前 言

前 言

邊坡包括天然斜坡和人工邊坡，是自然界或工程活動(dòng)場(chǎng)所具有露天側(cè)向臨空面的一類地質(zhì)體。邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)問題是工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)和土力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典命題之一。我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山地面積約占整個(gè)國(guó)土面積的70%，尤其是中西部地區(qū)，如秦巴山區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)和黃土高原區(qū)。這些地區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，隨著人類工程活動(dòng)規(guī)模的日益加大，各類斜坡地質(zhì)災(zāi)害（滑坡和崩塌）亦頻繁出現(xiàn)，很大程度上制約了中西部地區(qū)的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅1996～2000年間，因各類斜坡地質(zhì)災(zāi)害平均每年造成死亡1 156人，所造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到200億元/年。

以滑坡、崩塌為代表的斜坡失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害，已經(jīng)有100多年的研究歷史。早期對(duì)邊坡穩(wěn)定性的研究主要是從兩方面進(jìn)行的：一是借用土力學(xué)中極限平衡的概念，根據(jù)三個(gè)靜力平衡條件計(jì)算邊坡極限平衡狀態(tài)下的總穩(wěn)定性（Fellenius，Peterson，1916；Karl，Terzaghi，1926；Bishop，1955）；二是從邊坡所處的地質(zhì)條件及滑坡現(xiàn)象上對(duì)滑坡發(fā)生的環(huán)境及機(jī)制進(jìn)行分析，但基本上都是定性單因素的。然而從20世紀(jì)60年代以來(lái)，更多的學(xué)者已經(jīng)注意到，崩滑地質(zhì)災(zāi)害的力學(xué)機(jī)制只有用近代巖石力學(xué)理論才能解釋，從而使有關(guān)邊坡穩(wěn)定性研究進(jìn)入了模式機(jī)制研究或內(nèi)部作用過(guò)程研究的新階段。20世紀(jì)80年末以來(lái)，工程地質(zhì)學(xué)及邊坡科學(xué)研究進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。一方面,計(jì)算理論和數(shù)值模擬技術(shù)已廣泛應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定性研究；另一方面，學(xué)科之間的相互滲透使許多與現(xiàn)代科學(xué)有關(guān)的一系列理論方法，如系統(tǒng)論方法、信息論方法、模糊數(shù)學(xué)、灰色理論、數(shù)量化理論及現(xiàn)代概率統(tǒng)計(jì)等被引入邊坡科學(xué)研究，從而大大促進(jìn)了理論的更新和應(yīng)用研究及決策水平的提高。

作者早在1999年長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)習(xí)階段起，就在門玉明教授的啟蒙下開始鉆研邊坡穩(wěn)定性問題，并逐漸深入到塑性力學(xué)的極限分析理論領(lǐng)域。之后進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，在著名工程地質(zhì)專家伍法權(quán)教授的指導(dǎo)下完成了博士論文《邊坡工程的極限分析上限法》。2009年以來(lái)，作者在博士后流動(dòng)站工作期間，又完成了博士后研究工作報(bào)告《崩塌地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理及評(píng)價(jià)方法研究》?；叵脒^(guò)去艱難的歲月，真是“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”，然而終成此書，可謂“梅花香自苦寒來(lái)”。全書以崩滑地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)問題為主線，共分兩篇，全面介紹了崩滑地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)闡述了邊坡（滑坡）穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)的極限分析上限法，以及崩塌地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理和評(píng)價(jià)方法。

第一篇邊坡（滑坡）穩(wěn)定性評(píng)價(jià)極限分析上限法。在極限分析理論體系框架下，構(gòu)建了巖土質(zhì)堆積體折線型滑面邊坡垂直條分法，推導(dǎo)了穩(wěn)定計(jì)算的極限分析上限解。提出了順層巖質(zhì)邊坡極限分析上限法，得出了考慮巖體內(nèi)部的薄層軟巖和層面產(chǎn)生剪切錯(cuò)動(dòng)的穩(wěn)定系數(shù)極限分析上限解。提出了加錨巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算模型，得到了加錨巖質(zhì)邊坡的極限分析上限法穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式。

第二篇崩塌地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理及評(píng)價(jià)方法。從受力機(jī)制角度將崩塌劃分為三大類：第一大類是因合力矩不為零而導(dǎo)致的傾倒式崩塌；第二大類是因受力不平衡導(dǎo)致的拉裂式崩塌，共又可以分為四個(gè)亞類，分別是卸荷-拉裂式崩塌、塑流-拉裂式崩塌、滑移-壓致拉裂式崩塌和懸臂-拉裂式崩塌；第三大類是因受力不平衡導(dǎo)致的剪切-滑移式崩塌。提出了計(jì)算塑流-拉裂式崩塌的軟弱層不均勻變形穩(wěn)定性分析法、懸臂-拉裂式崩塌的最大拉應(yīng)力-抗拉強(qiáng)度比值分析法和剪切-滑移式崩塌極限分析上限法。提出了崩塌危險(xiǎn)性分級(jí)系統(tǒng)（RFRS）和公路崩塌易發(fā)區(qū)評(píng)價(jià)理論和評(píng)價(jià)方法。

本書的出版獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（編號(hào)：41172262）、第45批中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：20090450565）和陜西省青年科技新星項(xiàng)目（編號(hào)：2012KJXX-37）的資助。本書在撰寫過(guò)程中承蒙長(zhǎng)安大學(xué)陳志新教授、門玉明教授、彭建兵教授，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所秦四清研究員、胡瑞林研究員、李曉研究員、劉大安研究員、祁生文副研究員、張路青副研究員、李麗慧副研究員、李守定副研究員、常中華博士后，《工程地質(zhì)學(xué)報(bào)》副主編宋玉環(huán)老師，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心張茂省研究員，西北大學(xué)雷祥義教授，中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所劉紅帥副研究員，防災(zāi)科技學(xué)院李巨文教授，山東建筑科技大學(xué)祝介旺教授，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）崔芳鵬副教授，華北水利水電學(xué)院董金玉副教授等都為本書提供了指導(dǎo)和部分寶貴資料。在此，對(duì)他們給予的關(guān)懷、鼓勵(lì)與幫助表示衷心的感謝！

本書由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心王根龍博士、西安科技大學(xué)葉萬(wàn)軍教授、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所伍法權(quán)研究員和公路科學(xué)研究院蘇天明副研究員共同撰寫而成，王根龍博士負(fù)責(zé)大部分章節(jié)的撰寫及全書的編纂與定稿工作。由于作者水平有限，書中存在紕漏甚至錯(cuò)誤，敬請(qǐng)讀者批評(píng)和指正。

作 者

2012年10月于西安