以构造综合型居多。以颗粒组成为主要因素将软弱结构面分为全泥、泥夹岩屑、岩屑夹成为主要因素将软弱结构面分为全泥、泥夹岩屑、岩屑夹泥和岩屑岩块四种：对
37、于无充填的刚性结构面可分为未胶泥和岩屑岩块四种：对于无充填的刚性结构面可分为未胶结和胶结两种。在现场大型原位抗剪试验的基础上，按此结和胶结两种。在现场大型原位抗剪试验的基础上，按此分类国内水利水电工程中的软弱层抗剪强度指标试验值统分类国内水利水电工程中的软弱层抗剪强度指标试验值统计如下表所示。计如下表所示。晏鄂川前沿讲座晏鄂川前沿讲座第四节第四节环境岩土与地质灾害环境岩土与地质灾害 1、环境岩土工程、环境岩土工程 国国外外发发展展的的历历史史表表明明，当当人人均均的的GDP达达到到70008000美美元元以以后后，环环境境的的污污染染将将被被全全面面治治理理，总总体体的的环环境境将将会会优优化
38、化，环环境境会会走走向向好好转转。以以垃垃圾圾处处理理为为例例，美美国国每每年年花花在在垃垃圾圾填填埋埋的的费费用用高高达达几几百百亿亿美美元元。我我国国目目前前不不可可能能达达到到同同样样的的处处理理标标准准，但但是是应应尽尽量量减减少少污污染染，研研究究符符合合我我国国国国情情的的处处理理方方式式。是是我我国国岩岩土土工工作作者者的的责责任任。各各种种天天然然的的地地质质灾灾害害及及工工程程建建设设引引发发的的环环境境问问题题受受到到关关注注，在在高高边边坡坡的的治治理理、基基础础抗抗震震、河河道道整整治治等等诸诸方方面面都都取取得得了了经经验验和和成成绩绩。例例如如对对于于乌乌江江渡渡、
39、鲁鲁布布革革的的水水库库库库区区滑滑坡坡的的治治理理；三三峡峡船船闸闸的的高高边边坡坡治治理理；天天生生桥桥和和漫漫湾湾开开挖挖引引起起的的滑滑坡坡的的处处理理、李李家家峡峡泄泄水水道道滑滑坡坡治治理理等等。我我国国的的固固体体废废弃弃物物无无害害化化处处理理方方面面，尽尽管管与与先先进进国国家家相相比比还还有有较较大大差差距距，但但也也有有了了进进展展。杭杭州州、深深圳圳、北北京京、上上海海、苏苏州州、天津、长沙、贵阳、昆明等城市都有垃圾填埋的设施。天津、长沙、贵阳、昆明等城市都有垃圾填埋的设施。晏鄂川前沿讲座 岩岩土土工工程程人人员员已已经经开开始始着着手手在在这这方方面面的的工工作作，开
40、开展展了了有有关关研研究究，但但这这方方面面的的工工作作还还处处于于起起步步阶阶段段。岩岩土土灾灾害害的的治治理理还还只只限限于于与与工工程程直直接接有有关关的的部部分分，固固体体废废弃弃物物处处理理一一般也限于大城市。般也限于大城市。环境岩土工程学是岩土工程学与环境科学相互整合的环境岩土工程学是岩土工程学与环境科学相互整合的一门科学，举凡与环境有关的岩土工程问题都是环境岩土一门科学，举凡与环境有关的岩土工程问题都是环境岩土工程学所讨论的范畴，其目的在于使工程建设和自然环境工程学所讨论的范畴，其目的在于使工程建设和自然环境得到平衡，以达到可持续发展。环境岩土工程主要包含地得到平衡，以达到可持续
41、发展。环境岩土工程主要包含地质灾害与卫生工程，环境岩土工程与地下水的污染有直接质灾害与卫生工程，环境岩土工程与地下水的污染有直接关系，是水利科学中不容忽视的一个重要方面。由于水资关系，是水利科学中不容忽视的一个重要方面。由于水资源利用的形势日益严峻，安全的饮用水和灌溉水的确保是源利用的形势日益严峻，安全的饮用水和灌溉水的确保是维持经济发展的根本问题，如何控制地下水污染状况和水维持经济发展的根本问题，如何控制地下水污染状况和水库水质量相当重要。因此，研究废弃物处理场的规划和现库水质量相当重要。因此，研究废弃物处理场的规划和现有污染的调查，将有助于完善水资源综合管理与使用有污染的调查，将有助于完善
42、水资源综合管理与使用。晏鄂川前沿讲座 近年来，由于旧有废弃物处理场规划不当及人类生活近年来，由于旧有废弃物处理场规划不当及人类生活发展，使得环境污染日益严重。我国虽属发展中国家，但发展，使得环境污染日益严重。我国虽属发展中国家，但随着经济快速发展和城镇化速度加快，城市垃圾产量与随着经济快速发展和城镇化速度加快，城市垃圾产量与GDP几乎同步增长，以每年约几乎同步增长，以每年约9左右的速度递增：左右的速度递增：1986年年的的5200万万t，1990年年6767万万t，2002年的清运量达年的清运量达1.4万万t。目目前我国城市垃圾无害化处理率仅为前我国城市垃圾无害化处理率仅为20左右。我国城市周
43、左右。我国城市周围垃圾已经堆积十几亿围垃圾已经堆积十几亿t，许多城镇为城市垃圾所包围。环许多城镇为城市垃圾所包围。环境岩土工程的研究方向主要在于旧有废弃物处理场与人类境岩土工程的研究方向主要在于旧有废弃物处理场与人类生活发展的污染控制，新建废弃物处理场规划与防护设计，生活发展的污染控制，新建废弃物处理场规划与防护设计，这包括污染程度的评估、环境易损性评估、污染物迁移预这包括污染程度的评估、环境易损性评估、污染物迁移预测、地下水资源的利用、污染土修复与废弃物处理场的规测、地下水资源的利用、污染土修复与废弃物处理场的规划等。因此研究的课题主要有以下方面：划等。因此研究的课题主要有以下方面：晏鄂川前
44、沿讲座 （1）污染程度与环境易损性评估。由于计算机的普及，）污染程度与环境易损性评估。由于计算机的普及，数值分析广泛用于污染物迁移扩散机制的模拟，建立了大量数值分析广泛用于污染物迁移扩散机制的模拟，建立了大量的数值模型，使得人们对污染物迁移与扩散掌握了基本规律；的数值模型，使得人们对污染物迁移与扩散掌握了基本规律；空间技术的发展，高解析、可见光及不可见光的卫星相片的空间技术的发展，高解析、可见光及不可见光的卫星相片的应用，使得大范围监测环境污染的技术逐渐发展和应用；勘应用，使得大范围监测环境污染的技术逐渐发展和应用；勘探技术的成熟，使得预测地下的水文地质状况与污染程度的探技术的成熟，使得预测地
45、下的水文地质状况与污染程度的可靠度进一步提高；另一方面，计算机和网络技术的普及，可靠度进一步提高；另一方面，计算机和网络技术的普及，使得岩土工程、环境状况和社会现况等信息的整合与分享成使得岩土工程、环境状况和社会现况等信息的整合与分享成为可能。在上述的条件下，自为可能。在上述的条件下，自1995年以来，通过地理信息系年以来，通过地理信息系统平台，将上述所获得的信息进行系统性整合，把污染程度统平台，将上述所获得的信息进行系统性整合，把污染程度或环境易损性加以分级，并绘制成图，作为污染控制的参考或环境易损性加以分级，并绘制成图，作为污染控制的参考依据及工程初步规划的决策参考，形成跨领域的整合。由于
46、依据及工程初步规划的决策参考，形成跨领域的整合。由于各地区之间人文与自然条件均不相同，使得选用的研究参数各地区之间人文与自然条件均不相同，使得选用的研究参数与数学模型各不相同，如何进行污染程度与环境易损性评估与数学模型各不相同，如何进行污染程度与环境易损性评估与污染范围，仍需进一步讨论和研究。与污染范围，仍需进一步讨论和研究。晏鄂川前沿讲座 （2）污污染染物物迁迁移移预预测测，污污染染物物迁迁移移预预测测对对于于污污染染控控制制是是相相当当重重要要的的，了了解解污污染染物物的的迁迁移移规规律律可可以以作作为为保保护护区区划划定定的的参参考考依依据据，并并可可用用来来评评估估现现况况是是否否恶恶
47、化化或或好好转转。污污染染物物迁迁移移预预测测通通常常通通过过现现地地监监测测与与数数值值模模拟拟，现现地地监监测测通通常常采采取取现现地地钻钻孔孔或或电电磁磁探探测测、探探地地雷雷达达等等地地球球物物理理探探测测法法。污污染染物物迁迁移移预预测测的的准准确确性性和和对对于于突突发发性性事事故故的的污染评估与治理是关键技术问题。污染评估与治理是关键技术问题。（3）地下水综合管理。包括地下水库勘探、水质监）地下水综合管理。包括地下水库勘探、水质监测、污染控制、保护区划定、土地利用与合理使用规划测、污染控制、保护区划定、土地利用与合理使用规划等。等。晏鄂川前沿讲座（4）污污染染土土修修复复。利利用
48、用污污染染物物迁迁移移特特性性，使使污污染染物从土中移除。污染治理效率的评估是重要的课题。物从土中移除。污染治理效率的评估是重要的课题。（5）废废弃弃物物处处理理场场的的规规划划。废废弃弃物物主主要要包包括括辐辐射射污污染染物物、固固体体污污染染物物和和液液体体污污染染物物，这这些些污污染染物物的的处处理理问问题题包包括括了了场场址址选选定定、保保护护层层设设计计与与安安全全性性评评估的研究。估的研究。晏鄂川前沿讲座2、地质灾害问题、地质灾害问题（1 1）概述）概述我国是地质灾害十分严重的国家。根据我国是地质灾害十分严重的国家。根据“中国环境公中国环境公报，报，19982002”的统计，的统计
49、，1999年、年、2000年、年、2001年和年和2002年，全国因滑坡、泥石流死亡人数分别为年，全国因滑坡、泥石流死亡人数分别为823人、人、1102人（另人（另63人失踪）、人失踪）、788人和人和853人。目前地质灾人。目前地质灾害的研究主要在于灾害风险评估，包括灾害潜势图的害的研究主要在于灾害风险评估，包括灾害潜势图的划定与灾害预报。划定与灾害预报。晏鄂川前沿讲座 由于计算机的普及，数值分析广泛应用于灾害发生机由于计算机的普及，数值分析广泛应用于灾害发生机制的模拟，建立了大量的数值模型，使得人们对灾害的发制的模拟，建立了大量的数值模型，使得人们对灾害的发生掌握了基本规律；空间技术的发展
50、，全球定位系统和高生掌握了基本规律；空间技术的发展，全球定位系统和高解析、可见光及不可见光的卫星相片的应用，使得大范围解析、可见光及不可见光的卫星相片的应用，使得大范围监测的技术逐渐发展和应用；勘探技术的成熟，使得预测监测的技术逐渐发展和应用；勘探技术的成熟，使得预测地下地质状况的可靠度进一步提高；另一方面，计算机和地下地质状况的可靠度进一步提高；另一方面，计算机和网络技术的普及，使得岩土工程信息的整合与分享成为可网络技术的普及，使得岩土工程信息的整合与分享成为可能。在上述的条件下，自能。在上述的条件下，自1990年以来，通过地理信息系统年以来，通过地理信息系统平台，将上述所获得的信息进行系统