《石窟岩體結構穩定性分析評價系統研究》結合石窟表層岩體的環境特徵，建立了單重介質有限元模型，包括單重介質的熱-水-力的耦合模型，建立雙重孔隙裂隙介質熱-水-應力耦合模型，並推導建立了應力平衡、水連續性及能量守恆三大控制方程，全耦合求解。熱力耦合數值模擬包括溫度梯度熱力耦合模擬、岩石材料的非均質性溫度應力模擬等。採用熱-水-力多場耦合分析方法對表層岩體風化破壞機理進行了定性和定量的分析評估。
基本介紹
- 中文名：填寫人物中文名或其中文譯石窟岩體結構穩定性分析評價系統研究名
- 外文名：Systematic Studies on the Stability of Rock Caves
- 作者：王金華 嚴紹軍
- 出版日期：2013年12月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7562532354
- 出版社：中國地質大學出版社有限責任公司
- 頁數：224頁
- 開本：16
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
王金華、嚴紹軍、任偉中、方雲編著的《石窟岩體結構穩定性分析評價系統研究》為國家科技支撐項目科研成果，其主要內容以雲岡石窟為例，介紹了雲岡及全國重點砂岩石窟岩性結構條件、不穩定病害類型和加固工程效果調查評估，建立了砂岩石窟的地質模型和石窟岩體穩定性分析數值仿真模型，提出了石窟穩定性評估體系和評估標準，建立雲岡石窟重點區域岩體穩定性監測系統，對雲岡石窟岩體穩定性做出分析評估。本專著的特點為系統提出了石窟評價的方法和評估標準，對我國的石窟加固工程設計提供了理論基礎和科學依據，可在全行業推廣套用。
圖書目錄
第1章 石窟寺及其穩定性問題
1.1 中國石窟及主要病害問題
1.1.1 敦煌石窟
1.1.2 龍門石窟
1.1.3 大足石刻
1.1.4 樂山大佛
1.1.5 中國石窟穩定性問題
1.2 研究對象
1.2.1 石窟危岩體
1.2.2 風化岩石與危岩體
1.3 石窟岩體穩定性問題的類型
1.3.1 崖壁岩體穩定性問題
1.3.2 局部岩體穩定性問題
1.3.3 石窟頂板岩體穩定性問題
1.3.4 廊柱岩體穩定性問題
1.4 研究意義
1. 5國內外研究現狀
1.5.1 危岩體研究共性
1.5.2 石窟危岩體穩定性特性研究
1.6 主要研究內容與技術路線
第2章 雲岡石窟與雲岡石窟保護
2.1 世界文化遺產——雲岡石窟
2.1.1 雲岡石窟簡介
2.1.2 雲岡石窟的氣候與環境條件
2.2 雲岡石窟穩定性問題及治理
2.2.1 20世紀50年代前的歷史維修
2.2.2 1949年以來雲岡石窟的保護維修
第3章 雲岡石窟地質環境條件
3.1 區域地質背景
3.2 雲岡石窟區的地質構造
3.3 雲岡石窟區的地層條件
3.3.1 雲岡地區侏羅系砂岩
3.3.2 雲岡石窟砂岩岩性特徵
3.3.3 雲岡石窟砂岩沉積構造特徵
3.4 雲岡石窟摩崖微觀地貌特徵
3.5 石窟地層與石窟穩定性
第4章 雲岡石窟砂岩特性研究
4.1 微觀結構及組分研究
4.1.1 砂岩微觀結構及成分組成研究
4.1.2 風化岩樣的X射線衍射物相分析
4.2 物理力學性質研究
4.2.1 密度及孔隙率
4.2.2 變形及抗壓強度
4.3 水理性質研究
4.3.1 吸水率
4.3.2 滲透係數
4.3.3 膨脹係數
4.3.4 岩石抗凍性
4.4 熱學性質研究
4.4.1 導熱係數
4.4.2 比熱
4.4.3 線膨脹係數
4.5 岩石的蠕變特性研究
4.6 小結
第5章 雲岡石窟結構面與危岩體
5.1 石窟崖壁表面裂隙的分布規律
5.2 石窟內部裂隙分布規律
5.3 雲岡石窟裂隙網路模型
5.3.1 原理與方法
5.3.2 結果分析
5.4 崖壁危岩體的分布規律研究
5.5 小結
第6章 砂岩劣化影響因素研究
6.1 酸對雲岡石窟砂岩的破壞
6.1.1 試驗方案
6.1.2 試驗結果分析
6.1.3 酸對岩石的破壞分析
6.2 可溶鹽對雲岡石窟砂岩的劣化
6.2.1 可溶鹽的發育現狀及其對雲岡石窟文物的破壞
6.2.2 試驗方案
6.2.3 試驗結果分析
6.2.4 可溶鹽破壞試驗結論
6.3 凍融循環劣化試驗
6.3.1 試驗方法
6.3.2 凍融試驗成果分析
6.3.3 溫度劣化機理與結論
6.4 乾濕循環試驗
6.5 小結
第7章 環境影響因素的監測與分析
7.1 雲岡石窟監測工作布置
7.1.1 龍王溝危岩體的變形與裂隙水壓力監測
7.1.2 第3窟小型危岩體的張拉、傾斜及溫度監測
7.1.3 山體穩定性多點位移計布設
7.1.4 石窟西側崖壁表層溫度場監測
7.2 儀器選型與數據傳輸系統
7.3 危岩體監測結果分析
7.3.1 龍王溝1#危岩體的監測結果分析
7.3.2 小型片狀危岩體的變形監測結果分析
7.3.3 第3窟小型危岩體變形破壞監測結果分析
7.4 多點位移計變形曲線
7.5 雲岡石窟淺層溫度場監測分析
7.5.1 岩體表面溫度及環境溫度對比分析
7.5.2 岩體鑽孔溫度隨深度變化規律分析
7.5.3 岩體鑽孔各深度的溫度梯度變化規律分析
7.5.4 不同時間段的溫度比較及破壞模式分析
7.6 小結
第8章 雲岡石窟崖壁小型開裂體發育特徵及評估
8.1 調查對象及調查方案
8.2 紅外熱成像對雲岡石窟危岩體的識別效果分析
8.2.1 紅外熱成像套用基礎
8.2.2 雲岡石窟岩體熱成像某一時刻溫度場分析
8.2.3 紅外熱成像溫度變化過程及危岩體識別研究
8.3 第11～13窟摩崖危岩體的調查評價分析
8.4 摩崖危岩體穩定性計算
8.4.1 滑塌式危岩穩定性計算方法
8.4.2 傾倒式危岩穩定性計算方法
8.4.3 墜落式危岩穩定性計算方法
8.4.4 摩崖危岩體穩定性計算結果
8.5 小結
第9章 石窟摩崖危岩體多層次評價系統
9.1 穩定性及其變化規律
9.2 評估因子分析
9.2.1 危岩體的位置高度
9.2.2 危岩體的體積
9.2.3 危岩體與文物本體的關係
9.3 評估權重設定
9.4 評價結果分析
9.5 小結
第10章 雲岡石窟頂板穩定性問題
10.1 頂板梁折式危岩穩定性計算方法
10.2 第3窟頂板穩定性分析
10.3 第11窟頂板穩定性分析
10.4 小結
第11章 雲岡石窟整體穩定性數值分析
11.1 整體穩定性三維分析理論與方法
11.1.1 數值分析塑性理論的增量形式
11.1.2 彈性各向同性體
11.1.3 彈塑性岩體本構模型
11.1.4 基於強度折減法的穩定性分析
11.1.5 三維模型的建立
11.2 雲岡第9窟、第10窟穩定性三維數值模擬分析
11.2.1 幾何模型的建立與邊界條件
11.2.2 計算參數確定
11.2.3 整體位移分析
11.2.4 整體應力分析
11.2.5 剖面的位移和應力分析
11.2.6 廊柱的位移和應力分析
11.2.7 強度折減法計算石窟的穩定性
11.3 第3窟穩定性分析
11.3.1 模型的建立與邊界條件
11.3.2 整體位移分析
11.3.3 整體應力分析
11.3.4 洞窟外崖壁面的塑性區分布
11.3.5 剖面的應力、位移及破壞分析
11.4 結論
第12章 雲岡石窟第9窟、第10窟廊柱地震動力學分析
12.1 模型動力參數選取
12.1.1 地震波的選取
12.1.2 動力阻尼設定
12.1.3 動力邊界設定
12.2 小震動力回響
12.2.1 應力分析
12.2.2 位移回響
12.2.3 速度回響
12.2.4 加速度回響
12.3 中震動力回響
12.3.1 應力分析
12.3.2 位移回響
12.3.3 速度回響
12.3.4 加速度回響
12.4 大震動力回響
12.4.1 應力分析
12.4.2 位移回響
12.4.3 速度回響
12.4.4 加速度回響
12.5 三種工況下動力回響對比
第13章 雲岡石窟廊柱及崖壁T-M多場耦合分析
13.1 熱一水一力三場耦合模擬基本理論
13.1.1 單重介質熱-水-力耦合控制方程
13.1.2 有限元格式
13.2 廊柱多場耦合分析
13.2.1 有限元模型的建立
13.2.2 廊柱計算結果分析
13.3 典型崖壁多場耦合分析
13.3.1 有限元模型建立
13.3.2 計算結果分析
13.4 小結
第14章 結論
主要參考文獻
附圖
1.1 中國石窟及主要病害問題
1.1.1 敦煌石窟
1.1.2 龍門石窟
1.1.3 大足石刻
1.1.4 樂山大佛
1.1.5 中國石窟穩定性問題
1.2 研究對象
1.2.1 石窟危岩體
1.2.2 風化岩石與危岩體
1.3 石窟岩體穩定性問題的類型
1.3.1 崖壁岩體穩定性問題
1.3.2 局部岩體穩定性問題
1.3.3 石窟頂板岩體穩定性問題
1.3.4 廊柱岩體穩定性問題
1.4 研究意義
1. 5國內外研究現狀
1.5.1 危岩體研究共性
1.5.2 石窟危岩體穩定性特性研究
1.6 主要研究內容與技術路線
第2章 雲岡石窟與雲岡石窟保護
2.1 世界文化遺產——雲岡石窟
2.1.1 雲岡石窟簡介
2.1.2 雲岡石窟的氣候與環境條件
2.2 雲岡石窟穩定性問題及治理
2.2.1 20世紀50年代前的歷史維修
2.2.2 1949年以來雲岡石窟的保護維修
第3章 雲岡石窟地質環境條件
3.1 區域地質背景
3.2 雲岡石窟區的地質構造
3.3 雲岡石窟區的地層條件
3.3.1 雲岡地區侏羅系砂岩
3.3.2 雲岡石窟砂岩岩性特徵
3.3.3 雲岡石窟砂岩沉積構造特徵
3.4 雲岡石窟摩崖微觀地貌特徵
3.5 石窟地層與石窟穩定性
第4章 雲岡石窟砂岩特性研究
4.1 微觀結構及組分研究
4.1.1 砂岩微觀結構及成分組成研究
4.1.2 風化岩樣的X射線衍射物相分析
4.2 物理力學性質研究
4.2.1 密度及孔隙率
4.2.2 變形及抗壓強度
4.3 水理性質研究
4.3.1 吸水率
4.3.2 滲透係數
4.3.3 膨脹係數
4.3.4 岩石抗凍性
4.4 熱學性質研究
4.4.1 導熱係數
4.4.2 比熱
4.4.3 線膨脹係數
4.5 岩石的蠕變特性研究
4.6 小結
第5章 雲岡石窟結構面與危岩體
5.1 石窟崖壁表面裂隙的分布規律
5.2 石窟內部裂隙分布規律
5.3 雲岡石窟裂隙網路模型
5.3.1 原理與方法
5.3.2 結果分析
5.4 崖壁危岩體的分布規律研究
5.5 小結
第6章 砂岩劣化影響因素研究
6.1 酸對雲岡石窟砂岩的破壞
6.1.1 試驗方案
6.1.2 試驗結果分析
6.1.3 酸對岩石的破壞分析
6.2 可溶鹽對雲岡石窟砂岩的劣化
6.2.1 可溶鹽的發育現狀及其對雲岡石窟文物的破壞
6.2.2 試驗方案
6.2.3 試驗結果分析
6.2.4 可溶鹽破壞試驗結論
6.3 凍融循環劣化試驗
6.3.1 試驗方法
6.3.2 凍融試驗成果分析
6.3.3 溫度劣化機理與結論
6.4 乾濕循環試驗
6.5 小結
第7章 環境影響因素的監測與分析
7.1 雲岡石窟監測工作布置
7.1.1 龍王溝危岩體的變形與裂隙水壓力監測
7.1.2 第3窟小型危岩體的張拉、傾斜及溫度監測
7.1.3 山體穩定性多點位移計布設
7.1.4 石窟西側崖壁表層溫度場監測
7.2 儀器選型與數據傳輸系統
7.3 危岩體監測結果分析
7.3.1 龍王溝1#危岩體的監測結果分析
7.3.2 小型片狀危岩體的變形監測結果分析
7.3.3 第3窟小型危岩體變形破壞監測結果分析
7.4 多點位移計變形曲線
7.5 雲岡石窟淺層溫度場監測分析
7.5.1 岩體表面溫度及環境溫度對比分析
7.5.2 岩體鑽孔溫度隨深度變化規律分析
7.5.3 岩體鑽孔各深度的溫度梯度變化規律分析
7.5.4 不同時間段的溫度比較及破壞模式分析
7.6 小結
第8章 雲岡石窟崖壁小型開裂體發育特徵及評估
8.1 調查對象及調查方案
8.2 紅外熱成像對雲岡石窟危岩體的識別效果分析
8.2.1 紅外熱成像套用基礎
8.2.2 雲岡石窟岩體熱成像某一時刻溫度場分析
8.2.3 紅外熱成像溫度變化過程及危岩體識別研究
8.3 第11～13窟摩崖危岩體的調查評價分析
8.4 摩崖危岩體穩定性計算
8.4.1 滑塌式危岩穩定性計算方法
8.4.2 傾倒式危岩穩定性計算方法
8.4.3 墜落式危岩穩定性計算方法
8.4.4 摩崖危岩體穩定性計算結果
8.5 小結
第9章 石窟摩崖危岩體多層次評價系統
9.1 穩定性及其變化規律
9.2 評估因子分析
9.2.1 危岩體的位置高度
9.2.2 危岩體的體積
9.2.3 危岩體與文物本體的關係
9.3 評估權重設定
9.4 評價結果分析
9.5 小結
第10章 雲岡石窟頂板穩定性問題
10.1 頂板梁折式危岩穩定性計算方法
10.2 第3窟頂板穩定性分析
10.3 第11窟頂板穩定性分析
10.4 小結
第11章 雲岡石窟整體穩定性數值分析
11.1 整體穩定性三維分析理論與方法
11.1.1 數值分析塑性理論的增量形式
11.1.2 彈性各向同性體
11.1.3 彈塑性岩體本構模型
11.1.4 基於強度折減法的穩定性分析
11.1.5 三維模型的建立
11.2 雲岡第9窟、第10窟穩定性三維數值模擬分析
11.2.1 幾何模型的建立與邊界條件
11.2.2 計算參數確定
11.2.3 整體位移分析
11.2.4 整體應力分析
11.2.5 剖面的位移和應力分析
11.2.6 廊柱的位移和應力分析
11.2.7 強度折減法計算石窟的穩定性
11.3 第3窟穩定性分析
11.3.1 模型的建立與邊界條件
11.3.2 整體位移分析
11.3.3 整體應力分析
11.3.4 洞窟外崖壁面的塑性區分布
11.3.5 剖面的應力、位移及破壞分析
11.4 結論
第12章 雲岡石窟第9窟、第10窟廊柱地震動力學分析
12.1 模型動力參數選取
12.1.1 地震波的選取
12.1.2 動力阻尼設定
12.1.3 動力邊界設定
12.2 小震動力回響
12.2.1 應力分析
12.2.2 位移回響
12.2.3 速度回響
12.2.4 加速度回響
12.3 中震動力回響
12.3.1 應力分析
12.3.2 位移回響
12.3.3 速度回響
12.3.4 加速度回響
12.4 大震動力回響
12.4.1 應力分析
12.4.2 位移回響
12.4.3 速度回響
12.4.4 加速度回響
12.5 三種工況下動力回響對比
第13章 雲岡石窟廊柱及崖壁T-M多場耦合分析
13.1 熱一水一力三場耦合模擬基本理論
13.1.1 單重介質熱-水-力耦合控制方程
13.1.2 有限元格式
13.2 廊柱多場耦合分析
13.2.1 有限元模型的建立
13.2.2 廊柱計算結果分析
13.3 典型崖壁多場耦合分析
13.3.1 有限元模型建立
13.3.2 計算結果分析
13.4 小結
第14章 結論
主要參考文獻
附圖
