鐵路科技圖書出版基金資助出版

鐵路巖石邊坡工程研究

謝強(qiáng)趙文郭永春梁樹著

◎

中國鐵道出版社有限公司

年北京

2022·

內(nèi)容簡介

本書依據(jù)近年來對鐵路特別是高等級鐵路建設(shè)中遇到的一些典型巖石邊坡工程問題的

、

實(shí)踐和相應(yīng)的研究成果寫成在系統(tǒng)論述鐵路巖石邊坡的地質(zhì)基礎(chǔ)力學(xué)行為分析技術(shù)的基

。、、

礎(chǔ)上對近年來高速鐵路高等級公路修建中較為突出的深切峽谷大跨度橋梁基礎(chǔ)荷載作用下

,、

的巖石岸坡涉水巖石岸坡發(fā)生崩塌落石的陡坡規(guī)模較大的順層邊坡特殊紅層邊坡膨脹

、、、、、

巖邊坡等的力學(xué)行為計(jì)算方法工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為深入的分析和論述給出一些工程研究

、、,

的實(shí)例本書可供相關(guān)工程技術(shù)人員研究人員及高校研究生參考

。、。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

鐵路巖石邊坡工程研究謝強(qiáng)等著北京中國鐵道

/—:

出版社有限公司.

,2022.5

ISBN978-7-113-27531-0

鐵謝鐵路工程巖石邊坡研究

Ⅰ.①…Ⅱ.①…Ⅲ.①---

Ⅳ.①U213.1

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2022)016596

書名:鐵路巖石邊坡工程研究

TIELUYANSHIBIANPOGONGCHENGYANJIU

作者:謝強(qiáng)趙文郭永春梁樹

策劃編輯:張蒼松

責(zé)任編輯:牛澤平張少涵胡娟娟編輯部電話:郵箱:

(010)51873155yxdz@

封面設(shè)計(jì):鄭春鵬

責(zé)任校對:孫玫

責(zé)任印制:趙星辰

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

印刷:北京富資園科技發(fā)展有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202251202251

開本:印張:字?jǐn)?shù):千

787mm×1092mm1/1625.25626

書號:

ISBN978-7-113-27531-0

定價(jià):元

180.00

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:(010)63549461

本書是一本關(guān)于鐵路巖石邊坡工程研究的學(xué)術(shù)著作。隨著我國鐵路的重大

發(fā)展,特別是高速鐵路的發(fā)展,在鐵路建設(shè)中,遇到一些新的鐵路巖石邊坡工程問

題。對這些問題的研究和處理,使我們獲得了一些關(guān)于鐵路巖石邊坡工程的新知

識和新經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也深感對一些問題的認(rèn)識和研究還有待深入。因此,將這些新

的知識和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來,使之得到更多工程實(shí)踐的檢驗(yàn),逐漸完善,是很有必要

的。同時(shí),如能引起更多的研究者關(guān)注那些尚未很好解決的問題,推動(dòng)研究的深

入,促進(jìn)鐵路巖石邊坡工程的技術(shù)進(jìn)步,是一件很有意義的事。這就是作者撰寫

本書的初衷。

本書主要作者謝強(qiáng)教授自世紀(jì)年代中期跟隨蔣爵光先生開始研究鐵

2080

路巖石邊坡,并參與完成《鐵路巖石邊坡》一書的編寫。其后多年來,作者團(tuán)隊(duì)先

后承擔(dān)并完成了國家博士點(diǎn)基金課題“峽谷橋基岸坡力學(xué)行為研究”、鐵道部“鐵

路特殊路基邊坡巖土工程分析系統(tǒng)”“峽谷岸坡橋基合理位置及基礎(chǔ)穩(wěn)定性分析

方法研究”“宜萬鐵路長大順層路塹穩(wěn)定性試驗(yàn)分析研究”等項(xiàng)目的研究,以及鐵

路勘察設(shè)計(jì)單位委托的水柏、南昆、朔準(zhǔn)、玉蒙、大瑞、川藏、石太高鐵、京沈高鐵、

成貴高鐵、鄭萬高鐵、張吉懷高鐵等新線修建中有關(guān)鐵路巖石邊坡穩(wěn)定性的評價(jià)

工作。在上述工作中,完成項(xiàng)目研究報(bào)告余份,指導(dǎo)完成碩士、博士學(xué)位論文

20

近篇,發(fā)表相關(guān)研究論文上百篇。這些資料,構(gòu)成了本書寫作的基礎(chǔ)。

30

本書是關(guān)于鐵路巖石邊坡工程研究成果的系統(tǒng)論述。根據(jù)設(shè)想,本書應(yīng)該是

一本理論和實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)術(shù)著作,讀者對象只需具有一般的地質(zhì)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、

工程力學(xué)和土木結(jié)構(gòu)知識,而不要求具備專門的巖土工程專業(yè)知識。因此,本書

的內(nèi)容安排大致分為兩大部分:緒論、第章至第章為基礎(chǔ)知識部分,分別介紹

13

鐵路巖石邊坡工程的特點(diǎn)和研究方法、邊坡工程的地質(zhì)基礎(chǔ)、邊坡基本力學(xué)行為、

常用邊坡分析計(jì)算方法。第章至第章為實(shí)踐部分,除第章介紹一般鐵路巖

4104

石邊坡的設(shè)計(jì)方法外,在第章至第章中,分別介紹了近年來鐵路巖石邊坡工

510

程中的一些典型問題,如橋基岸坡、涉水岸坡、長大順層邊坡、紅層軟巖邊坡、膨脹

性巖石邊坡、崩塌落石邊坡等的最新研究成果。書中詳細(xì)介紹了研究思路和過

程,給出了研究結(jié)果及工程應(yīng)用的情況。需要說明的是,由于鐵路巖石邊坡工程

Ⅱ鐵路巖石邊坡工程研究

的復(fù)雜性,本書所提供的研究成果并不是解決問題的最終結(jié)論,很多問題還需繼

續(xù)研究。這點(diǎn)尤請讀者自鑒。

本書由西南交通大學(xué)作者團(tuán)隊(duì)集體撰寫而成,很多內(nèi)容是第一次公開發(fā)表。

根據(jù)分工,謝強(qiáng)規(guī)劃全書并編寫前言、緒論和第、、、章,趙文編寫第、、

14810357

章和第章第、節(jié),郭永春編寫第章,梁樹編寫第章,謝強(qiáng)、梁樹編寫第章

212962

第節(jié)。全書由謝強(qiáng)審核并修改。

3

在本書的編寫中,除作者團(tuán)隊(duì)的研究報(bào)告和研究生學(xué)位論文外,還參考了部

分國內(nèi)外研究者的學(xué)術(shù)成果。這些成果都在正文中標(biāo)注并詳列于各章末的參考

文獻(xiàn)中,謹(jǐn)此致謝。

本書所及研究,得到原鐵道部科技司、建設(shè)司、第一、二、三、四鐵路勘察設(shè)計(jì)

院、中鐵咨詢、中鐵大橋院、中建西南勘察設(shè)計(jì)研究院、湖南省交通科學(xué)研究院等

單位在項(xiàng)目研究中的大力支持。特別感謝顧聰、楊志鋐、徐涌、薛玉秀、康景文、荊

志東、杜文山、李志勇、汪小平、項(xiàng)后軍、劉坡拉、徐紅星、杜宇本、何平等專家給予

的指導(dǎo)和支持。

項(xiàng)目研究中,許多鐵路、公路、建筑等工程建設(shè)、施工單位的領(lǐng)導(dǎo)和同行,在項(xiàng)

目、技術(shù)、人力等各方面給予了大力支持和協(xié)助,特此致謝。

衷心感謝為本書提供指導(dǎo)、資料和幫助的專家、學(xué)者、研究生。他們是:西南

交通大學(xué)蔣爵光、李雋蓬、錢惠國、李秉生、魏安、呂小平、付永勝、王鷹、李俊、文江

泉、鐘凱等教授/高級工程師,西南交通大學(xué)原博士研究生王春雷、胡啟軍、邱恩喜、

鄭立寧、渠孟飛、葉唐進(jìn)、朱磊,原碩士研究生李萼雄、李婭、封輝、周海、張立偉、

謝承平、趙陽、張毅、孫彩婷、金獎(jiǎng)等。西南交通大學(xué)博士研究生趙夢怡幫助校對

了全書文字并清繪了部分插圖,碩士研究生荊騰申、許福周等幫助進(jìn)行了個(gè)別章

節(jié)的計(jì)算,清繪了部分圖件,在此一并致謝。

本書得以出版,得到中國鐵道出版社有限公司、鐵路科技圖書出版基金、西南

交通大學(xué)研究生教材(專著)建設(shè)項(xiàng)目的大力支持和資助,值此本書出版之際,特

向上述組織表示深深的感謝。

本書編輯為本書的出版付出了極大的心血。在書稿規(guī)劃、撰寫過程中自始至

終都及時(shí)給予了專業(yè)指導(dǎo)和幫助,并對全書文字作了大量修改和潤色工作,特此

致謝。

限于作者學(xué)術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),書中不足甚至錯(cuò)誤之處,懇請讀者批評指正。

作者

年月

202112

0緒論………………………

1

鐵路巖石邊坡工程研究現(xiàn)狀與本書的目的……………

0.11

鐵路巖石邊坡工程定義和研究原則……………………

0.22

鐵路巖石邊坡工程研究思路和方法……………………

0.36

參考文獻(xiàn)…………………………

8

1地質(zhì)環(huán)境對巖石邊坡工程的影響……………

9

巖體特征對邊坡工程的影響……………

1.19

邊坡工程中的巖體…………………

1.1.19

邊坡工程中的特殊巖體成分………

1.1.211

邊坡工程中的水巖作用……………

1.1.312

地質(zhì)構(gòu)造對邊坡工程的影響……………

1.214

地質(zhì)構(gòu)造對巖石邊坡穩(wěn)定性的控制作用…………

1.2.114

巖體結(jié)構(gòu)特征決定巖石邊坡破壞模式……………

1.2.218

巖體的演化………………

1.321

巖體的形成期………………………

1.3.121

巖體的發(fā)展期………………………

1.3.221

巖體的成熟期………………………

1.3.322

巖體的消亡期………………………

1.3.423

邊坡中的物理場…………

1.423

邊坡巖體中的應(yīng)力場………………

1.4.123

邊坡巖體中的滲流場………………

1.4.224

邊坡巖體中的溫度場………………

1.4.324

參考文獻(xiàn)………………………

25

2巖石邊坡工程分析方法………………………

26

邊坡穩(wěn)定性極限平衡分析………………

2.126

層狀邊坡穩(wěn)定性分析………………

2.1.126

Ⅱ鐵路巖石邊坡工程研究

結(jié)構(gòu)性巖石邊坡穩(wěn)定性分析………

2.1.229

不規(guī)則滑面巖石邊坡穩(wěn)定性分析…………………

2.1.331

邊坡工程常用數(shù)值分析方法……………

2.234

巖石邊坡靜力學(xué)分析方法…………

2.2.135

巖石邊坡破壞模式分析方法………

2.2.239

幾種特殊問題的數(shù)值分析方法…………

2.341

巖石邊坡動(dòng)力學(xué)分析方法…………

2.3.141

巖石邊坡等效連續(xù)介質(zhì)滲流分析方法……………

2.3.246

巖石邊坡溫度場分析方法…………

2.3.349

巖石邊坡熱應(yīng)力與膨脹應(yīng)力分析方法……………

2.3.451

參考文獻(xiàn)………………………

53

3鐵路巖石邊坡基本力學(xué)特征…………………

54

鐵路巖石邊坡的一般力學(xué)特征…………

3.154

直線形邊坡的力學(xué)特征……………

3.1.154

折線形邊坡的應(yīng)力特征……………

3.1.255

臺階形邊坡的應(yīng)力特征……………

3.1.356

坡度和坡高對邊坡應(yīng)力的影響……………………

3.1.457

巖石力學(xué)參數(shù)對邊坡應(yīng)力的影響…………………

3.1.558

橋基荷載作用下高陡巖石邊坡力學(xué)特征………………

3.258

荷載作用下均質(zhì)巖石邊坡基本力學(xué)特征…………

3.2.159

層狀巖體邊坡力學(xué)特征……………

3.2.262

卸荷裂隙對邊坡力學(xué)特征的影響…………………

3.2.363

動(dòng)荷載作用下邊坡巖體力學(xué)特征………

3.365

行車振動(dòng)對邊坡力學(xué)特征的影響…………………

3.3.165

地震荷載下巖石邊坡力學(xué)特征……………………

3.3.268

膨脹性巖石邊坡力學(xué)特征………………

3.470

參考文獻(xiàn)………………………

73

4鐵路一般巖石邊坡工程………………………

74

一般巖石邊坡穩(wěn)定坡度的確定…………

4.174

概述……………

4.1.174

影響因素分析………………………

4.1.275

坡度確定的方法……………………

4.1.389

坡高修正……………

4.1.494

目錄

Ⅲ

坡形的選擇與參數(shù)確定的方法……………………

4.1.596

一般巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法………

4.2100

概述…………

4.2.1100

穩(wěn)定性分類與影響因素分析……………………

4.2.2101

模糊綜合評判……………………

4.2.3105

范例推理…………

4.2.4112

鐵路一般巖石邊坡坡度設(shè)計(jì)方法………………

4.2.5118

基于系統(tǒng)的邊坡設(shè)計(jì)和分析…………………

4.3DARS118

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)………………

4.3.1DARS118

基于系統(tǒng)的邊坡設(shè)計(jì)和分析……………

4.3.2DARS121

參考文獻(xiàn)………………………

123

5橋基荷載作用下巖石岸坡工程……………

124

基于應(yīng)力影響范圍的基礎(chǔ)位置確定方法……………

5.1124

均質(zhì)巖體高陡岸坡橋基安全距離的確定……………

5.2125

荷載強(qiáng)度與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.2.1125

橋基位置與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.2.2126

岸坡坡度與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.2.3128

坡高與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系………………

5.2.4129

橋基寬度與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.2.5130

水平荷載與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.2.6131

均質(zhì)巖體岸坡橋基安全距離的確定……………

5.2.7132

層狀巖體高陡岸坡橋基安全距離的確定……………

5.3136

層面傾斜角與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系………

5.3.1136

岸坡坡度與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.3.2136

力學(xué)參數(shù)與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.3.3137

層狀巖體岸坡橋基位置的確定…………………

5.3.4139

卸荷裂隙高陡岸坡橋基位置的確定…………………

5.4140

卸荷裂隙對坡面應(yīng)力分布的影響………………

5.4.1140

卸荷裂隙深度與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系……

5.4.2141

橋基位置與坡面應(yīng)力影響系數(shù)的關(guān)系…………

5.4.3143

卸荷裂隙岸坡橋基位置的確定…………………

5.4.4144

其他條件下橋基位置確定方法………

5.5144

高陡橋基岸坡穩(wěn)定性評價(jià)……………

5.6146

高陡橋基岸坡穩(wěn)定性評價(jià)系統(tǒng)方法……………

5.6.1146

Ⅳ鐵路巖石邊坡工程研究

工程實(shí)例———瀾滄江鐵路大橋岸坡穩(wěn)定性……

5.6.2148

參考文獻(xiàn)………………………

156

6庫水漲落條件下巖石岸坡工程……………

157

庫水漲落條件下巖石岸坡穩(wěn)定性問題………………

6.1157

巖體裂隙水力學(xué)特征…………………

6.2158

巖體裂隙滲流特征………………

6.2.1158

長期水巖作用對巖體裂隙性質(zhì)的影響…………

6.2.2162

庫水漲落巖石岸坡滲流場特征………

6.3166

三維裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流模型的建立…………………

6.3.1166

庫水漲落巖石岸坡滲流場特征…………………

6.3.2174

庫水漲落巖石岸坡力學(xué)行為…………

6.4179

庫水漲落巖石岸坡的動(dòng)靜水壓力………………

6.4.1179

庫水漲落巖石岸坡的應(yīng)力場特征………………

6.4.2181

庫水漲落巖石岸坡的變形場……………………

6.4.3183

庫水漲落條件下的巖石岸坡工程……………………

6.5184

岸坡穩(wěn)定坡角的修正……………

6.5.1185

變形加固區(qū)………………………

6.5.2186

工程實(shí)例鄭萬鐵路大寧河大橋岸坡穩(wěn)定性……

6.6———188

參考文獻(xiàn)………………………

193

7長大順層巖石邊坡工程……………………

194

長大順層邊坡的力學(xué)特征……………

7.1194

長大順層邊坡破壞的現(xiàn)場調(diào)查…………………

7.1.1194

長大順層邊坡的力學(xué)特征………

7.1.2195

長大順層邊坡工程關(guān)鍵問題……………………

7.1.3198

長大順層邊坡潛在滑面力學(xué)特征……………………

7.2199

典型滑面類型……………………

7.2.1199

軟弱夾層峰殘強(qiáng)度特征…………

7.2.2201

軟弱夾層應(yīng)變軟化強(qiáng)度特征……………………

7.2.3202

順層邊坡首段滑移長度的確定………

7.3209

首段滑移長度的計(jì)算和判別……………………

7.3.1209

首段滑移長度公式建立…………

7.3.2212

工程實(shí)例巴東車站長大順層邊坡………………

7.4———214

工程概況及地質(zhì)條件……………

7.4.1215

目錄

Ⅴ

工程設(shè)計(jì)…………

7.4.2215

邊坡穩(wěn)定性現(xiàn)場監(jiān)測……………

7.4.3218

參考文獻(xiàn)………………………

220

8鐵路紅層巖石邊坡工程……………………

221

紅層邊坡的特殊性……………………

8.1221

紅層邊坡特殊巖土工程類型……………………

8.1.1221

紅層特殊巖石邊坡工程類型……………………

8.1.2225

紅層邊坡的風(fēng)化………………………

8.2226

紅層邊坡的物理風(fēng)化……………

8.2.1227

紅層邊坡的化學(xué)風(fēng)化……………

8.2.2237

紅層泥巖風(fēng)化速度………………

8.2.3240

風(fēng)化對紅層邊坡工程的影響……………………

8.2.4243

紅層邊坡坡度確定與穩(wěn)定性評價(jià)……………………

8.3246

定義與限制………………………

8.3.1246

影響因素…………

8.3.2246

邊坡坡度確定方法………………

8.3.3253

穩(wěn)定性分析方法…………………

8.3.4269

參考文獻(xiàn)………………………

277

9膨脹性巖石邊坡工程………………………

279

膨脹性巖石邊坡特征與分類…………

9.1279

膨脹性巖石與巖石的膨脹性……………………

9.1.1279

膨脹性巖石邊坡的力學(xué)特征……………………

9.1.2284

膨脹性巖石邊坡分類……………

9.1.3286

膨脹性巖石邊坡膨脹參數(shù)……………

9.2286

巖粉自由膨脹率…………………

9.2.1287

巖石膨脹變形曲線………………

9.2.2287

巖石膨脹應(yīng)力曲線………………

9.2.3290

巖石強(qiáng)度衰減曲線………………

9.2.4292

膨脹性巖石邊坡坡度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析……………

9.3293

結(jié)構(gòu)性膨脹巖邊坡坡度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析……

9.3.1293

類土質(zhì)膨脹巖邊坡坡度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析……

9.3.2295

混合型膨脹巖邊坡坡度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析……

9.3.3300

膨脹性巖石邊坡支護(hù)工程……………

9.4301

Ⅵ鐵路巖石邊坡工程研究

支護(hù)設(shè)計(jì)基本原則………………

9.4.1302

支護(hù)結(jié)構(gòu)類型……………………

9.4.2302

膨脹性巖石邊坡的設(shè)計(jì)參數(shù)……………………

9.4.3