重大滑坡演化与过程调控理论和技术方法是科学进行滑坡地质灾害预测预警与防治的基础。滑坡演化规律、滑坡监测技术、滑坡预测预报方法、滑坡治理技术及研究滑坡的原位观测平台是滑坡调控理论和技术方法体系的重要组成部分。本书以信息论、系统论、控制论为理论基础,在深入研究重大工程区滑坡孕灾模式的基础上,揭示重大滑坡演化基本规律;研发重大滑坡新型观测技术,服务于滑坡立体综合观测;揭示重大滑坡启滑物理力学机制,构建滑坡启滑判据与数值预报模式;研发基于演化过程的滑坡防治技术,搭建应用示范平台;建立以滑坡演化机理与状态判识、物理过程与启滑预测、动态评价与过程控制为核心的滑坡过程调控理论。
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1978-09 至 1982-06,武汉地质学院水文地质与工程地质系工程地质专业,学士
1985-09 至 1988-06,中国地质大学(武汉)水文地质与工程地质系工程地质专业,硕士
1988-09 至 1992-06,中国地质大学(武汉)水文地质与工程地质系工程地质专业,博士1982-07 至 1994-08 中国地质大学(武汉) 助教/讲师/副教授
1989-09 至 1990-10 英国帝国理工学院 访问学者
1994-05 至 1995-06 英国帝国理工学院 Research Fellow
1994-08 至今 中国地质大学(武汉) 教授
2017-07 至今 中国地质大学(武汉) 学科首席教授
2021-10 至今 湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站 站长在典型灾变滑坡孕灾模式、大型水库运行条件下和高地应力区滑坡演化与致灾机理、滑坡至防治结构相互作用机理、滑坡演化多场灾变信息识别模式与演化状态辨识和滑坡不同演化阶段的关键控制因素等方面取得了创新研究成果;研究成果应用于中国西部山区地质灾害防治和三峡工程、小浪底工程和西南水电工程等一批国家重点工程建设,取得了显著的社会效益和经济效益;创建了以多场演化、演化阶段与演化状态判识和过程调控为核心内容的滑坡地质灾害演化与调控理论方法,突破滑坡多场关联监测和大变形监测关键技术。国务院学位委员会第六、七届地质资源与地质工程学科评议组 召集人
教育部第一、二届地质类专业教学指导委员会 主任委员
国际工程地质与环境协会(IAEG)副主席
中国地质学会工程地质专业委员会 主任委员
目录
第1章 滑坡演化与过程调控理论和技术方法体系 1
第一篇 滑坡演化基本规律
第2章 滑坡演化模式与阶段判识 5
2.1 概述 5
2.2 斜坡破坏主要类型 5
2.2.1 层状岩质斜坡破坏类型 5
2.2.2 非层状岩质斜坡破坏类型 9
2.2.3 土质斜坡破坏类型 10
2.3 滑坡演化典型模式 11
2.3.1 顺层缓倾渐进滑移 12
2.3.2 顺层陡倾蠕变溃屈 13
2.3.3 深层顺向蠕变滑移 13
2.3.4 软弱夹层塑流滑脱 14
2.3.5 斜交切层贯通突滑 15
2.3.6 高陡反倾弯折滑移 15
2.4 滑坡演化阶段判识 16
2.4.1 演化阶段划分 16
2.4.2 滑坡演化阶段判识方法 17
2.5 本章小结 33
参考文献 33
第3章 滑坡地质结构演化规律 35
3.1 概述 35
3.2 滑带土结构演化规律 35
3.2.1 试验设计与试验过程 35
3.2.2 滑带土矿物演化特征 38
3.2.3 滑带土粒度演化特征 40
3.2.4 孔隙水化学演化特征 42
3.2.5 滑带土-水协同演化机理 45
3.3 滑坡裂隙演化规律 50
3.3.1 层状斜坡节理裂隙演化 50
3.3.2 滑坡演化裂缝分期配套特征 52
3.4 本章小结 57
参考文献 57
第4章 滑带土强度演化规律 58
4.1 概述 58
4.2 滑带土水致劣化效应研究 58
4.2.1 滑带土水致劣化效应研究现状 58
4.2.2 滑带土水致劣化试验研究 60
4.2.3 滑带土水致劣化数学模型 65
4.3 滑带土渗流冲蚀劣化效应研究 68
4.3.1 材料准备 68
4.3.2 三轴试验结果与分析 69
4.3.3 渗流作用下滑带土强度劣化规律与模型 73
4.3.4 渗流作用下滑带土强度劣化机理分析 77
4.4 本章小结 80
参考文献 81
第5章 重大工程区典型滑坡演化过程 82
5.1 概述 82
5.2 库水波动下堆积层滑坡演化过程 82
5.2.1 三峡库区与典型水库滑坡黄土坡滑坡概况 82
5.2.2 滑坡模型与监测方案设计 86
5.2.3 试验结果与分析 88
5.3 河谷深切下反倾岩质滑坡演化过程 91
5.3.1 澜沧江苗尾库区地质背景 91
5.3.2 底摩擦试验原理与方案设计 93
5.3.3 模型试验结果分析 95
5.3.4 深层倾倒体变形失稳过程阶段划分102
5.4 本章小结 105
参考文献 105
第二篇 滑坡多场监测技术
第6章 滑坡多场演化 109
6.1 概述109
6.2 场的概念起源 109
6.3 滑坡的多场分类 111
6.3.1 基本场 111
6.3.2 作用场 112
6.3.3 耦合场 113
6.4 “天空地深”综合多场监测 114
6.5 本章小结 116
参考文献 116
第7章 滑坡大变形监测技术 117
7.1 概述 117
7.2 大变形监测关键技术原理 117
7.2.1 惯性测量基本原理 117
7.2.2 惯性测量在滑坡深部位移分布测量中的引入 119
7.3 深部大位移柔性测斜技术 122
7.3.1 滑坡测斜原理 122
7.3.2 深部大位移柔性测斜仪设计 124
7.4 变形耦合管道轨迹惯性测量技术 127
7.4.1 横向管道轨迹测量方案设计 127
7.4.2 机械结构设计 129
7.4.3 测量电路设计 131
7.4.4 滑坡变形耦合管道轨迹求取 137
7.4.5 横向管道轨迹测量验证 142
7.5 本章小结 144
参考文献 145
第8章 滑坡多场关联监测 146
8.1 概述 146
8.2 多场关联监测思想 146
8.3 全剖面多场关联监测体系 148
8.3.1 多场关联监测设备架构 149
8.3.2 滑坡监测站点集成控制器主机 151
8.4 多场关联监测物联网平台 152
8.4.1 监测系统物联网平台 152
8.4.2 终端数据分析与预警系统 155
8.5 本章小结 161
参考文献 162
第三篇 滑坡预测预报
第9章 滑坡启滑物理力学机制 165
9.1 概述 165
9.2 锁固解锁型滑坡启滑物理力学机制 165
9.2.1 锁固解锁型滑坡模型试验 166
9.2.2 锁固解锁过程分析 169
9.3 动水驱动型滑坡启滑物理力学机制 174
9.3.1 渗流驱动 174
9.3.2 强度劣化 176
9.3.3 启动滑移 177
9.4 滑坡启滑共性机制 179
9.5 本章小结 180
参考文献 180
第10章 基于物理力学过程的滑坡启滑判据 182
10.1 概述 182
10.2 锁固解锁型滑坡启滑判据 182
10.2.1 锁固解锁型滑坡启滑物理力学判据 183
10.2.2 岩桥锁固段解锁的微震前兆模式 186
10.2.3 基于临界慢化的锁固段岩体断裂失稳前兆判识 187
10.3 动水驱动型滑坡启滑判据 190
10.3.1 耦合时变水头作用下顺层岩质滑坡力学模型 190
10.3.2 顺层岩质滑坡启滑的降雨阈值 194
10.4 滑坡启滑通用判据 196
10.5 本章小结 198
参考文献 198
第11章 数值预报模式与平台 200
11.1 概述 200
11.2 滑坡数值预报模式 200
11.2.1 滑坡数值预报模式整体框架 200
11.2.2 滑坡演化力学模型与演化过程刻画 201
11.2.3 滑坡场地不确定性地质建模与动态更新技术 207
11.3 滑坡数值预报平台 213
11.4 本章小结 216
参考文献 217
第四篇 滑坡防治关键技术
第12章 滑坡-防治结构体系协同演化规律 221
12.1 概述 221
12.2 滑坡-抗滑桩体系协同演化规律 221
12.2.1 基于宏观变形破坏特征的滑坡-抗滑桩体系演化过程 222
12.2.2 滑坡-抗滑桩体系失稳模式 227
12.3 滑坡-锚固体系协同演化规律 229
12.4 滑坡-桩锚体系协同演化规律 234
12.4.1 不同演化阶段滑坡-桩锚体系响应特征 234
12.4.2 动荷载作用下滑坡-桩锚体系响应特征 238
12.5 本章小结 242
参考文献 243
第13章 滑坡-防治结构体系多参量时效稳定性评价 244
13.1 概述 244
13.2 滑坡-抗滑桩体系多参量时效稳定性评价 245
13.2.1 滑坡-抗滑桩体系主控参量演化分析 245
13.2.2 滑坡-抗滑桩体系多参量时效稳定性评价方法 253
13.3 滑坡-锚固体系多参量时效稳定性评价 256
13.3.1 基于分形理论的滑坡-锚固体系主控参量演化规律 256
13.3.2 滑坡-锚固体系多参量时效稳定性评价关键因子 260
13.3.3 滑坡-锚固体系稳定性评价与失效判据 262
13.4 本章小结 264
参考文献 265
第14章 基于演化过程的抗滑结构设计关键技术 266
14.1 概述 266
14.2 基于演化过程的悬臂抗滑桩设计关键技术 266
14.2.1 基于演化过程的滑坡抗滑桩布设 266
14.2.2 基于多目标优化原理的抗滑桩结构优化设计 271
14.3 基于演化过程的锚固设计关键技术 272
14.3.1 岩质边坡锚固方向角三维优化 273
14.3.2 锚杆最优锚固长度 280
14.4 基于演化过程的桩锚结构设计关键技术 283
14.4.1 复合多层滑床条件下的锚索抗滑桩计算分析模型 283
14.4.2 动荷载作用下桩锚体系内力及变形计算 288
14.5 本章小结 293
参考文献 294
第五篇 滑坡研究与示范平台
第15章 水库滑坡大型野外综合试验场 297
15.1 概述 297
15.2 试验场建设思路 297
15.3 黄土坡滑坡地质背景 298
15.3.1 黄土坡滑坡概况 298
15.3.2 黄土坡滑坡三维地质结构 307
15.4 黄土坡滑坡大型野外综合试验场架构 312
15.4.1 空间展布 314
15.4.2 滑坡立体监测体系 314
15.4.3 隧洞群原位观测体系与试验平台 314
15.5 本章小结 315
参考文献 316
第16章 滑带土原位力学试验 317
16.1 概述 317
16.2 滑带土大型原位三轴蠕变试验 317
16.2.1 试验设备 318
16.2.2 试验流程 318
16.2.3 试验结果 319
16.2.4 本构模型 320
16.3 滑带土大型原位直剪试验 322
16.3.1 试验设备 322
16.3.2 试验流程 323
16.3.3 试验结果 324
16.3.4 本构模型 327
16.4 本章小结 328
参考文献 328
第17章 基于立体综合监测的黄土坡滑坡演化机制 330
17.1 概述 330
17.2 滑坡观测数据 330
17.2.1 气象水文数据 330
17.2.2 滑坡土壤含水率数据 331
17.2.3 GNSS地表位移监测数据 332
17.2.4 小基线集干涉式合成孔径雷达地表变形监测数据 333
17.2.5 深裂缝监测数据 334
17.2.6 深部测斜监测数据 335
17.3 黄土坡滑坡演化特征与机理 337
17.3.1 黄土坡滑坡演化特征 337
17.3.2 黄土坡滑坡演化机理 338
17.4 本章小结 341
参考文献 341