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第1章 绪论1

1.1 岩石工程的一种重要破坏方式——块体破坏1

1.2 单一结构面几何形态描述和稳定性分析问题6

1.3 块体破坏的主要研究方法和坐标投影图解法的提出7

1.3.1 块体的几何条件和块体破坏的主要研究方法7

1.3.2 在块体研究方法方面存在的某些问题10

1.3.3 坐标投影图解法的提出12

1.4 坐标投影图解法的研究目的及主要研究内容17

1.5 坐标投影图解法的特点和主要内容18

1.5.1 坐标投影图解法的特点18

1.5.2 坐标投影图解法的主要内容19

第2章 坐标投影图解法形成的基本思路22

2.1 坐标投影图解法形成的基本思路22

2.1.1 将正投影与赤平极射投影相结合以形成坐标极射投影作图22

2.1.2 在统一直角坐标系下进行的坐标投影图解23

2.1.3 建立一个可对现场结构面和临空面进行综合集成的平台23

2.2 正投影原理及其三投影面体系23

2.2.1 坐标投影中所采用的三投影面体系24

2.2.2 点、线、面在三投影面体系中投影的图解方法25

2.2.3 从块体研究角度对正投影图解法优缺点的评价31

2.3 赤平极射投影原理及基本图解方法32

2.3.1 赤平极射投影的概念及吴氏投影网32

2.3.2 赤平极射投影的基本作图方法及其理论根据34

2.3.3 关于块体几何条件确定和稳定性分析的赤平极射投影作图法40

2.3.4 赤平极射投影作图法在块体研究方面的优势和不足46

2.3.5 坐标投影图解法形成的思路47

第3章 结构面、新破坏面和临空面信息的综合集成及水平切面的图解方法49

3.1 结构面信息49

3.1.1 与岩石工程块体有关的结构面类型分析49

3.1.2 结构面的分级54

3.1.3 结构面的自然特性56

3.2 新破坏面问题61

3.3 结构面信息的综合集成和水平切面图的提出62

3.3.1 结构面信息综合集成的必要性和水平切面图研究平台62

3.3.2 水平切面图的定义及特点62

3.3.3 基本数据的量测问题63

3.3.4 水平切面图的一般图解方法64

3.3.5 其他相关问题的讨论64

3.3.6 水平切面图的图解例子65

第4章 平面块体和单一结构面几何条件的图解方法71

4.1 块体分类和单一结构面分类71

4.1.1 块体分类71

4.1.2 单一结构面分类71

4.2 块体和单一结构面的假想剥离73

4.2.1 块体的假想剥离和可见性判断73

4.2.2 单一结构面的假想剥离73

4.3 岩石工程平面块体几何条件的图解方法73

4.3.1 问题的提出73

4.3.2 辅助体的概念及作图方法74

4.3.3 块体顶点的投影作图方法74

4.4 平面块体顶点图解与块体的确定82

4.4.1 地下工程平面块体的确定83

4.4.2 边坡工程平面块体的确定83

4.5 单一平直结构面几何条件的坐标投影图解法84

4.5.1 考虑厚度的平直结构面几何条件的图解方法84

4.5.2 不考虑厚度的平直结构面几何条件的图解方法86

第5章 非平面块体出露曲线的图解方法87

5.1 简单非平面块体和复杂非平面块体87

5.2 非平面块体出露曲线的坐标投影图解法的原理88

5.2.1 曲线追踪作图法88

5.2.2 曲线定比分作图法95

5.2.3 相贯曲线作图法104

5.3 非平面块体出露曲线图解的作用108

5.4 关于单一非平直结构面几何条件图解方法的讨论109

第6章 多块体几何条件的图解及块体边界面积和体积的确定110

6.1 多块体几何条件的图解方法110

6.1.1 多块体问题的提出110

6.1.2 多块体几何条件图解方法的举例说明110

6.2 块体界面面积的确定114

6.3 块体体积的求解121

6.3.1 平面块体体积的求解原理及方法121

6.3.2 非平面块体体积的求解原理及方法126

6.3.3 块体体积确定的例子128

6.4 锚杆和锚索的图解问题136

第7章 用于块体力系分析的坐标投影图解法138

7.1 空间共点力系的赤平极射投影图解法138

7.2 用于空间力系坐标投影图解的三投影面体系140

7.3 有关力的图解141

7.3.1 已知力的投影求力的图解方法141

7.3.2 已知确定的力求作投影矢量143

7.4 有关力矩的图解144

7.4.1 力对点的矩144

7.4.2 力对一轴之矩146

7.5 共点力系合成图解147

7.5.1 双多边形投影作图法148

7.5.2 共点力系的平衡条件及几何特征148

7.5.3 华利农定理及其应用149

7.6 平行力系图解149

7.6.1 二同向平行力系合成图解法的原理149

7.6.2 同向平行力系合成图解法的原理149

7.6.3 二反向平行力系合成图解法的原理149

7.6.4 一般平行力系的合成150

7.6.5 块体重心作图的原理150

7.6.6 有关二同向力系和二反向力平行力系合成的举例151

7.7 力偶与力偶矩图解152

7.7.1 力偶矩的图解152

7.7.2 力偶和力偶矩的主要性质153

7.7.3 力偶的加法153

7.8 任意空间力系图解154

7.8.1 力在空间的平移154

7.8.2 任意空间力系的合成图解154

7.8.3 任意力系合成的例子154

7.9 两个例子155

7.9.1 有关地下工程拱顶块体力系的坐标投影分析155

7.9.2 有关在地震条件下边坡块体稳定性的坐标投影分析160

第8章 块体稳定性分析的坐标投影图解法165

8.1 基于解析法、赤平极射投影法和数值法的块体稳定性分析165

8.1.1 块体稳定性分析的解析法165

8.1.2 块体稳定性分析的赤平极射投影作图法174

8.1.3 块体稳定性分析的数值法178

8.2 坐标投影图解法中块体稳定性分析的原理及一般方法178

8.2.1 坐标投影块体稳定性分析的主要步骤178

8.2.2 关于坐标投影边坡块体稳定性分析方法的讨论179

8.2.3 关于坐标投影地下工程块体稳定性分析方法的讨论179

8.3 坐标投影图解法的块体稳定性分析算例186

第9章 坐标投影图解法计算机化及实现方法191

9.1 面向对象程序设计方法及Visual C＋＋语言简介191

9.1.1 面向对象程序设计方法191

9.1.2 C＋＋语言的特点192

9.1.3 Visual C＋＋的特点192

9.2 坐标投影图解法的计算机化193

9.2.1 结构面的确定方法194

9.2.2 块体结构面界面面积的确定195

9.2.3 块体体积的确定196

9.3 CPH程序框图196

9.3.1 CPH-Ⅰ程序196

9.3.2 CPH-Ⅱ程序197

9.3.3 CPH-Ⅲ程序200

第10章 坐标投影图解法的实际工程应用202

10.1 实例一：在某矿山探洞中的应用202

10.1.1 工程概况202

10.1.2 地质素描图的改造和坐标投影水平切面图的形成203

10.1.3 结构面倾向和倾角的确定207

10.1.4 结构面产状的罗盘量测结果与坐标投影图解结果的对比分析209

10.2 实例二：在某大型地下工程中的应用211

10.3 实例三：在某公路边坡工程中的应用211

10.3.1 工程概况211

10.3.2 结构面的确定和编号212

10.3.3 结构面J1～J9方程的建立213

10.3.4 水平切面图的建立与块体顶点坐标的计算214

10.3.5 块体界面面积及体积的计算215

10.3.6 各块体稳定性分析的结果216

10.4 实例四：在某水电工程中的应用216

10.4.1 工程概况216

10.4.2 主变室下游边墙内部结构面延展确定问题的提出218

10.4.3 所借用的预应力锚索钻孔的位置218

10.4.4 CCD钻孔探测结果220

10.4.5 应用CPH-Ⅰ软件确定结构面的空间位置221

10.5 实例五：在某水利工程中的应用222

10.5.1 水平切面图的形成222

10.5.2 南湾新泄洪洞块体的确定223

10.5.3 块体的稳定性分析及其处理建议230

10.6 实例六：在某古地下工程中的应用232

10.6.1 清风洞概况232

10.6.2 研究思路232

10.6.3 图解方法234

参考文献236

结束语242