蔡美峰教授岩石力学讲稿

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1、2009-2010学年硕士学位研究生课程岩石力学ROCKMECHANICS教学大纲第一章概论§1.1岩石力学的基本概念——什么是岩石力学？传统的概念和理论美国科学院岩石力学委员会定义岩石力学固体力学和其他力学学科的本质区别岩石力学的重新定义§1.2岩石力学的应用——岩石力学服务于哪些工程领域采矿工程水利水电工程隧道和公路建设工程土木建筑工程石油工程海洋勘探与开发工程核电站建设与核废料处理工程地热开发工程地震监测与预报工程§1.3岩石力学与工程研究的特点力学荷载条件的特殊性和多因素性研究对象的复杂性和不确定

2、性研究内容的广泛性和工程实用性研究方法的多样性、系统性和综合性第二章岩石的物理力学性质§2.1岩石的物理性质孔隙度密度，容重渗透性声波速度（在岩石中的传播速度）§2.2岩石力学性质的试验和研究非限制性压缩强度试验点荷载强度试验三轴压缩强度试验拉伸强度试验剪切强度试验全应力—应变曲线及破坏后强度试验第三章岩石与岩体分类§3.1按地质组成分类具有结晶组织的岩石具有碎屑组织的岩石非常细颗粒的岩石有机岩石§3.2按力学效应分类均质连续体弱面体散体§3.3按岩体结构分类完整块状结构层状结构碎裂结构散体结构§3.4C

3、SIR岩体质量分级CSIR岩体质量分级指标体系RMR岩体质量评分标准§3.5NG1隧道岩体质量分级NG1岩体质量分级指标体系Q岩体质量评分标准第四章岩石强度理论（破坏准则）§4.1莫尔—库仑破坏准则§4.2经验破坏准则§4.3格里菲斯破坏准则§4.4各向异性岩体的破坏第五章岩石流变理论§5.1岩石流变的基本概念§5.2流变模型三个流变元件模型圣维南(St.Venant)体马克斯威尔Maxwell体开尔文（Kelvin）体广义开尔文（ModifiedKelvin）体饱依丁—汤姆逊体（Poyting-Thom

4、son）理想粘塑性体（Idealviscous-plasticmaterial）宾汉姆（Bingham）体伯格模型（Burger）体【参考书目】：1.蔡美峰主编，何满潮、刘东燕副主编：《岩石力学与工程》，科学出版社，2002年2.于学馥：《信息时代岩土力学与采矿设计初步》，科学出版社，2002年3.蔡美峰：《金属矿山采矿设计优化与地压控制－理论与实践》，科学出版社，2001年4．J.A.Hudson,J.P.Harrison:工程岩石力学（中译本），科学出版社，2009年5.R.E.Goodman:Int

5、roductiontoRockMechanics,NewYork:JohnWileyandSons,19806.B.H.G.BradyandE.T.Brown:RockMechanicsforUndergroundMining,London,1985第一章概论1.1岩石力学的基本概念－什么是岩石力学？●岩石力学是近代发展起来的一门新兴学科和边缘学科，是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。岩石力学是随着采矿和岩土工程的不断发展而成长起来的，它是使采矿和岩土工程从skilltechnology上升到scie

6、nce，从经验类比设计上升到科学定量计算、优化设计的有力工具。●传统概念和理论：采矿和岩石工程中的数学力学理论就是岩石力学岩石力学起始（萌芽）于19世纪末、20年代初，产生了一些初步的简单的理论，以解决岩体开挖的力学计算问题。静水压力的理论海姆（A.Heim,1912）：地下岩石处于一种静水压力状态，作用在地下岩石工程上的垂直压力和水平压力相等，均等于单位面积上覆岩层的重量，即s=γH。朗金(W.J.M.Rankine)：。金尼克（А.Н.ДИННИК）：。塌落拱理论根据生产经验提出的地压理论（地压理论是

7、岩石力学理论的一个组成部分）开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。普氏理论（ММ.Лротодьяконов，1926）：围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分。普氏理论也称为自然平衡拱学说。（附图1）太沙基（K.Terzahi）：认为塌落拱的形状是矩形，而不是抛物线型。塌落拱理论是相应于当时的支护型式和施工水平提出来。事实上，围岩的坍塌并不是围岩压力的唯一来源。围岩和支护并不完全是荷载和结构的关系，围岩和支护应形成一个共同承载系

8、统。维持岩石工程稳定性最根本的是要发挥围岩自身的承载作用（现代岩石力学的精髓之一，玲珑金矿主运巷塌方加固治理工程是具有开拓性的示范工程）。固体力学理论弹性力学和塑性力学被引入岩石力学，从材料的基本力学性质出发来认识岩石工程的稳定问题，确立了一些经典计算公式，这是认识方法上的重要进展，为简单岩石工程的力学计算和分析迈出了新的一步。萨文（Р.Н.Савин）：《孔附近的应力集中》（《弹性力学》的基本理论公式，理想弹性体）。卡斯特纳