仙居飛鳳巖大型古地下工程洞室群科學技術問題研究

內容概要

　　楊志法、郭改梅、張路青編寫的《仙居飛鳳巖大型古地下工程洞室群科學技術問題研究》論述了一座始采于宋代的大型古地下采石場洞室群的科學技術問題。主要內容包括洞室群的地理位置、始采年代、分布及結構特點、蘊藏于其中的古人樸素的科學思想，以及古代工匠所顯示出的高超的勘測、設計和施工方法。另外，《仙居飛鳳巖大型古地下工程洞室群科學技術問題研究》還提及相關地質災害防治對策等內容，并就如何開展相關科普旅游問題，提出了若干建議。
　　《仙居飛鳳巖大型古地下工程洞室群科學技術問題研究》可供從事巖石地下工程設計、施工、科研的工程技術人員及大專院校工程地質、巖石力學、地下建筑學、采礦和旅游專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

序
前言
第1章　緒論
　1.1　問題的提出
　1.1.1　國外大型古地下工程
　1.1.2　國內大型古地下工程洞室群的發(fā)現(xiàn)及其特點
　1.1.3　古地下工程的研究價值
　1.2　飛鳳巖大型古地下采石場洞室群的研究目的
　1.3　關于古代地下工程問題的討論
　1.3.1　關于古代地下空間利用問題
　1.3.2　關于古代以開采地下礦(石)為目的的生產活動的討論
　1.4　古地下工程的研究現(xiàn)狀
　1.5　本書的主要研究內容
第2章　飛鳳巖大型古地下工程洞室群的結構特點及研究方法
　2.1　飛鳳巖大型古地下采石場的地理位置
　2.2　關于古洞開挖的目的和始挖年代的考證
　2.2.1　關于飛鳳巖古洞開鑿目的的考證
　2.2.2　關于飛鳳巖大型古地下采石場始采年代的考證
　2.3　洞室群分布調查及洞室結構特征
　2.3.1　洞室群分布調查與測繪
　2.3.2　洞室群的主要尺寸及結構特征
　2.3.3　洞室結構的特點
　2.3.4　洞口分布及洞口反坡現(xiàn)象
　2.4　各洞室上覆巖層厚度的確定
　2.5　飛鳳巖大型古地下采石場洞室群研究的方法論
　2.5.1　研究目的
　2.5.2　現(xiàn)代地下工程的開發(fā)與利用
　2.5.3　關于現(xiàn)代地下工程研究的基本理論和方法
　2.6　研究方法
第3章　飛鳳巖大型古地下采石場洞室群的工程地質條件評價
　3.1　氣候條件
　3.2　地形地貌
　3.3　地質條件評價
　3.3.1　區(qū)域地質條件評價
　3.3.2　飛鳳巖古地下采石場分布區(qū)的工程地質條件分析評價
　3.3.3　水文地質條件評價
　3.3.4　環(huán)境地質條件評價
第4章　蘊藏于飛鳳巖古洞室群中的工程科學亮點
　4.1　考慮地質結構面的洞室群布局“設計”及石板開采技術
　4.1.1　關于古人采石對象的猜想
　4.1.2　關于古人為何選地下采石方法的猜想
　4.1.3　關于飛鳳巖大型古地下采石場洞室底板高程變化不大的原因的推測
　4.1.4　關于古人在采石場洞室群布局中如何處理整合面的猜想
　4.1.5　從洞室群布局中揭示出的古人樸素的科學思想
　4.2　石板開采工藝中的科學技術問題
　4.2.1　采石板位置的選擇問題
　4.2.2　巖柱和邊墻的預留與采石量之間的協(xié)調理念
　4.2.3　符合斷裂力學原理的石板開采技術
　4.2.4　利用陡傾角結構面代替采石板必需的側槽技術
　4.3　關于運石出洞上船方法的猜想
　4.4　柱頂弧形斜托在提高洞室穩(wěn)定程度方面的作用
　4.4.1　柱頂弧形斜托的幾何特征及計算模型
　4.4.2　計算結果的對比分析
　4.5　肋形仰拱在提高洞室穩(wěn)定性方面的作用
　4.5.1　5號洞西區(qū)肋形仰拱的尺寸及計算模型的建立
　4.5.2　12號巖柱計算結果的對比分析
　4.5.3　13號巖柱計算結果的對比分析
　4.5.4　肋形仰拱底板計算結果的對比分析
　4.5.5　關于飛鳳巖大型古地下采石場肋形仰拱作用的綜合分析
　4.6　平頂型洞室隔墻及水平隔板對洞室穩(wěn)定性的作用
　4.6.1　16—1、16—2號洞及其計算模型
　4.6.2　三個模型計算結果的對比分析
　4.7　關于穹形結構的特點和作用的分析
　4.7.1飛風巖大型古地下采石場穹形結構的舉例
　4.7.2數值模型
　4.7.3兩模型計算結果的對比分析
　4.7.4幾點結論
　4.8　飛鳳巖古地下采石場的廢石處理方法所顯示出的環(huán)保理念萌芽
　4.9　對現(xiàn)代科學發(fā)展和工程建設的某些啟示
　4.9.1　對現(xiàn)代地下儲油庫設計的可能啟示
　4.9.2　對離壁式地下洞室設計的啟示
　4.9.3　加深對爆破損傷嚴重性的認識
　4.9.4　可望利用古工程的開裂進行圍巖長期強度的反演
第5章　飛鳳巖大型古地下采石場洞室圍巖穩(wěn)定性評價
　5.1　研究目的
　5.2　研究方法
　5.3　洞室群圍巖變形破壞現(xiàn)狀調查
　5.3.1　洞室頂板變形破壞的調查
　5.3.2　巖柱變形破壞調查
　5.3.3　洞口的變形破壞調查
　5.4　巖柱長期抗壓強度反演研究
　5.4.1　問題的提出
　5.4.2　巖柱長期抗壓強度反分析原理和方法
　5.4.3　5號洞11號巖柱的反分析
　5.5　飛鳳巖大型古地下采石場圍巖穩(wěn)定性的分析與評價
　5.5.1　洞頂穩(wěn)定性的初步分析
　5.5.2　飛鳳巖大型古地下采石場洞室群穩(wěn)定性評價
第6章　景區(qū)范圍內的滾石與潛在滾石災害
　6.1　有關滾石及滾石災害問題的概述
　6.1.1　滾石及滾石災害的概念
　6.1.2　滾石及滾石災害問題的研究現(xiàn)狀
　6.2　飛鳳巖古洞室群景區(qū)滾石分布調查及滾石危害性分段
　6.2.1　飛風巖南坡上的滾石分布調查
　6.2.2　簡易公路滾石活動區(qū)沿線滾石災害影響兇素的分析
　6.2.3　滾石因素中各單因素的分級及分級標準的賦值
　6.2.4　簡易公路段滾石問題潛在危害性分類
　6.2.5　簡易公路段滾石問題潛在危害性分區(qū)(段)
　6.3　景區(qū)滾石的發(fā)生機理
第7章　關于飛鳳巖大型古地下采石場景區(qū)旅游價值問題的討論
　7.1　獨特的景點
　7.1.1　優(yōu)雅的休閑場所
　7.1.2　引發(fā)遐想的奇特墻洞
　7.1.3　引發(fā)童趣的娛樂活動
　7.1.4　百年古寺飛風巖寺
　7.1.5　洞內塑像
　7.1.6　蝙蝠洞
　7.1.7　多部影視拍攝地
　7.2　難得的科普旅游資源
　7.2.1　以古工程科學技術為基礎的科普旅游
　7.2.2　以地質學知識為基礎的科普旅游
　7.2.3　與社會科學話題有關的科普旅游
　7.3　關于推進飛鳳巖景區(qū)旅游可持續(xù)發(fā)展的建議
　7.3.1　與永安溪漂流相接的設想
　7.3.2　關于景觀式加固理念和設計方法的研究
　7.3.3　關于建造北洞口通道和北坡停車場的建議
第8章　關于飛鳳巖大型古地下采石場地質災害防治對策的研究
　8.1　地質災害防治的原則
　8.2　古洞室群內地質災害的防治對策
　8.2.1洞室群內圍巖變形破壞的特點
　8.2.2　洞室地質災害防治的對策
　8.2.3　關于安全通道的構想
　8.3　洞內監(jiān)測
　8.4　景區(qū)水泥公路段滾石災害的防治對策
　8.4.1　景區(qū)潛在地質災害的分布特征
　8.4.2　水泥公路段滾石災害的防治對策
參考文獻
后記

章節(jié)摘錄

　?。?）通過挖掘古人為維持洞室長期穩(wěn)定而采取的結構措施的研究，得出對現(xiàn)代地下工程具有啟示意義的結論。古人在開挖飛鳳巖洞室時采取了有利于洞室長期穩(wěn)定的穹形結構。有意思的是，這與相隔萬里的以色列Bet Guvrin古地下采石場的鐘形洞（圖1-5）很相似。這一現(xiàn)象大概不能簡單地用師徒傳承現(xiàn)象來解釋。也許是在樸素的科學思想上兩地的古人是“英雄所見略同”。另外，作者在飛鳳巖大型古地下采石場內還發(fā)現(xiàn)了諸多符合力學原理的結構，如柱頂弧形斜托、肋形仰拱、水平隔板及隔墻等。可以肯定，正是這些結構的設置對飛鳳巖大型古地下采石場幾百年的穩(wěn)定起到了重要的，甚至是關鍵的作用。毫無疑問，這對現(xiàn)代地下工程的設計將具有一定的啟示作用。　?。?）加深對現(xiàn)代地下工程施工爆破損傷圍巖嚴重程度的認識。就上述的人工刻鑿開挖的方法而論，它對于大型洞室群的長期穩(wěn)定性來說也是十分重要的。這一觀點可以通過與現(xiàn)代鉆爆法施工的對比分析得到確認：鉆爆法具有施工速度快，對各種洞形的適應性強等優(yōu)點，但對圍巖的損傷是鉆爆法施工不可避免的后果。有時損傷是如此嚴重，以至于不得不采用錨噴結構等加固被炸壞和損傷的圍巖。這就使施工成本大大提高。相比之下，古人在開挖飛鳳巖古地下采石場時采用的手工刻鑿的方法，幾乎不會對圍巖造成任何震裂性損傷。由此可見，雖然現(xiàn)代地下工程施工不可能采用類似古人的手工刻鑿，但總可以從中得出這樣的啟示：在鉆爆法施工時應盡可能采取有效措施（如控制炸藥量和光面爆破等技術）來減少對圍巖的損傷。　?。?）為巖體變形破壞的時效研究提供一個不可多得的例證。由于飛鳳巖大型古地下采石場已歷時幾百年，所以借助于這項研究，可望了解圍巖變形破壞的時間特征。它的長期穩(wěn)定現(xiàn)象及對時間特征的認識，還有可能為利用凝灰?guī)r洞室儲存核廢料技術提供某種理論上的支持?！　【C上所述，這些蘊藏于飛鳳巖大型古地下采石場中的古工程科學技術不僅讓我們對古人的聰明才智深感敬佩，而且還對現(xiàn)代地下工程的科學研究有所啟示。這就是作者對飛鳳巖大型古地下采石場工程科學技術問題進行深入、系統(tǒng)研究的目的之一?！　?）為飛鳳巖大型古地下采石場洞室群的長期保護提供科學依據　　通過現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，在飛鳳巖大型古地下采石場內存在著較多的圍巖變形及破壞問題，如頂板、邊墻及巖柱的拉裂、剪壞和壓裂等破壞。還應特別指出，發(fā)生在頂板和高邊墻上的不穩(wěn)定塊體及危石等，將嚴重威脅著在其下方活動的人員的安全。更嚴重的是，有些十分關鍵的巖柱也已發(fā)生嚴重開裂。如果這種破壞繼續(xù)發(fā)展將有可能危及洞室的整體穩(wěn)定。而在洞室外的邊坡（尤其是陡峻的南邊坡）及從陡峻南坡進洞簡易公路的北側邊坡，均存在著較嚴重的不穩(wěn)定塊體及滾石問題。為了更好地保護飛鳳巖大型古地下采石場這一不可移動文物，必須對其進行加固和保護。因此，對現(xiàn)場的工程地質條件進行勘察和評價，以及對洞內圍巖變形破壞及洞外邊坡滾石的詳細調查，并開展深入而系統(tǒng)的研究，為飛鳳巖古地下洞室群的保護和潛在地質災害防治提供科學依據和對策是撰寫本書的另一個目的。同時，有關研究對其他古地下洞室群的長期保護也具有參考價值?！　?）推進飛鳳巖大型古地下工程洞室群的旅游開發(fā)　　飛鳳巖大型古地下采石場目前正被當地的村民承包并對外開放旅游。雖然現(xiàn)場實地調查表明洞內圍巖變形破壞十分嚴重，潛在不穩(wěn)定塊體和危石為數眾多，且位于洞外邊坡（尤其是陡峻的南側洞外邊坡）上的不穩(wěn)定塊體及滾石發(fā)育，但目前對上述這些不穩(wěn)定因素基本上沒有采取任何措施加以防范和加固。這就給進入洞內和即使在洞外但仍處于滾石威脅的景區(qū)管理人員及游客造成了極大的安全隱患。所以進行洞室穩(wěn)定性研究并提出潛在地質災害的防治措施，保護游客及管理人員的安全，推進相關旅游開發(fā)成為了本書的第三個目的。　　另外，通過研究所揭示的蘊藏于飛鳳巖古地下采石場中的工程科學技術亮點也可推進飛鳳巖大型古地下采石場的科普旅游，為提高國民的科學素質做出應有貢獻?！　　?/pre>








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