《边坡工程》系统介绍了边坡工程的概念、稳定性分析方法、工程处治措施及其设计计算方法、稳定性监测等内容,全书分为10章,包括边坡工程与地质灾害、边坡稳定性影响因素、边坡工程设计与分析方法、边坡稳定性极限平衡条分法、结构面控制型边坡稳定性分析方法、边坡稳定性分析图解法、边坡稳定性数值分析方法、岩土体力学参数确定、边坡防护与加固、边坡工程稳定性监测技术等。
《边坡工程》可作为土木工程、矿业工程、水利工程、交通运输工程、地质工程等专业的本科生和研究生教材,也可供高等学校、科研院所及工程设计、施工单位的技术人员参考。
边坡是岩土体在自然重力作用下或人为作用下形成的具有一定倾斜度的临空面,是人类工程活动最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。边坡工程作为岩土工程的重要分支,广泛应用于土木、采矿、水电、公路、铁路和建筑等工程项目。
随着我国国民经济的快速发展,公路、铁路、露天矿山、大坝、排土场、尾矿库等岩土边坡工程数量急剧增加,边坡失稳事故时有发生。近年来,随着大规模工程建设的陆续上马,我国边坡失稳灾害的规模和频度呈逐年增强的态势,仅单项工程处理费用超过千万元的案例就达数十起。作为全球三大地质灾害(地震、洪水、崩塌滑坡泥石流)之一的边坡灾害,正严重危及人类的财产和生命安全。因此,对边坡工程的正确认识、合理设计和有效处治,将边坡失稳造成的灾害降低到最低限度,是岩土工程学者和工程设计人员必须面对的工程问题。
边坡工程是一门应用性和实践性很强的工程学科。本书作者长期从事边坡工程的科研与教学工作,了解该领域近年来的新进展,对该领域的基本理论知识基础扎实。本书以各种类型的边坡为研究对象,以边坡稳定性分析与评价为目标,结合国家及行业现行标准规范的要求,对边坡工程基础知识进行了全面总结,对各类边坡稳定性分析方法的假定、计算推导过程、适用范围等内容进行了系统阐述,并对常用边坡处治措施的作用机理、适用范围及设计过程等内容做了详细叙述。作者通过对边坡工程相关知识全面系统总结和概括,并经多位具有丰富科研教学经验和现场工程实践的教授及专家的审阅指导,几易其稿,终成此书。
在编写过程中,遵循科学、规范、拓展的原则,力求适应教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的要求,遵循加强学生的素质教育和基础理论知识教育的宗旨,调整知识结构,拓宽知识面,力求实现培养高质量的智能型、复合型人才的目的。编写过程中,力求贯彻以下四项原则:
(1)实时性:随着现代科技水平的不断提高与发展,与边坡工程相关的学科也在不断进步,传统边坡工程书籍或教材已难以适应当前边坡工程的发展现状。因此,作者在查阅和收集大量文献资料的基础上,将近年来边坡工程领域的新进展、新技术、新规范和新软件的相关内容编入书中,以期读者在阅读本书时能够获得先进的理论知识和工程实践经验。其中,在岩体力学参数的确定过程中,首次引入了对等效岩体技术的介绍。该技术以颗粒流理论为基础,以PFC软件为工具,采用颗粒体模型和光滑节理模型分别表征岩体中的岩块和节理,构建与现场岩体结构几何、力学效应等效的数值模型,是近几年边坡工程和岩土工程领域最新发展的数值试验方法。
(2)完整性:结合作者在北京科技大学讲授“边坡工程”课程所用的历届讲义,总结教学实践中存在的问题和不足,充分吸收其他边坡工程教材的长处,对边坡工程相关知识做了全面系统地总结,从边坡的基本概念、基本理论出发,进而介绍边坡稳定性的影响因素、计算方法、处治措施和工程效果监测等内容,为读者全面展示关键知识点。内容阐述详尽具体,展示方法循序渐进,力求保持知识框架的系统性与完整性。
(3)实践性:边坡工程相关知识的学习与研究,不仅要做到覆盖全面,更要做到重点突出,尤其要突出实践性。本教材编写过程中,作者结合多年从事边坡工程研究的实践经验与成果,将理论与工程案例、国家规范等紧密结合,通过引入最新的规范标准和典型例题,力求做到学以致用,使读者不仅对边坡工程相关领域的知识有全面、扎实的理解和掌握,而且能够从国家、行业规范的角度提高分析问题、解决问题的能力,并初步具备边坡工程处治的设计技能。
(4)实用性:内容编排简明扼要、便于自学,突出教学基本要求所规定的内容,强调基本理论(基本概念、基本公式、基本解法)的阐述,便于读者集中精力学习边坡工程的基本知识;同时,做到突出重点,结合例题阐述具体求解过程,分化和讲解学习难点,并强化边坡稳定性分析软件的使用,且每章安排了学习提示、习题等内容,便于读者抓住重点、理解难点。
本书由吴顺川任主编,金爱兵、刘洋任副主编,各章节编写分工为:第1-3章由金爱兵编写,第4~7章、第8章第2节、第9~10章由吴顺川编写,第8章第1节由刘洋编写;全书由吴顺川统稿。