災(zāi)害環(huán)境下重大工程安全性的基礎(chǔ)研究

前言

隨著西部大開(kāi)發(fā)等相關(guān)戰(zhàn)略的實(shí)施，國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正以前所未有的速度在全國(guó)展開(kāi)：在建、擬建水電工程達(dá)30多項(xiàng)，大多以地下洞室（群）為其主要水工建筑物，如龍灘、小灣、三板溪、水布埡、虎跳峽、向家壩等，其中白鶴灘水電站的地下廠房高達(dá)90m、寬達(dá)35m、長(zhǎng)400多m；錦屏二級(jí)水電站4條引水隧道，單洞長(zhǎng)16．67km，最大埋深2525m，是世界上埋深與規(guī)模均為最大的水工引水隧洞；規(guī)劃中的南水北調(diào)西線(xiàn)工程的隧洞埋深大多在400～900m，最大埋深1150m。礦產(chǎn)資源與石油開(kāi)采向深部延伸，許多礦山采深已達(dá)1200m以上。高應(yīng)力的作用使得地下工程沖擊巖壓顯現(xiàn)劇烈，巖爆危險(xiǎn)性增加，巷（隧）道變形速度加快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。城鎮(zhèn)建設(shè)與地下空間開(kāi)發(fā)、高速公路與高速鐵路建設(shè)日新月異。海洋工程（如深海石油與礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)等）也出現(xiàn)方興未艾的發(fā)展勢(shì)頭。能源地下儲(chǔ)存、高放核廢物的深地質(zhì)處置、天然氣水合物的勘探與安全開(kāi)采、CO地下隔離等已引起政府的高度重視，有的已列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃。這些工程建設(shè)提出了許多前所未有的巖石力學(xué)前沿課題和亟待解決的工程技術(shù)難題。例如，深部高應(yīng)力下地下工程安全性評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題，高山峽谷地區(qū)高陡邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，地下油氣儲(chǔ)庫(kù)、高放核廢物深地質(zhì)處置庫(kù)以及地下隔離層的安全性問(wèn)題，深部巖體的分區(qū)碎裂化的演化機(jī)制與規(guī)律，等等，這些難題的解決迫切需要巖石力學(xué)理論的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的突破。近幾年來(lái)，國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家973計(jì)劃、“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃以及人才和面上項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目、教育部重點(diǎn)（重大）與人才項(xiàng)目等，對(duì)上述科學(xué)與工程技術(shù)難題的攻克陸續(xù)給予了有力資助，并針對(duì)重大工程在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中遇到的技術(shù)難題組織了一些專(zhuān)項(xiàng)科研，吸收國(guó)內(nèi)外的優(yōu)勢(shì)力量進(jìn)行攻關(guān)。在各方面的支持下，這些課題已經(jīng)取得了很多很好的研究成果，并在國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。目前組織國(guó)內(nèi)同行將上述領(lǐng)域所研究的成果進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)，并出版《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書(shū)》，值得欽佩、支持與鼓勵(lì)。

內(nèi)容概要

本書(shū)為國(guó)家973項(xiàng)目“災(zāi)害環(huán)境下重大工程安全性的基礎(chǔ)研究”研究工作的系統(tǒng)總結(jié)，全書(shū)共9章，主要圍繞災(zāi)害環(huán)境下重大工程安全性研究中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，在系統(tǒng)介紹國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，從地質(zhì)賦存環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害成因、內(nèi)外動(dòng)力耦合作用下地質(zhì)災(zāi)害演化機(jī)理及應(yīng)用、不同尺度地質(zhì)體力學(xué)特性及力學(xué)行為、多場(chǎng)耦合作用下巖土力學(xué)特性與模型及應(yīng)用、災(zāi)害環(huán)境中巖體應(yīng)力傳遞與能量釋放規(guī)律與表征方法、近斷裂地震作用下重大工程的動(dòng)力響應(yīng)分析方法、地質(zhì)體與工程體相互作用機(jī)理、重大工程結(jié)構(gòu)在地震作用下破壞過(guò)程模擬、巖石工程安全性評(píng)估與時(shí)空預(yù)測(cè)理論和方法九個(gè)方面系統(tǒng)闡述了理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、宏觀與細(xì)觀相結(jié)合、確定性與不確定性相結(jié)合、經(jīng)驗(yàn)與分析相結(jié)合的災(zāi)害環(huán)境下重大工程安全性綜合研究方法及其在水電、交通、鐵路、礦山、地質(zhì)災(zāi)害防治、橋梁建設(shè)等工程領(lǐng)域的應(yīng)用。    本書(shū)內(nèi)容豐富，涉及多個(gè)工程領(lǐng)域，可供地質(zhì)工程、水電工程、采礦工程、交通工程、結(jié)構(gòu)工程、煙土工程、地下工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的科研人員、工程技術(shù)人員和研究生借鑒參考。

書(shū)籍目錄

《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書(shū)》序《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書(shū)》編者的話(huà)前言第1章　地質(zhì)賦存環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害成因  1.1  引言    1.1.1　地質(zhì)災(zāi)害及其所賦存地質(zhì)環(huán)境研究的意義    1.1.2　地質(zhì)災(zāi)害的共性及差異性問(wèn)題    1.1.3　關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)策的思考    1.1.4　科學(xué)問(wèn)題與研究方法  1.2　中國(guó)西部地質(zhì)背景概述    1.2.1  中國(guó)西部大地構(gòu)造單元的簡(jiǎn)述    1.2.2　藏東南地質(zhì)災(zāi)害及其地質(zhì)背景    1.2.3　地質(zhì)背景與自然環(huán)境的基礎(chǔ)地位  1.3  中國(guó)大陸淺層地殼實(shí)測(cè)地應(yīng)力分布規(guī)律研究    1.3.1　以往研究的概述    1.3.2　垂直應(yīng)力隨埋深的分布規(guī)律    1.3.3　水平主應(yīng)力隨埋深的分布規(guī)律    1.3.4　不同巖性地應(yīng)力分布規(guī)律的統(tǒng)計(jì)分析  1.4　川藏公路八宿一林芝段地質(zhì)災(zāi)害成因和防治對(duì)策    1.4.1　研究意義    1.4.2　研究方法和技術(shù)路線(xiàn)    1.4.3　地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理分析和研究區(qū)的工程地質(zhì)分區(qū)    1.4.4　地質(zhì)災(zāi)害熵概念的提出及其在然烏一東久段地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中的應(yīng)用    1.4.5　八宿一林芝段滾石災(zāi)害的工程地質(zhì)分區(qū)與風(fēng)險(xiǎn)分析    1.4.6　面狀碎屑流（溜砂坡）的成災(zāi)模式分析    1.4.7　102滑坡隧道避滑對(duì)策的研究  1.5  南水北調(diào)西線(xiàn)一期工程區(qū)地質(zhì)災(zāi)害信息數(shù)據(jù)庫(kù)和電子圖系    1.5.1　南水北調(diào)西線(xiàn)一期工程區(qū)的概況    1.5.2　ArcGis 8.3介紹及系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則    1.5.3　數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)方法    1.5.4　圖層劃分    1.5.5　數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)  1.6  金沙江上游泥石流災(zāi)害的空間分布及其成因研究    1.6.1　研究背景    1.6.2　研究區(qū)域概況    1.6.3　泥石流的空間分布    1.6.4　古泥石流的沉積特征    1.6.5　年代學(xué)研究    1.6.6　結(jié)論與討論  1.7　紫坪鋪庫(kù)區(qū)斷層分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)分析    1.7.1　研究背景    1.7.2　地質(zhì)概況    1.7.3　斷層分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)分析    1.7.4　主要結(jié)論  1.8　重大地質(zhì)工程三維建?？梢暬治?   1.8.1　復(fù)雜地質(zhì)條件下三維地質(zhì)建模方法    1.8.2　信息集成管理與可視化分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及在龍灘水電站的應(yīng)用  1.9　關(guān)于滑坡降雨預(yù)報(bào)方法的研究    1.9.1　問(wèn)題的提出    1.9.2　由外因（降雨）預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)滑坡的哲學(xué)依據(jù)      1.9.3　“由天預(yù)報(bào)地”的若干思考    1.9.4　滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的概率模型    1.9.5  基于雙因素分級(jí)疊合的降雨型滑坡時(shí)空預(yù)報(bào)方法      1.9.6  可用于“由天預(yù)報(bào)地”的移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  1.10　邊坡治理新技術(shù)研究    參考文獻(xiàn)第2章  內(nèi)外動(dòng)力耦合作用下地質(zhì)災(zāi)害演化機(jī)制及應(yīng)用  2.1  引言  2.2　滑坡的時(shí)空分布與內(nèi)外動(dòng)力作用的關(guān)系    2.2.1　內(nèi)外動(dòng)力耦合的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境    2.2.2　滑坡空間分布特征    2.2.3　滑坡時(shí)間分布特征    2.2.4　滑坡災(zāi)害與地球內(nèi)外動(dòng)力作用的關(guān)系  2.3　滑坡滑帶的形成與內(nèi)外動(dòng)力作用關(guān)系    2.3.1　大型滑坡滑帶的發(fā)育特征　　……第3章  不同尺度地質(zhì)體力學(xué)特性及力學(xué)行為研究第4章  多場(chǎng)耦合作用下的巖土力學(xué)特性與模型及應(yīng)用第5章  災(zāi)害環(huán)境中巖體應(yīng)力傳遞與能量釋放規(guī)律第6章  近斷層地震作用下重大工程的動(dòng)力響應(yīng)分析方法第7章  工程體與地質(zhì)體相互作用機(jī)理與整體穩(wěn)定性研究第8章  重大工程結(jié)構(gòu)在地震作用下破壞過(guò)程模擬第9章  災(zāi)害環(huán)境下重大工程安全性分析評(píng)估、時(shí)空預(yù)測(cè)方法與系統(tǒng)研究參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 地質(zhì)賦存環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害成因1.1 引言1.1.1 地質(zhì)災(zāi)害及其所賦存地質(zhì)環(huán)境研究的意義所謂地質(zhì)災(zāi)害，是指由于所賦存的自然環(huán)境因素發(fā)生變化或由于自然環(huán)境因素變化與人類(lèi)工程活動(dòng)的共同作用而引發(fā)的對(duì)人類(lèi)生活和工程構(gòu)成重大威脅或造成重大損失的地質(zhì)現(xiàn)象。根據(jù)這一說(shuō)法，發(fā)生在人類(lèi)生活區(qū)和工程建設(shè)區(qū)的滑坡、泥石流、崩塌、滾石、地震、水毀、雪崩、流砂坡等都是地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害的存在給人類(lèi)生活和工程建設(shè)活動(dòng)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅和巨大損失，古今中外，莫不如此。國(guó)外的滑坡可以舉意大利瓦意昂大滑坡、新西蘭Mount Cook大滑坡和加拿大Frank大滑坡等。其中體積最大，造成損失最大的應(yīng)當(dāng)是發(fā)生于1963年的瓦揚(yáng)大滑坡。這一體積近3億m。的近壩大滑坡激起了巨浪，它躍過(guò)大壩后沖毀了朗格朗日村，致使2000多名村民罹難，并導(dǎo)致當(dāng)時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)的工程技術(shù)人員和管理者死亡。如圖1.1所示，大滑坡使瓦揚(yáng)壩工程報(bào)廢，水庫(kù)變成了“石頭庫(kù)”。我國(guó)是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家。以下幾個(gè)例子就足以證明問(wèn)題的嚴(yán)重性：1980年發(fā)生在湖北鹽池河的崩塌一滑坡，使284人罹難；1996年發(fā)生在浙江天荒坪抽水蓄能電站大溪滑坡嚴(yán)重地影響了工程建設(shè)；2001年發(fā)生于重慶武隆的滑坡，造成79人死亡；1982年發(fā)生于長(zhǎng)江雞扒子的大滑坡，損失逾億元；2007年四川群發(fā)特大泥石流致使12個(gè)人死亡，18人受傷，并在房屋、車(chē)輛、糧食作物方面損失嚴(yán)重。至于我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害造成的損失問(wèn)題，孫廣忠認(rèn)為“包括山崩、滑坡、泥石流等山地災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年可達(dá)20億-30億元”，而陳祖煜等對(duì)地質(zhì)災(zāi)害所造成損失的估計(jì)要高得多。他們認(rèn)為“每年由地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失平均在200億-500億元之間，地質(zhì)災(zāi)害已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重大問(wèn)題”。

編輯推薦

《災(zāi)害環(huán)境下重大工程安全性的基礎(chǔ)研究》由科學(xué)出版社出版。

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