1、晏鄂川教授、博士生导师晏鄂川教授、博士生导师主要内容：主要内容： 第一节第一节 岩土工程进展概述岩土工程进展概述 ； 第二节第二节 岩体工程的不确定特性；岩体工程的不确定特性； 第三节第三节 岩质边坡工程；岩质边坡工程； 第四节第四节 环境岩土与地质灾害环境岩土与地质灾害 （环境岩土、滑坡预（环境岩土、滑坡预 报、灾害监测手段等）；报、灾害监测手段等）； 第五节第五节 地质勘探技术地质勘探技术 ； 第六节第六节 国内外岩土工程的研究差距与展望国内外岩土工程的研究差距与展望 ； 第七节第七节 岩体工程研究部分热点。岩体工程研究部分热点。 岩土工程包含于许多工程门类之中。它们又可分岩土工程包含于许
2、多工程门类之中。它们又可分为土质工程与岩体工程两大类。地质灾害、岩土环境为土质工程与岩体工程两大类。地质灾害、岩土环境也是岩土工程必须面对的课题。近年来我国大兴各类也是岩土工程必须面对的课题。近年来我国大兴各类工程建设，工程规模宏大，影响深远，为世界所瞩目。工程建设，工程规模宏大，影响深远，为世界所瞩目。在这些工程实践中，我国岩土工程的技术和科学研究在这些工程实践中，我国岩土工程的技术和科学研究也得到空前的发展。其工程技术和科学研究水平处于也得到空前的发展。其工程技术和科学研究水平处于国际前列。国际前列。 以水电工程为例。堤防和土石坝是我国涉及国计民生以水电工程为例。堤防和土石坝是我国涉及国计
3、民生的重要土质工程，在其工程实践中提出了许多岩土工程的的重要土质工程，在其工程实践中提出了许多岩土工程的基础性科学问题，如土的本构关系、饱和及非饱和土的渗基础性科学问题，如土的本构关系、饱和及非饱和土的渗流、边坡稳定、抗震问题等。其中高土石坝工程大大推动流、边坡稳定、抗震问题等。其中高土石坝工程大大推动了土的本构关系理论、数值计算的发展和试验设备与技术了土的本构关系理论、数值计算的发展和试验设备与技术的进步。我国的小浪底斜心墙堆石坝、三峡二期围堰等大的进步。我国的小浪底斜心墙堆石坝、三峡二期围堰等大型土石坝工程都以科技攻关的形式进行过多单位、多模型、型土石坝工程都以科技攻关的形式进行过多单位、
4、多模型、多程序的分析计算，对于工程设计起到了重要的指导作用。多程序的分析计算，对于工程设计起到了重要的指导作用。而土石坝的研究也推动了大型土工离心机和大型高压三轴而土石坝的研究也推动了大型土工离心机和大型高压三轴试验设备和技术的发展。在堤坝工程中，渗流的分析和渗试验设备和技术的发展。在堤坝工程中，渗流的分析和渗流控制；筑坝材料研究；抗震问题的研究也取得进展。流控制；筑坝材料研究；抗震问题的研究也取得进展。 隧洞及地下工程和岩质边坡是岩石力学和岩体工程的课隧洞及地下工程和岩质边坡是岩石力学和岩体工程的课题。人们在理论和机理方面开展了从宏观到微观、细观的不题。人们在理论和机理方面开展了从宏观到微观
5、、细观的不同层次的研究和探索。一方面，将研究的目光从岩体转向山同层次的研究和探索。一方面，将研究的目光从岩体转向山体、地体，大范围大尺度的工程建设和资源开发；另一方面，体、地体，大范围大尺度的工程建设和资源开发；另一方面，着眼于岩体中的裂纹的起始、分叉、发展、断裂到破坏的全着眼于岩体中的裂纹的起始、分叉、发展、断裂到破坏的全过程研究，引进了损伤和断裂力学的概念，建立适用的计算过程研究，引进了损伤和断裂力学的概念，建立适用的计算模型。非连续的理论和方法在岩体工程中是强有力的计算手模型。非连续的理论和方法在岩体工程中是强有力的计算手段。地下洞室设计的新奥法，促进了现代地下工程的一系列段。地下洞室设
6、计的新奥法，促进了现代地下工程的一系列新概念和新理论的形成。在各种稳定分析中，以极限平衡理新概念和新理论的形成。在各种稳定分析中，以极限平衡理论和方法为基础，计算方法有下限解法和上限解法。岩体中论和方法为基础，计算方法有下限解法和上限解法。岩体中的渗流对于水利工程和环境工程都至关重要，已取得丰硕的的渗流对于水利工程和环境工程都至关重要，已取得丰硕的研究成果，也面临不少需要进一步研究的课题。研究成果，也面临不少需要进一步研究的课题。 防灾减灾目前成为水利科学中岩土工程的重要领防灾减灾目前成为水利科学中岩土工程的重要领域。关于水利工程中堤防的破坏机理、隐患检测、工域。关于水利工程中堤防的破坏机理、
7、隐患检测、工程加固方法；堤防的安全性评估、风险分析和管理也程加固方法；堤防的安全性评估、风险分析和管理也是目前许多国家研究的重点；土石坝及其他岩土工程是目前许多国家研究的重点；土石坝及其他岩土工程的抗震反应分析也是防灾减灾的重要课题。这些问题的抗震反应分析也是防灾减灾的重要课题。这些问题在我国已受到重视与关注。在我国已受到重视与关注。 在我国轰轰烈烈地开展岩土工程建设的同时，经济在我国轰轰烈烈地开展岩土工程建设的同时，经济技术先进的国家将岩土学科的重点转入了资源、环境和技术先进的国家将岩土学科的重点转入了资源、环境和生态等问题。而对于大型水利工程的建设给予更多的质生态等问题。而对于大型水利工程
8、的建设给予更多的质疑；环境岩土受到极大重视；环境友好的地下空间利用疑；环境岩土受到极大重视；环境友好的地下空间利用开发受到欢迎。我国在这方面的差距固然是由于发展水开发受到欢迎。我国在这方面的差距固然是由于发展水平的差异所造成关心重点的不同，但是发达国家在其发平的差异所造成关心重点的不同，但是发达国家在其发展过程中的经验与教训是值得我们借鉴的。我国的决策展过程中的经验与教训是值得我们借鉴的。我国的决策层和岩土科学技术人员增强保护我国的水资源，保护环层和岩土科学技术人员增强保护我国的水资源，保护环境和生态的意识是非常迫切和必要的。境和生态的意识是非常迫切和必要的。 1、概述概述 在工程建设中，在工
9、程建设中，为了满足岩石工程建设前期的工为了满足岩石工程建设前期的工程规划与设计需要，应进行地质勘探以搞清楚岩体的程规划与设计需要，应进行地质勘探以搞清楚岩体的地质条件（岩性、构造、层理、断裂、岩溶等），开地质条件（岩性、构造、层理、断裂、岩溶等），开展岩石力学试验工作以查明岩体的力学特性及其赋存展岩石力学试验工作以查明岩体的力学特性及其赋存的条件（如岩体应力状态、地下水运行状态等），进的条件（如岩体应力状态、地下水运行状态等），进行各种专题研究，了解工程岩体的应力、变形状态，行各种专题研究，了解工程岩体的应力、变形状态，评估工程岩体的稳定性。评估工程岩体的稳定性。 根据以上资料、数据和结果，进
10、行岩石工程设计，根据以上资料、数据和结果，进行岩石工程设计，决定建筑物的轮廓、尺寸及各种支护加固办法，选用合决定建筑物的轮廓、尺寸及各种支护加固办法，选用合理的开挖方法和程序。通过这种前期工作争取把一切情理的开挖方法和程序。通过这种前期工作争取把一切情况在开工前都弄清楚，以便开工后就按照既定的要求和况在开工前都弄清楚，以便开工后就按照既定的要求和程序进行施工，达到工程既经济又安全且效率又高。所程序进行施工，达到工程既经济又安全且效率又高。所以设计就相当于工程建设中的各种规章、规程，必须严以设计就相当于工程建设中的各种规章、规程，必须严格执行。然而在工程实践中，开工后总会遇到这样那样格执行。然而
11、在工程实践中，开工后总会遇到这样那样没有预见到的情况和问题，以致不得不修改设计，改变没有预见到的情况和问题，以致不得不修改设计，改变原来设想的做法。原来设想的做法。就是说，在前期工作原以为认识清楚就是说，在前期工作原以为认识清楚了、确定了的东西其实有些并未搞清楚或发生了变化，了、确定了的东西其实有些并未搞清楚或发生了变化，还不很清楚、不很确定，有时甚至是很不确定。这就是还不很清楚、不很确定，有时甚至是很不确定。这就是在岩石工程中经常提及的不确定性问题，不确定性也是在岩石工程中经常提及的不确定性问题，不确定性也是在各类工程建设中岩石所共有的特点。在各类工程建设中岩石所共有的特点。 2、岩体工程中
12、不确定性的来源岩体工程中不确定性的来源 一般来说，工程中遇到以下三方面条件的变化要一般来说，工程中遇到以下三方面条件的变化要修改先前设计：其一是地质条件、岩体性状的变化；修改先前设计：其一是地质条件、岩体性状的变化；其二是施工条件的变化（包括器材供应、施工技术掌其二是施工条件的变化（包括器材供应、施工技术掌握的不均一、质量控制等人为因素）；其三是洪水、握的不均一、质量控制等人为因素）；其三是洪水、地震、气候等环境条件的异常变化。后两方面情况对地震、气候等环境条件的异常变化。后两方面情况对于除岩石工程外其他工程也是可能导致修改设计的因于除岩石工程外其他工程也是可能导致修改设计的因素，而对于岩石工
13、程来说，地质条件、岩体性状的变素，而对于岩石工程来说，地质条件、岩体性状的变化是导致修改设计的主要因素。也就是说，岩石工程化是导致修改设计的主要因素。也就是说，岩石工程中的不确定性，主要来源于地质条件、岩体性状的不中的不确定性，主要来源于地质条件、岩体性状的不确定性。确定性。 这是因为天然岩体在历经了复杂的成岩过程和后这是因为天然岩体在历经了复杂的成岩过程和后期亿万年构造运动的改造后，其性状和赋存条件千差期亿万年构造运动的改造后，其性状和赋存条件千差万别，可以说，每一处工程场址的岩体、不同工程部万别，可以说，每一处工程场址的岩体、不同工程部位的岩体都是不相同的。并且工程岩体一般都深埋地位的岩体
14、都是不相同的。并且工程岩体一般都深埋地下，其性状与裸露于表面的岩体有时差别很大，隐蔽下，其性状与裸露于表面的岩体有时差别很大，隐蔽性突出。相比之下，工程前期勘探工作量总有限，不性突出。相比之下，工程前期勘探工作量总有限，不可能将所有节理裂隙等地质特征和变异都揭露出来，可能将所有节理裂隙等地质特征和变异都揭露出来，一般只能通过坑槽、钻孔、平硐获得的局部资料，进一般只能通过坑槽、钻孔、平硐获得的局部资料，进行统计分析获得平均的和优势的分布概念。施工开挖行统计分析获得平均的和优势的分布概念。施工开挖后，揭露出没有预见到的意外现象（如某种地质缺陷）后，揭露出没有预见到的意外现象（如某种地质缺陷）是难以
15、避免的。在这种情况下，为研究天然岩体的力是难以避免的。在这种情况下，为研究天然岩体的力学性状而进行的试验、测试和计算分析也会遇到同样学性状而进行的试验、测试和计算分析也会遇到同样的问题，前期试验研究得到的力学参数、曲线、应力、的问题，前期试验研究得到的力学参数、曲线、应力、位移分布等也具有相应的不确定性。位移分布等也具有相应的不确定性。 例如，三峡工程从例如，三峡工程从20世纪世纪50年代开始，对大坝年代开始，对大坝基岩进行了十分详尽、数量巨大的地质勘探和试验基岩进行了十分详尽、数量巨大的地质勘探和试验研究工作，取得了丰富的资料，特别是对影响稳定研究工作，取得了丰富的资料，特别是对影响稳定的缓
16、倾角节理问题进行了专题研究。然而，开工后的缓倾角节理问题进行了专题研究。然而，开工后开挖揭露出的情况与原先分析的有很大差别，不得开挖揭露出的情况与原先分析的有很大差别，不得不在施工期间针对特殊地段补充进行了集中的地质不在施工期间针对特殊地段补充进行了集中的地质勘探工作和一系列专题研究，修改了设计。这也是勘探工作和一系列专题研究，修改了设计。这也是岩石工程中不确定性的突出事例。岩石工程中不确定性的突出事例。 3、不确定性给岩石工程带来的影响不确定性给岩石工程带来的影响 地质条件和岩体力学性状的这种不确定性，是岩石地质条件和岩体力学性状的这种不确定性，是岩石力学研究中的主要困难，试验研究成果（即使
17、是现场岩力学研究中的主要困难，试验研究成果（即使是现场岩体力学试验）代表的只是与试验点条件相似的天然岩体，体力学试验）代表的只是与试验点条件相似的天然岩体，通过大量试验可以得到该试验地段岩体力学性质的平均通过大量试验可以得到该试验地段岩体力学性质的平均概念和可能变化的范围，但仍然不能对较大范围工程岩概念和可能变化的范围，但仍然不能对较大范围工程岩体的力学性状给出确定的数值来。地质条件和岩体力学体的力学性状给出确定的数值来。地质条件和岩体力学性状的这种不确定性，也给岩石工程建设带来一系列消性状的这种不确定性，也给岩石工程建设带来一系列消极影响：一方面，施工开挖后如果没有及时揭露原先没极影响：一方
18、面，施工开挖后如果没有及时揭露原先没有发现的缺陷，就会给工程留下安全隐患，有时会引起有发现的缺陷，就会给工程留下安全隐患，有时会引起施工期岩体失稳，事后处理延误工期；另一方面，为了施工期岩体失稳，事后处理延误工期；另一方面，为了对付这种不确定性，设计中不得不采用偏于保守的参数对付这种不确定性，设计中不得不采用偏于保守的参数和条件、保留过大的安全裕度，不必要地增加工程量和和条件、保留过大的安全裕度，不必要地增加工程量和投资。投资。 这种地质条件上的不确定性，也给岩石力学这种地质条件上的不确定性，也给岩石力学研究带来了以下特点：其一，对天然岩体力学性研究带来了以下特点：其一，对天然岩体力学性状的认
19、识是随着地质条件不断揭露而逐渐深入的，状的认识是随着地质条件不断揭露而逐渐深入的，也就是说，对岩体的认识具有阶段性；其二，试也就是说，对岩体的认识具有阶段性；其二，试验研究可以获得岩体性状（力学参数、应力验研究可以获得岩体性状（力学参数、应力位位移分布、强度和承载能力等）的可能变化范围，移分布、强度和承载能力等）的可能变化范围，也可以力求减小这个变化范围，却总难以针对一也可以力求减小这个变化范围，却总难以针对一定规模的岩体给出十分准确的数据。定规模的岩体给出十分准确的数据。 4、减小岩石工程中不确定性的途径、减小岩石工程中不确定性的途径 为了减小岩石工程中的不确定性，工程前期的地质勘探为了减小
20、岩石工程中的不确定性，工程前期的地质勘探工作应尽量做细，岩石力学试验研究要更深入，设计中工作应尽量做细，岩石力学试验研究要更深入，设计中对岩体承载能力的利用要留有适当的余地和有备用方案。对岩体承载能力的利用要留有适当的余地和有备用方案。但是，最为有效的是施工中要根据临时发现的情况及时但是，最为有效的是施工中要根据临时发现的情况及时修改设计，也就是说，要进行动态设计。所谓动态设计，修改设计，也就是说，要进行动态设计。所谓动态设计，其实就是早年太沙基的其实就是早年太沙基的Design as you go的思想，即在施的思想，即在施工中不断补充和修改设计的思想。后来隧洞建设中产生工中不断补充和修改设
21、计的思想。后来隧洞建设中产生的新奥法的核心也就是要根据施工揭露的新情况不断调的新奥法的核心也就是要根据施工揭露的新情况不断调整、修改、优化设计。其实，这种做法应当不仅限于隧整、修改、优化设计。其实，这种做法应当不仅限于隧洞施工，对一切岩石工程（包括边坡、坝基）都是适用洞施工，对一切岩石工程（包括边坡、坝基）都是适用的。的。例如，三峡双线五级船闸高边坡工程的施工中就曾例如，三峡双线五级船闸高边坡工程的施工中就曾经历过这样的努力和实践。经历过这样的努力和实践。 动态设计中修改设计的依据是施工开挖中不断揭露动态设计中修改设计的依据是施工开挖中不断揭露出来新的岩石情况、开挖爆破的影响和参数、施工地质出
22、来新的岩石情况、开挖爆破的影响和参数、施工地质测绘和监测、试验资料。工作的要点是对于这些信息和测绘和监测、试验资料。工作的要点是对于这些信息和资料要及时综合、分析、反馈、调整，不及时就达不到资料要及时综合、分析、反馈、调整，不及时就达不到动态设计的目的。然而，实现动态设计最关键的问题是动态设计的目的。然而，实现动态设计最关键的问题是设计、地质、施工、监测、监理和业主等各方面要密切设计、地质、施工、监测、监理和业主等各方面要密切配合，而不能分家、相互牵制、防范。要建立一个各方配合，而不能分家、相互牵制、防范。要建立一个各方面（各环节）密切配合（而不是互相牵制）的体制。已面（各环节）密切配合（而不
23、是互相牵制）的体制。已故的国际岩石力学学会创始人之一故的国际岩石力学学会创始人之一L缪勒教授打过一缪勒教授打过一个比喻，形容在新奥法隧洞施工中有关各方之间的关系，个比喻，形容在新奥法隧洞施工中有关各方之间的关系，彼此应当十分默契、密切配合，合作得像一个优秀的篮彼此应当十分默契、密切配合，合作得像一个优秀的篮球队一样。球队一样。 5 地质勘探工作可减少不确定性地质勘探工作可减少不确定性 工程地质的主要任务是将天然岩体的情况查明。根工程地质的主要任务是将天然岩体的情况查明。根据现行设计规范要求，在一个坝址据现行设计规范要求，在一个坝址区内的岩体情况，只区内的岩体情况，只要是与工程建筑物有关的，都要
24、全面弄清楚，包括岩性、要是与工程建筑物有关的，都要全面弄清楚，包括岩性、岩石的组分、结构、岩体构造、断裂、风化、溶蚀、侵岩石的组分、结构、岩体构造、断裂、风化、溶蚀、侵蚀（剥蚀）等许多方面，并进而研究它们的成因、演变蚀（剥蚀）等许多方面，并进而研究它们的成因、演变历史、分布规律等。在可研报告阶段和初步设计阶段还历史、分布规律等。在可研报告阶段和初步设计阶段还要求说明岩土体物理力学性质、提出岩土物理力学性质要求说明岩土体物理力学性质、提出岩土物理力学性质参数，论述和评价工程岩体的稳定条件，提出加固、处参数，论述和评价工程岩体的稳定条件，提出加固、处理意见。显然，岩石力学的工作在这里是包含在工程地
25、理意见。显然，岩石力学的工作在这里是包含在工程地质任务中的。质任务中的。 在岩石力学已经成为独立学科和专业的今天，根据在岩石力学已经成为独立学科和专业的今天，根据以往大量工程实践经验，我们可以就工程地质与岩石以往大量工程实践经验，我们可以就工程地质与岩石力学的分工提出这样一个模式：凡是不需要通过物理力学的分工提出这样一个模式：凡是不需要通过物理力学性质试验研究就可以得到的有关岩石、岩体性质力学性质试验研究就可以得到的有关岩石、岩体性质的说明和描述，属于工程地质专业范围；反之，则归的说明和描述，属于工程地质专业范围；反之，则归于项目工程地质和岩石力学两方面都要做，例如关于于项目工程地质和岩石力学
26、两方面都要做，例如关于岩体节理裂隙的定量描述、工程岩体的分级、分区等，岩体节理裂隙的定量描述、工程岩体的分级、分区等，只是侧重点和使用的方法各有不同。利用弹性波穿过只是侧重点和使用的方法各有不同。利用弹性波穿过岩体时的反应来探测、研究岩体的物理力学性质，在岩体时的反应来探测、研究岩体的物理力学性质，在工程地质中属于物探工作，侧重于查明岩体情况，在工程地质中属于物探工作，侧重于查明岩体情况，在岩石力学中是研究岩体物理力学性质的一种方法。岩石力学中是研究岩体物理力学性质的一种方法。 重要的是，分工不能分家：一切岩石力学的试验研重要的是，分工不能分家：一切岩石力学的试验研究工作都必须和地质工作紧密联
27、系、结合，包含几重含究工作都必须和地质工作紧密联系、结合，包含几重含义：首先，岩石力学工作者必须对地质工作的成果义：首先，岩石力学工作者必须对地质工作的成果关于岩石、岩体的性质和状况的描述有详尽的了解；其关于岩石、岩体的性质和状况的描述有详尽的了解；其次，室内试验取样、现场试验选点都应当与地质人员结次，室内试验取样、现场试验选点都应当与地质人员结合进行，以便保证试验结果具有足够的代表性；试验结合进行，以便保证试验结果具有足够的代表性；试验结果分析、解释要紧密结合试点附近的地质条件进行（特果分析、解释要紧密结合试点附近的地质条件进行（特别是在试验结果出现异常时）；各种计算分析数学模型别是在试验结
28、果出现异常时）；各种计算分析数学模型的建立、本构关系和强度准则的选用、计算域（范围）的建立、本构关系和强度准则的选用、计算域（范围）的确定等都必须符合实际地质条件，应有地质人员参与。的确定等都必须符合实际地质条件，应有地质人员参与。对分析、计算结果的解释和应用也要在充分考虑地质背对分析、计算结果的解释和应用也要在充分考虑地质背景条件下进行。景条件下进行。 6 6 工程设计可防避不确定性工程设计可防避不确定性 如果将工程设计理解为工程建设的前期工作，那么如果将工程设计理解为工程建设的前期工作，那么工程地质勘查和岩石力学试验研究都是工程设计的一部工程地质勘查和岩石力学试验研究都是工程设计的一部分内
29、容，都是其中的一个重要环节。但对具体的设计工分内容，都是其中的一个重要环节。但对具体的设计工作而言，岩石力学研究是为工程建设服务的一项独立的作而言，岩石力学研究是为工程建设服务的一项独立的专业，各有分工不同。专业，各有分工不同。岩石力学为工程建设的服务不应岩石力学为工程建设的服务不应当是一种消极、被动的服务，而是一种积极的、主动的、当是一种消极、被动的服务，而是一种积极的、主动的、参与式的服务。也就是说，一方面它应当按设计规范的参与式的服务。也就是说，一方面它应当按设计规范的要求，向设计工作提供有关天然岩体性状的资料；另一要求，向设计工作提供有关天然岩体性状的资料；另一方面它还要将对工程岩体分
30、析研究的结果反馈给设计，方面它还要将对工程岩体分析研究的结果反馈给设计，提出优化设计的建议。提出优化设计的建议。 从岩石力学的角度看，水利水电的岩石工程设计的从岩石力学的角度看，水利水电的岩石工程设计的任务可以概括如下：根据工程地质勘探和岩石力学试验任务可以概括如下：根据工程地质勘探和岩石力学试验研究提供的关于天然岩体的地质条件和物理力学性质，研究提供的关于天然岩体的地质条件和物理力学性质，考虑水文、气象等其他方面的条件，按照本枢纽对各水考虑水文、气象等其他方面的条件，按照本枢纽对各水工建筑物功能的要求，确定岩石基础、地下洞室和岩石工建筑物功能的要求，确定岩石基础、地下洞室和岩石边坡的位置、尺
31、寸、加固处理措施、施工开挖方法和程边坡的位置、尺寸、加固处理措施、施工开挖方法和程序等。与此相应地，岩石力学试验研究的任务为：根据序等。与此相应地，岩石力学试验研究的任务为：根据水工布置的需要，通过现场和室内试验研究，提供关于水工布置的需要，通过现场和室内试验研究，提供关于天然岩体的物理力学性质的认识和资料（包括物理力学天然岩体的物理力学性质的认识和资料（包括物理力学性质参数、应力性质参数、应力应变关系曲线，本构关系、变形和强应变关系曲线，本构关系、变形和强度属性等），并按照工程设计选出的岩石工程方案，通度属性等），并按照工程设计选出的岩石工程方案，通过计算分析、模型试验或原型监测，阐明有关工
32、程岩体过计算分析、模型试验或原型监测，阐明有关工程岩体的力学性状（应力、应变分布、塑性区或破裂损伤区），的力学性状（应力、应变分布、塑性区或破裂损伤区），对其稳定性或失稳破坏形态做出评价。从岩石力学的角对其稳定性或失稳破坏形态做出评价。从岩石力学的角度提出优化设计方案、岩体加固处理的建议。度提出优化设计方案、岩体加固处理的建议。 1 1、第一个问题：水利工程中的岩质边坡、第一个问题：水利工程中的岩质边坡 水利水电工程中边坡的开挖与水库水位的升降都可能水利水电工程中边坡的开挖与水库水位的升降都可能导致边坡的失稳定。我国已建和在建的大型水利水电工程导致边坡的失稳定。我国已建和在建的大型水利水电工程
33、如三峡、二滩、李家峡、五强溪、隔河岩、小湾、天生桥如三峡、二滩、李家峡、五强溪、隔河岩、小湾、天生桥二级河龙滩等涉及的天然边坡高达二级河龙滩等涉及的天然边坡高达4001000m，工程边坡工程边坡高达高达200400m，垂直开挖坡高近垂直开挖坡高近100m。漫湾水电站、龙羊漫湾水电站、龙羊峡水电站、天生桥二级水电站、隔河岩水电站等都发生过峡水电站、天生桥二级水电站、隔河岩水电站等都发生过规模较大的边坡失稳，造成很大损失。龙滩水电站进口倾规模较大的边坡失稳，造成很大损失。龙滩水电站进口倾倒蠕变体约倒蠕变体约1300万万m3需加固治理。在三峡库区，蓄水以后需加固治理。在三峡库区，蓄水以后可对库区人民
34、生命财产造成较大危害的有可对库区人民生命财产造成较大危害的有1168处崩滑体，处崩滑体，需要避让或处理；有需要避让或处理；有744处崩滑体目前较稳定，需监测预警；处崩滑体目前较稳定，需监测预警；有有578处相对稳定暂不处理。处相对稳定暂不处理。 2 2、第二个问题：岩质边坡稳定性研究、第二个问题：岩质边坡稳定性研究 （1 1）边坡稳定性分类。在中国水利水电科学院的组织下，）边坡稳定性分类。在中国水利水电科学院的组织下，有关设计院配合，对于全国有关设计院配合，对于全国117个水利水电工程中的典型滑个水利水电工程中的典型滑坡和变形边坡进行了调查，总结了边坡失稳在各类岩体结构坡和变形边坡进行了调查，
35、总结了边坡失稳在各类岩体结构中所占的比例：其中块体结构占中所占的比例：其中块体结构占14.08%，层状同向结构占，层状同向结构占19.72%，层状反向结构占，层状反向结构占15.49%，层状斜向结构占，层状斜向结构占14.08%，碎裂和散体结构占碎裂和散体结构占36.63。在七种失稳类型中崩塌占。在七种失稳类型中崩塌占7.04，滑动占滑动占73.24，倾倒占，倾倒占5.63，溃屈占，溃屈占2.82，拉裂占，拉裂占4.23，复合占，复合占7.04。调查表明，引起变形和失稳的因素十分。调查表明，引起变形和失稳的因素十分复杂。巨型和大中型滑坡主要以各种水的作用为主；中小型复杂。巨型和大中型滑坡主要以
36、各种水的作用为主；中小型楔体滑动、拉裂及大型崩塌则以人类工程活动为主。楔体滑动、拉裂及大型崩塌则以人类工程活动为主。 陈祖煜等人利用调查登录的资料对于陈祖煜等人利用调查登录的资料对于RMRSMR分分类系统进行了补充修正，计入了坡高及结构面条件对边坡类系统进行了补充修正，计入了坡高及结构面条件对边坡稳定的影响。经理论分析和工程验证，提出了稳定的影响。经理论分析和工程验证，提出了CSMR（Chinese System for SMR）分类体系。根据这一分类体分类体系。根据这一分类体系，边坡按其稳定性被分为五类：系，边坡按其稳定性被分为五类：类稳定，类稳定，81100分；分；类稳定，类稳定，6180
37、分；分；类局部稳定类局部稳定4160分；分；类不稳类不稳2140分；分；类很不稳定，类很不稳定，020分。分。 （2 2）影响边坡失稳的因素。影响边坡失稳的因素主要）影响边坡失稳的因素。影响边坡失稳的因素主要有：地形切割、岩性、构造、水和边坡开挖的综合作用。有：地形切割、岩性、构造、水和边坡开挖的综合作用。经验表明，谷坡强风化带、强卸荷带、甚至弱风化带的经验表明，谷坡强风化带、强卸荷带、甚至弱风化带的上部经常是边坡失稳的底界，这些部位的岩体结构完整上部经常是边坡失稳的底界，这些部位的岩体结构完整性差，结构面大部分松弛、泥化或充填次生夹泥，在爆性差，结构面大部分松弛、泥化或充填次生夹泥，在爆破开
38、挖、施工用水或者降雨情况，极易失稳，地下水产破开挖、施工用水或者降雨情况，极易失稳，地下水产生的渗透力对于边坡影响极大。因此，施工期降低地下生的渗透力对于边坡影响极大。因此，施工期降低地下水位，控制爆破的药量，注意边坡自上而下的边开挖、水位，控制爆破的药量，注意边坡自上而下的边开挖、边支护加固，边监测变形，是防止失稳的有效措施。边支护加固，边监测变形，是防止失稳的有效措施。 （3）边坡的稳定性研究及稳定性分析。水利水电工程中）边坡的稳定性研究及稳定性分析。水利水电工程中的边坡研究内容可以归纳为监测、理论分析、数值计算和模的边坡研究内容可以归纳为监测、理论分析、数值计算和模拟试验几种。拟试验几种
39、。 A) 监测方面：用红外线进行大范围的普查；用综合探井监测方面：用红外线进行大范围的普查；用综合探井、CT层析成像、定向取芯和平硐探测结构面或滑动面；进层析成像、定向取芯和平硐探测结构面或滑动面；进行地应力的测试，了解高陡谷坡的应力场；进行边坡表面、行地应力的测试，了解高陡谷坡的应力场；进行边坡表面、深部变形和地下水的监测；用测线法、统计法对节理类型进深部变形和地下水的监测；用测线法、统计法对节理类型进行调查统计，用蒙特卡罗法模拟岩体节理网络，确定岩体节行调查统计，用蒙特卡罗法模拟岩体节理网络，确定岩体节理密度与连通率。理密度与连通率。 B) ) 理论与数值分析方面：用地质力学模型研究边理论
40、与数值分析方面：用地质力学模型研究边坡破坏机制，用评价不同破坏机制的地质模式，评价边坡破坏机制，用评价不同破坏机制的地质模式，评价边坡演变阶段和发展趋势；用组合梁板理论研究倾倒蠕变坡演变阶段和发展趋势；用组合梁板理论研究倾倒蠕变的机理；使用分块推力法与萨尔玛法、极限平衡理论和的机理；使用分块推力法与萨尔玛法、极限平衡理论和块体理论进行稳定计算；用数值计算模拟分析边坡应力块体理论进行稳定计算；用数值计算模拟分析边坡应力变形。在边坡稳定分析方面，可以根据岩体的整体性和变形。在边坡稳定分析方面，可以根据岩体的整体性和结构特点进行不同的稳定分析。对于全风化岩体及碎散、结构特点进行不同的稳定分析。对于全
41、风化岩体及碎散、破裂结构岩体，可以与土质边坡一样采用自动搜索方法破裂结构岩体，可以与土质边坡一样采用自动搜索方法确定滑裂面及安全系数；对于确定滑裂面及安全系数；对于、级结构面发育的岩级结构面发育的岩质边坡，根据节理与裂隙统计资料，结合地质分析确定质边坡，根据节理与裂隙统计资料，结合地质分析确定或者基本确定滑动面的位置；对于层状结构和已知控制或者基本确定滑动面的位置；对于层状结构和已知控制性的不利结构面的组合块，按实际块体验算其稳定性。性的不利结构面的组合块，按实际块体验算其稳定性。 在各种稳定分析中，以极限平衡理论和方法为基础，在各种稳定分析中，以极限平衡理论和方法为基础，极限平衡的计算方法有
42、下限解法和上限解法。下限解包极限平衡的计算方法有下限解法和上限解法。下限解包括：适用于圆弧滑动面的瑞典圆弧法和简化毕肖甫法；括：适用于圆弧滑动面的瑞典圆弧法和简化毕肖甫法；适用于任意滑动面的简布法和摩根斯坦普瑞斯法；传适用于任意滑动面的简布法和摩根斯坦普瑞斯法；传递系数法等。上限解有：萨尔玛法、潘家铮极限分块平递系数法等。上限解有：萨尔玛法、潘家铮极限分块平衡法，能量法。对于可能发生三维楔体破坏的岩质边坡，衡法，能量法。对于可能发生三维楔体破坏的岩质边坡，采用楔形体分析计算，与稳定分析一起，通常也配合进采用楔形体分析计算，与稳定分析一起，通常也配合进行应力变形的数值计算。模型不一定越复杂越好，
43、重要行应力变形的数值计算。模型不一定越复杂越好，重要的是其对于计算问题的针对性和选择参数的合理性。的是其对于计算问题的针对性和选择参数的合理性。 C) 模型试验方法：用离心机模拟边坡，研究其破坏模型试验方法：用离心机模拟边坡，研究其破坏机理；用涌浪模型试验研究滑坡滑速与涌浪高度相关关机理；用涌浪模型试验研究滑坡滑速与涌浪高度相关关系。系。 3 3、第三个问题：岩体的力学参数选取、第三个问题：岩体的力学参数选取 岩体的物理力学参数的选取直接关系到水工建筑物的岩体的物理力学参数的选取直接关系到水工建筑物的安危和工程量的大小。由于岩体的破坏主要是剪切破坏，安危和工程量的大小。由于岩体的破坏主要是剪切
44、破坏，其抗剪强度指标是关键的参数。与土的强度指标不同，岩其抗剪强度指标是关键的参数。与土的强度指标不同，岩体的强度指标无法用室内试验直接测取。一般岩体的原位体的强度指标无法用室内试验直接测取。一般岩体的原位强度指标必须从地质岩性、岩块试验、表面的特征来合理强度指标必须从地质岩性、岩块试验、表面的特征来合理估算。估算。Hoek和和Brown对此进行了广泛地研究，他们使用理对此进行了广泛地研究，他们使用理论分析、模型试验和实测数据，提出节理化岩体的经验破论分析、模型试验和实测数据，提出节理化岩体的经验破坏准则。设计应用中表明它对于松动的岩体实用性好，对坏准则。设计应用中表明它对于松动的岩体实用性好
45、，对于紧密镶嵌的未扰动岩体则估计的强度偏低。目前，我国于紧密镶嵌的未扰动岩体则估计的强度偏低。目前，我国的水利行业对岩体的力学参数通常采用强度折减法。我国的水利行业对岩体的力学参数通常采用强度折减法。我国的的GB5021894工程岩土分级标准和水利工程边坡设工程岩土分级标准和水利工程边坡设计规范都规定了岩体力学指标的估算方法。目前现行的岩计规范都规定了岩体力学指标的估算方法。目前现行的岩体力学指标估算方法主要有下列几种：体力学指标估算方法主要有下列几种： 1）工程地质类比法；）工程地质类比法；2）HoekBrown判据；判据；3）正分析与反分析；）正分析与反分析；4）试验强度折减法；）试验强度
46、折减法；5）非均质岩体综合抗剪强度。）非均质岩体综合抗剪强度。 岩体中软弱结构面力学参数可以按成因分为原生型、岩体中软弱结构面力学参数可以按成因分为原生型、次生充填型和构造综合型，以构造综合型居多。以颗粒组次生充填型和构造综合型，以构造综合型居多。以颗粒组成为主要因素将软弱结构面分为全泥、泥夹岩屑、岩屑夹成为主要因素将软弱结构面分为全泥、泥夹岩屑、岩屑夹泥和岩屑岩块四种：对于无充填的刚性结构面可分为未胶泥和岩屑岩块四种：对于无充填的刚性结构面可分为未胶结和胶结两种。在现场大型原位抗剪试验的基础上，按此结和胶结两种。在现场大型原位抗剪试验的基础上，按此分类国内水利水电工程中的软弱层抗剪强度指标试
47、验值统分类国内水利水电工程中的软弱层抗剪强度指标试验值统计如下表所示。计如下表所示。 1、环境岩土工程、环境岩土工程 国外发展的历史表明，当人均的国外发展的历史表明，当人均的GDP达到达到70008000美元美元以后，环境的污染将被全面治理，总体的环境将会优化，环以后，环境的污染将被全面治理，总体的环境将会优化，环境会走向好转。以垃圾处理为例，美国每年花在垃圾填埋的境会走向好转。以垃圾处理为例，美国每年花在垃圾填埋的费用高达几百亿美元。我国目前不可能达到同样的处理标准，费用高达几百亿美元。我国目前不可能达到同样的处理标准，但是应尽量减少污染，研究符合我国国情的处理方式。是我但是应尽量减少污染，
48、研究符合我国国情的处理方式。是我国岩土工作者的责任。各种天然的地质灾害及工程建设引发国岩土工作者的责任。各种天然的地质灾害及工程建设引发的环境问题受到关注，在高边坡的治理、基础抗震、河道整的环境问题受到关注，在高边坡的治理、基础抗震、河道整治等诸方面都取得了经验和成绩。例如对于乌江渡、鲁布革治等诸方面都取得了经验和成绩。例如对于乌江渡、鲁布革的水库库区滑坡的治理；三峡船闸的高边坡治理；天生桥和的水库库区滑坡的治理；三峡船闸的高边坡治理；天生桥和漫湾开挖引起的滑坡的处理、李家峡泄水道滑坡治理等。我漫湾开挖引起的滑坡的处理、李家峡泄水道滑坡治理等。我国的固体废弃物无害化处理方面，尽管与先进国家相比
49、还有国的固体废弃物无害化处理方面，尽管与先进国家相比还有较大差距，但也有了进展。杭州、深圳、北京、上海、苏州、较大差距，但也有了进展。杭州、深圳、北京、上海、苏州、天津、长沙、贵阳、昆明等城市都有垃圾填埋的设施。天津、长沙、贵阳、昆明等城市都有垃圾填埋的设施。 岩土工程人员已经开始着手在这方面的工作，开展了岩土工程人员已经开始着手在这方面的工作，开展了有关研究，但这方面的工作还处于起步阶段。岩土灾害的有关研究，但这方面的工作还处于起步阶段。岩土灾害的治理还只限于与工程直接有关的部分，固体废弃物处理一治理还只限于与工程直接有关的部分，固体废弃物处理一般也限于大城市。般也限于大城市。 环境岩土工程
50、学是岩土工程学与环境科学相互整合的环境岩土工程学是岩土工程学与环境科学相互整合的一门科学，举凡与环境有关的岩土工程问题都是环境岩土一门科学，举凡与环境有关的岩土工程问题都是环境岩土工程学所讨论的范畴，其目的在于使工程建设和自然环境工程学所讨论的范畴，其目的在于使工程建设和自然环境得到平衡，以达到可持续发展。环境岩土工程主要包含地得到平衡，以达到可持续发展。环境岩土工程主要包含地质灾害与卫生工程，环境岩土工程与地下水的污染有直接质灾害与卫生工程，环境岩土工程与地下水的污染有直接关系，是水利科学中不容忽视的一个重要方面。由于水资关系，是水利科学中不容忽视的一个重要方面。由于水资源利用的形势日益严峻
