岩体力学 教学课件 作者 阳生权 第1章.ppt

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1、第1章1.1　岩体力学与工程实践1.2　岩体力学研究内容与方法1.3　岩体力学发展概况与动态1.1　岩体力学与工程实践1.1.1　岩体力学及其研究对象1.1.2　岩体力学工程实践1.1.1　岩体力学及其研究对象岩体力学(RockmassMechanics)，又称岩石力学(RockMechanics)，属于力学的一个分支。岩体力学是研究岩石与岩体在外界因素(如荷载、水、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。换句话说，岩体力学是研究岩石与岩体的力学性能与力学行为的学科，其研究目的在于，通过认识岩体、利用岩体、保护岩体以及有效地破碎岩体，解决水利水电、土木、矿山、能源、交通

2、、国防、海洋等工程中的岩体工程问题。1.1.2　岩体力学工程实践岩体力学发展初期，受岩体工程数量与规模等方面的限制，人们只能凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。随着生产力水平及社会经济迅速发展，工程规模与数量不断增大，工程中的岩体力学问题日渐增多，岩体力学作为一门力学分支也日趋成熟。从小规模慢慢发展到大规模甚至超大规模岩体工程，从地面岩体工程到地下岩体工程，从地下浅层岩体工程到地下深层岩体工程，从单一功能岩体工程到大型综合性岩体工程，诸如，高等级公路高陡岩石边坡、大型露天矿边坡、水利水电库岸边坡及船闸、溢洪道等边坡的施工与维护；大型坝基岩体与拱坝拱座岩体的变形和稳定性问题；地下工程围岩

3、变形及地表沉陷控制；高层建筑、核电站等重大建筑地基岩体的变形和控制；以及岩体性质的改善与岩体加固技术等，对这些问题作出正确分析、评价，将对工程建设、安全与质量、工程全寿命以及后期运营与维护等产生显著影响。1.2　岩体力学研究内容与方法1.2.1　研究内容1.2.2　研究方法1.2.1　研究内容1)岩石的物理性质与力学性质研究。2)岩体的力学性质研究。3)岩体中天然应力及其量测理论与方法研究。4)岩体力学的工程应用研究。1.2.2　研究方法1)工程地质研究。2)试验与测试。3)数学、力学分析。4)综合研究。1.3　岩体力学发展概况与动态1.3.1　岩体力学与岩体工程发展历程简介1.3.2　

4、岩体力学发展的几个阶段1.3.3　岩体力学发展展望1.3.1　岩体力学与岩体工程发展历程简介岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的，目前国际上仍沿用岩石力学这一名词。如，国际岩石力学学会(InternationalSocietyforRockMechanics，ISRM)，中国岩石力学与工程学会(ChineseSocietyforRockMechanicsandEngineering，CSRME)，分别是岩体力学的国际与地区组织，下面还设有地区区域分会。但是，目前所研究的内容实际上已属于岩体力学范畴，因此通常意义上的岩石力学就是岩体力学。1.3.2　岩体力学发展的几个阶段1.岩体力学发展

5、的初始阶段(19世纪末~20世纪初)2.岩体力学发展的经验理论阶段(20世纪初~30年代)3.岩体力学发展的经典理论阶段(20世纪30~60年代)4.岩体力学发展的现代阶段(20世纪60年代以后)1.岩体力学发展的初始阶段(19世纪末~20世纪初)19世纪末~20世纪初是岩体力学的萌芽时期，在这一阶段产生了一些初步理论，以解决岩体开挖的力学计算问题。例如，海姆(A.Heim，1912年)的静水压力理论认为，地下岩石处于静水压力状态，作用于地下岩体工程上的垂直压力与水平压力均等于单位面积上的上覆岩层重量；朗金(J.M.Rankine)和金尼克(A.Н.Динник)提出的类似理论中则认为只

6、有垂直压力等于上覆岩层重量，而水平压力应乘以侧压力系数。在地下岩体工程埋深不大时，上述理论较为适用，随着地下岩体工程开挖深度的增加，以及对岩石力学性质认识的逐渐深入，发现上述理论的限制与不适用性。2.岩体力学发展的经验理论阶段(20世纪初~30年代)在岩体力学发展的经验理论阶段，由于工程实践的累积以及岩体工程的增多，根据生产经验提出的地压理论相继出现，人们开始采用材料力学与结构力学的方法来分析地下岩体工程的支护问题，并依据假定的松散地层压力理论来进行支护设计。其中，这一时期提出的自然平衡拱学说最有代表性，该理论由普罗托吉雅可诺夫提出，又称普氏理论。该理论认为，地下工程围岩开挖后自然塌落成

7、抛物线状拱形，作用在支架上的压力等于冒落拱内岩石的重量，而非整个上覆岩层的重量，因此确定支护结构上的荷载大小和分布形式是地下岩体工程支护设计的前提条件。3.岩体力学发展的经典理论阶段(20世纪30~60年代)岩体力学发展的经典理论阶段是岩体力学形成的重要历史阶段，随着弹性力学与塑性力学的引入，一些经典计算公式的确立，建立了围岩与支护共同作用理论，人们也日渐重视结构面对岩体力学性质的影响。同时，一系列岩体力学文献与专著的出版，以及岩体