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第一篇 排土场边坡稳定性计算与优化设计技术1

1 边坡稳定性分析与设计1

1．1 边坡稳定性主要评价方法1

1．1．1 概述1

1．1．2 边坡稳定性分析的主要方法2

1．1．3 边坡的常规极限平衡分析9

1．2 二维与三维滑移场方法确定边坡岩体危险滑面技术25

1．2．1 概述25

1．2．2 任意滑移面边坡剩余推力法26

1．2．3 边坡全局临界滑移场27

1．3 边坡临界滑移场的数值模拟方法27

1．3．1 基本概念的提出27

1．3．2 临界滑移场的数值模拟29

1．4 对称破坏机制下的边坡岩体三维滑移场分析方法31

1．4．1 边坡稳定分析的理论基础31

1．4．2 剩余推力32

1．4．31 临界滑移场32

1．4．4 最优控制原理33

1．4．5 基本原则34

1．4．6 离散化与单元剖分35

1．4．7 平衡方程的建立36

1．4．8 临界滑移场的搜寻技术37

1．4．9 临界滑移场的数值模拟38

1．4．10 滑坡实例验证分析39

1．5 排土场边坡智能匹配优化设计技术41

1．5．1 排土场边坡智能匹配优化设计的学术思想41

1．5．2 排土场边坡智能匹配优化设计的理论基础42

2 边坡滑移变形预测技术43

2．1 边坡滑移变形系统模型描述43

2．1．1 边坡滑移变形系统43

2．1．2 边坡变形系统模型43

2．2 变形数据预处理44

2．2．1 获取等间隔变形数据44

2．2．2 奇异数据点的检测与修正45

2．3 多项式回归模型46

2．3．1 多项式回归模型建立46

2．3．2 多项式移动拟合法50

2．3．3 实例预测与分析50

2．4 时间序列分析法53

2．4．1 时间序列的传统建模方法54

2．4．2 基于残差方差最小原则的建模思路55

2．4．3 边坡变形序列平稳化方法56

2．4．4 边坡变形预测原理57

2．4．5 实例预测与分析59

2．5 灰色预测模型62

2．5．1 GM（1，1）模型63

2．5．2 GM（1，1）模型建立的条件65

2．5．3 GM（1，1）模型精度评定66

2．5．4 最佳维数灰色模型66

2．5．5 实例预测与分析68

2．6 神经网络预测模型73

2．6．1 神经网络概述73

2．6．2 神经网络BP算法75

2．6．3 实例预测与分析78

2．7 组合预测模型82

2．7．1 组合预测方法研究现状82

2．7．2 组合预测的分类83

2．7．3 滚动组合预测模型84

2．7．4 实例预测与分析86

2．8 边坡长期变形预测88

2．8．1 长期变形预测的理论基础88

2．8．2 长期变形预测的方法设计90

2．8．3 实例预测与分析91

2．9 边坡监测线整体变形预测95

2．9．1 监测线上测点聚类分析96

2．9．2 预测模型96

2．9．3 应用实例预测与分析97

2．10 边坡三维实体变形预测101

2．10．1 三维实体变形预测原理101

2．10．2 模型精度与预测精度评定102

2．10．3 实例预测与分析103

2．11 边坡三维实体变形长期预测综合107

2．11．1 前期预测107

2．11．2 后期预测113

第二篇 稀湿物料排弃物堆排过程安全控制技术117

3 排土场边坡工程地质条件117

3．1 地形特征117

3．1．1 基底地形特征117

3．1．2 排土场边坡地形特征117

3．2 排土场基底特征118

3．2．1 排土场基底地形特征118

3．2．2 基底岩土工程地质特征118

3．3 排弃物料性质119

3．3．1 剥离土岩的含水特征119

3．3．2 剥离土岩的物理力学性质120

3．3．3 稀湿物料及其排弃后的一般特性120

3．3．4 泥灰岩排弃物的一般特性122

3．3．5 排弃物的物理力学性质122

3．4 排弃物料空间分布特征122

3．4．1 空间分布特征122

3．4．2 排弃物含水性及地下水特征123

3．4．3 排弃物密实程度划分及物理力学特征125

3．4．4 排土场力学参数的确定127

3．5 稀湿物料对排土场稳定性的影响128

3．5．1 稀湿物料的特点128

3．5．2 稀湿物料的滑坡类型分析128

4 排土场边坡安全性综合评价129

4．1 排弃物的物理力学参数及堆排现状129

4．1．1 排弃物的物理力学参数129

4．1．2 堆排现状129

4．1．3 评价范围与评价模型的确定130

4．2 排土场边坡的危险滑面确定技术132

4．2．1 边坡临界滑移场理论132

4．2．2 排土场边坡临界滑移场法与极限平衡法评价结果133

4．3 边坡的有限元应力分析138

4．3．1 单元网格划分与应力场演变特点138

4．3．2 评价结论145

5 排土场到界边坡的优化设计147

5．1 排土场到界边坡的优化分析方法147

5．1．1 学术思想147

5．1．2 排土场到界坡角的优化设计147

5．2 排土场基底承载力验算154

5．2．1 计算方法154

5．2．2 优化边坡基底承载力验算155

6 边坡的综合加固措施设计157

6．1 边坡危险区域的界定157

6．1．1 单元网格划分157

6．1．2 应力场演变特征158

6．2 边坡综合加固技术的设计158

6．2．1 边坡加固技术的选择158

6．2．2 边坡加固的综合应用技术160

6．2．3 排土场到界边坡综合加固设计161

6．2．4 排土场基底处理措施164

6．3 排土场边坡优化方案的综合评价164

6．3．1 技术合理性分析164

6．3．2 经济技术评价164

第三篇 厚软基底排土场安全堆排的控制技术167

7 石灰石矿排土场与厚软岩山坡古滑体基底协同灾变机制及控制技术167

7．1 排土场边坡工程概况167

7．1．1 排土场地理位置概述167

7．1．2 排土场基底工程地质构造特性167

7．1．3 排土场基底地层岩性特点168

7．2 排土场滑动变形特点169

7．2．1 前期排土场变形情况169

7．2．2 雨季期地面变形情况170

7．3 厚软基底排土场滑移机制的数值模拟分析172

7．3．1 单元网格划分172

7．3．2 排土场应力场演变特征的数值模拟的结果174

7．4 厚软基底排土场边坡稳定性评价175

7．4．1 滑面力学参数反演分析与计算175

7．4．2 排土场边坡稳定性评价176

7．4．3 排土场边坡评价结论177

7．5 排土场滑坡转化为泥石流的可能性分析177

7．5．1 排土场滑坡转化为泥石流的机制分析177

7．5．2 排土场滑坡转化为泥石流的必要与充分条件179

7．5．3 排土场滑坡转化为泥石流的数值模拟分析179

8 排土场滑坡转化泥石流破坏性与危险性预测184

8．1 排土场泥石流动力活动特性184

8．1．1 泥石流运动模型184

8．1．2 泥石流流速185

8．1．3 泥石流冲击性186

8．2 泥石流力学特性187

8．2．1 泥石流体的内部作用力187

8．2．2 泥石流运动力学模型189

8．3 石灰石矿排土场泥石流危险度判别分析与危险区划190

8．3．1 可拓模型的基本原理和方法191

8．3．2 危险度区划的指标192

8．3．3 危险度区划可拓模型的建立193

8．3．4 排土场危险度区划过程和结果195

9 预防排土场滑坡和泥石流发生的关键技术确定198

9．1 排土场边坡安全与否的控制技术198

9．1．1 排土场安全性评价198

9．1．2 排土场的变形特征198

9．2 减小汇水量的控制技术200

9．2．1 雨量大小的影响200

9．2．2 降雨的影响机制200

10 预防排土场产生滑坡与泥石流的方案设计201

10．1 建立合理的堆排工艺方案与预防措施201

10．1．1 岩体力学参数的反分析201

10．1．2 原设计方案台阶高度修正的理论依据206

10．1．3 排土场允许排弃高度的确定206

10．2 排土场设计206

10．2．1 排土场边坡到界坡角的确定206

10．2．2 排土场到界边坡稳定性的验算208

10．3 减小汇水量的技术措施208

10．3．1 截洪沟措施208

10．3．2 变形体上的疏导措施209

10．3．3 预防积水的排水暗渠措施209

10．4 安全防护措施210

10．4．1 坝体选型210

10．4．2 格栅坝的设计211

11 工程治理效果分析215

11．1 治理前后变形情况215

11．2 治理效果分析218

11．2．1 变形速率对比218

11．2．2 同期对比218

11．2．3 结论219

第四篇 黄土厚基底排土场安全控制技术221

12 黄土厚基底排土场工程概况221

12．1 概况221

12．1．1 矿区地理气象概况221

12．1．2 地形地貌222

12．1．3 区内地质构造223

12．1．4 地层分布223

12．2 勘察区域岩土体物理与力学参数特征224

12．2．1 基岩物理力学性质224

12．2．2 表层土物理力学性质224

13 矿区水文地质特点225

13．1 水文地质特点225

13．1．1 第四系空隙潜水含水区225

13．1．2 基岩裂隙潜水含水区225

13．1．3 矿区隔水层225

13．2 排土场区补充勘察结果226

13．2．1 排土场地形地貌226

13．2．2 物理力学参数226

14 排土场堆排概况231

15 排土场的设计234

15．1 台阶高度确定的理论依据234

15．1．1 第一平盘台阶高度的确定235

15．1．2 第二台阶高度的确定237

15．2 排土场设计方案的完善238

15．2．1 1号排土场8—8'、9—9'剖面和10—10'剖面边坡的优化设计238

15．2．2 1号排土场最终设计结果245

15．3 2号排土场边坡的优化设计245

15．3．1 2号排土场11—11'剖面、12—12'剖面和13—13'剖面边坡角优化设计245

15．3．2 2号排土场最终设计结果254

15．3．3 2号排土场汽车道路的设计254

15．4 3号排土场边坡的优化设计255

15．4．1 3号排土场各剖面边坡优化设计255

15．4．2 3号排土场最终设计结果266

15．4．3 新设计排弃量计算与堆排顺序设计266

16 排土场堆排过程中的应力场演变规律的数值模拟270

16．1 数值分析模型的设计270

16．1．1 概述270

16．1．2 模型设计的基本思想270

16．21号排土场堆载过程中边坡岩体变形特征的模拟270

16．2．18线剖面应力场演变特点的数值模拟分析270

16．2．29线剖面应力场演变特点的数值模拟分析284

16．2．31号排土场堆排后边坡岩体滑移变形特性284

17 截洪沟设计299

17．1 洪峰流量的计算299

17．1．1 设计防洪标准299

17．1．2 计算依据299

17．1．3 计算理论的选用299

17．1．4 计算参数的确定299

17．2 防洪沟水力计算300

17．2．1 理论选用与对比300

17．2．2 截洪沟断面设计300

17．3 排土场内部渡槽设计302

17．3．1 流量计算303

17．3．2 断面设计303

参考文献305