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高 等 岩 石 力 学刘保国刘保国 教授教授办公室：隧道中心办公室：隧道中心212，电话：，电话：51685560E-mail：2014年年9月月 1 岩石力学与工程岩石力学与工程 蔡美峰主编，何满潮等副主编，蔡美峰主编，何满潮等副主编，科学出版社，科学出版社，20022 周维垣主编周维垣主编 高等岩石力学高等岩石力学 中国水利水电出版中国水利水电出版社社 1990年第一版年第一版 3 Hudson主编主编 工程岩石力学工程岩石力学 冯夏庭等译冯夏庭等译 科学科学出版社出版社 2009年第一版年第一版 掌握岩石力学的基本原理、方法和掌握岩石力学的基本原理、方法和新进展新进展，为解决岩石工程中的实际问题打下为解决岩石工程中的实际问题打下深入深入理论基理论基础，初步掌握利用岩石力学原理解决实际工程础，初步掌握利用岩石力学原理解决实际工程问题的能力。问题的能力。期末考试占期末考试占50%，论文写作占，论文写作占25%，课堂报，课堂报告占告占15%，出勤占，出勤占10%。课堂讲授、课堂提问与讨论、文献阅读与课堂讲授、课堂提问与讨论、文献阅读与综述、学生课堂讲座、课堂测试相结合。综述、学生课堂讲座、课堂测试相结合。美国研究生课堂教学评价标准美国研究生课堂教学评价标准 1 岩石力学与工程学报岩石力学与工程学报 2 岩土工程学报岩土工程学报 3 岩土力学岩土力学 4 土木工程学报土木工程学报 5 铁道学报铁道学报 6 水利学报水利学报 7 煤炭学报煤炭学报国国 内：内：uInternational Journal of Rock Mechanics and Mining SciencesuRock Mechanics and Rock EngineeringuTunnelling and Underground Space TechnologyuGeoMechanics and GeoEngineering国国 外：外：l岩石与岩体的力学特性岩石与岩体的力学特性l岩石弹塑性本构模型与强度理论岩石弹塑性本构模型与强度理论l地应力及其测量原理地应力及其测量原理l岩石流变力学岩石流变力学l岩石工程中的反分析方法岩石工程中的反分析方法l天然岩体中的渗流天然岩体中的渗流l断裂力学与损伤力学在岩体工程中应用断裂力学与损伤力学在岩体工程中应用l岩石力学新进展岩石力学新进展绪绪 论论1.1 岩石力学的定义和任务岩石力学的定义和任务1.2 岩石力学的发展简史岩石力学的发展简史1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法1.岩石力学(Rock Mechanics)定义 岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反映的力学分支场的反映的力学分支。岩石力学是一门认识和控制岩石力学是一门认识和控制岩石系统岩石系统的力的力学行为和工程功能的科学。学行为和工程功能的科学。1.1 岩石力学的定义和任务 前者将岩石看做一种固体材料，归类为固前者将岩石看做一种固体材料，归类为固体力学一个分支，后者将岩石看做一个系统体力学一个分支，后者将岩石看做一个系统。2.岩石力学主要研究内容l 岩石、岩体的地质特征；岩石、岩体的地质特征；l 岩石的物理、水理及热力学性质；岩石的物理、水理及热力学性质；l 岩石的基本力学性质，包括岩石变形特性、岩石的基本力学性质，包括岩石变形特性、破坏特性、强度特性及判据、影响因素等；破坏特性、强度特性及判据、影响因素等；l 岩体的力学性质，包括结构面力学特性、岩体的力学性质，包括结构面力学特性、岩体变形特性、岩体强度及判据、岩体工程岩体变形特性、岩体强度及判据、岩体工程分类、影响因素等；分类、影响因素等；l 原岩应力分布规律与测量原理；原岩应力分布规律与测量原理；l 工程岩体稳定性分析；工程岩体稳定性分析；l 岩体工程数值、物理模拟技术及现场监岩体工程数值、物理模拟技术及现场监测技术；测技术；l 工程岩体的加固技术；工程岩体的加固技术；l 各种新技术、新方法与新理论在岩石力各种新技术、新方法与新理论在岩石力学中的应用；学中的应用；l坝基及坝肩稳定性、防渗加固理论和技术坝基及坝肩稳定性、防渗加固理论和技术3.岩石力学研究的主要问题岩石力学研究的主要问题 水利水电工程水利水电工程溪洛渡水电站坝肩开挖工程溪洛渡水电站坝肩开挖工程l有压和无压引水隧道设计、施工及加固理论技术；有压和无压引水隧道设计、施工及加固理论技术；建成后的引水隧洞建成后的引水隧洞l大跨度高边墙地下厂房的围岩稳定及加固技术；大跨度高边墙地下厂房的围岩稳定及加固技术；百色水利枢纽地下厂房布局示意图百色水利枢纽地下厂房布局示意图建设中的水电地下厂房建设中的水电地下厂房水电地下厂房岩锚梁开挖水电地下厂房岩锚梁开挖 建成后的三峡船闸全长建成后的三峡船闸全长6.4公里，其中船闸主体部分公里，其中船闸主体部分1.6公里，引航道公里，引航道4.8公里，船闸公里，船闸上下落差达上下落差达113米，相当米，相当40层层楼房的高度，削平了楼房的高度，削平了18座山座山头，在坝区左岸山岗中劈出头，在坝区左岸山岗中劈出一条通道来。一条通道来。船闸共有船闸共有24扇人字闸门，扇人字闸门，三分之二的人字门高三分之二的人字门高38.5米，米，宽宽20米，厚米，厚3米，重达米，重达850吨，吨，面积接近两个篮球场。面积接近两个篮球场。三峡三峡船闸的开挖边坡最大高度达船闸的开挖边坡最大高度达170米米,是世界船闸开挖边坡是世界船闸开挖边坡高度之最。高度之最。l高速水流冲刷的岩石力学问题；高速水流冲刷的岩石力学问题；l水库诱发地震的预报问题；水库诱发地震的预报问题；l库岸边坡稳定及加固方法；库岸边坡稳定及加固方法；l露天采矿边坡设计及稳定加固技术；露天采矿边坡设计及稳定加固技术；采矿工程：采矿工程：l地下采矿中巷道和采场围岩稳定性问题，特别是软地下采矿中巷道和采场围岩稳定性问题，特别是软岩巷道和深部开采地压控制问题；岩巷道和深部开采地压控制问题；l采场稳定性及开采优化设计问题；采场稳定性及开采优化设计问题；l矿井突水预测、预报及预处理理论和技术；矿井突水预测、预报及预处理理论和技术；l岩爆、煤与瓦斯突出预测及预加固理论和技术；岩爆、煤与瓦斯突出预测及预加固理论和技术；l采空区处理和地面沉降问题；采空区处理和地面沉降问题；l岩石破碎问题；岩石破碎问题；l线路边坡稳定性分析；线路边坡稳定性分析；铁路和公路建设问题：铁路和公路建设问题：l隧道设计和施工技术；隧道设计和施工技术；l隧道施工中的地质超前预报及处理；隧道施工中的地质超前预报及处理；l高地应力区的岩爆理论及处理；高地应力区的岩爆理论及处理；l隧道入口施工技术及洞脸边坡角的确定和加固隧道入口施工技术及洞脸边坡角的确定和加固措施；措施；l地铁施工技术；地铁施工技术；l高层建筑地基处理与加固技术；高层建筑地基处理与加固技术；土木建筑工程：土木建筑工程：上海金贸大厦上海金贸大厦高度为高度为340.1米米,面积面积为为1520万平方米，万平方米，自重自重30万吨；桩深万吨；桩深83.5米；浇筑混凝土米；浇筑混凝土18万立方米；电梯万立方米；电梯79台；打桩台；打桩 1062根。根。828米高的迪拜塔，总重米高的迪拜塔，总重量量50万吨，其万吨，其3.7米厚的米厚的基座由基座由192根直径根直径1.5米、米、长度长度50米的钢管桩打入米的钢管桩打入地下，除土体摩擦力，地下，除土体摩擦力，由基岩提供端承力。由基岩提供端承力。l大大型地下峒室、地下建筑空间设计、施工与型地下峒室、地下建筑空间设计、施工与加固理论技术；加固理论技术；l地面建筑物沉降、倾斜控制和纠偏技术；地面建筑物沉降、倾斜控制和纠偏技术；l山城或山坡及邻坡建筑物基础滑坡监测预报山城或山坡及邻坡建筑物基础滑坡监测预报与防治技术；与防治技术；南南方方某某国国防防大大型型地地下下洞洞室室开开挖挖实实图图l大大型地下峒室、地下建筑空间设计、施工与型地下峒室、地下建筑空间设计、施工与加固理论技术；加固理论技术；南方某国防大型地下洞室开挖实图南方某国防大型地下洞室开挖实图l岩石应力与岩石渗透性；岩石应力与岩石渗透性；l岩石力学与地球物理勘探综合研究；岩石力学与地球物理勘探综合研究；l钻探技术与井壁稳定性；钻探技术与井壁稳定性；l岩石力学与采油技术（水压致裂、水平钻岩石力学与采油技术（水压致裂、水平钻孔）；孔）；l油层压缩及地表沉陷；油层压缩及地表沉陷；l石油、天然气运输、储存工程及环境影响；石油、天然气运输、储存工程及环境影响；l海洋石油开发工程。海洋石油开发工程。石油工程：石油工程：石油地下储存示意图石油地下储存示意图朝鲜半岛南部沿海闪长花岗岩中储油洞库朝鲜半岛南部沿海闪长花岗岩中储油洞库山东黄岛储油洞库效果图山东黄岛储油洞库效果图希腊某储油洞库效果图希腊某储油洞库效果图l 核电站建设中核废料处理技术；核电站建设中核废料处理技术；l 地热资源开发利用技术问题；地热资源开发利用技术问题；l 地震预报中的岩石力学问题。地震预报中的岩石力学问题。其它工程：其它工程：1.1 岩石力学的定义和任务岩石力学的定义和任务1.2 岩石力学的发展简史岩石力学的发展简史1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法绪绪 论论l 自有人类以来，人们的各项生产实践活动自有人类以来，人们的各项生产实践活动就与岩石密不可分。就与岩石密不可分。l 岩石力学是一门新兴学科。岩石力学成为岩石力学是一门新兴学科。岩石力学成为一门技术科学，只有六十几年的历史，它比一门技术科学，只有六十几年的历史，它比土力学的发展要晚三十年。土力学的发展要晚三十年。l 到目前为止，岩石力学尚未形成一套独立到目前为止，岩石力学尚未形成一套独立的、完整的理论。因此仍处于不断完善、不的、完整的理论。因此仍处于不断完善、不断发展的过程之中。断发展的过程之中。1.2 岩石力学的发展简史岩石力学的发展简史 1950年，前苏联岩石力学专家（鲁别其别特）年，前苏联岩石力学专家（鲁别其别特）.出版出版“岩石力学导论岩石力学导论”是这一领域是这一领域最早专著。最早专著。1951年，在奥地利年，在奥地利Salzburg，J.Stini和和L.Muller等人联合有关学科的学者和工程师举行了第一次岩石等人联合有关学科的学者和工程师举行了第一次岩石力学国际讨论会力学国际讨论会。1956年年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行了第月，在美国的科罗拉多矿业学院举行了第一次全美岩石力学会议，之后每年举行一次一次全美岩石力学会议，之后每年举行一次。伊利诺。伊利诺斯大学斯大学D.Deere和加州大学伯克莱分校和加州大学伯克莱分校R.E.Goodman是是代表性人物代表性人物 1957年在巴黎出版的塔洛布尔（年在巴黎出版的塔洛布尔（J.Talobre）的专）的专著著“岩石力学岩石力学”是这方面最早的一本较系统的著作。是这方面最早的一本较系统的著作。1959年法国年法国Malpassat坝失事以及坝失事以及1963年意大利年意大利Vajont水库岩坡的大规模滑坡，引起了世界各国岩石力水库岩坡的大规模滑坡，引起了世界各国岩石力学研究者的关注，进一步促进了岩石力学研究的发展，学研究者的关注，进一步促进了岩石力学研究的发展，1963年，在奥地利萨尔茨堡成立了年，在奥地利萨尔茨堡成立了“国际岩石力国际岩石力学学会学学会”(International Society for Rock Mechanics，简称，简称ISRM),第一届国际岩石力学学会第一届国际岩石力学学会主席主席M.Rocha。1966年在里斯本召开了第一届国际岩石力学会议，年在里斯本召开了第一届国际岩石力学会议，从此每四年召开一次，迄今已开了十二次。第十二从此每四年召开一次，迄今已开了十二次。第十二届届2011年年10月月18日在北京国家会议中心召开。日在北京国家会议中心召开。英国、南斯拉夫、瑞典、挪威、葡萄牙、意大利、英国、南斯拉夫、瑞典、挪威、葡萄牙、意大利、加拿大、南非、日本、印度自加拿大、南非、日本、印度自50年代到年代到70年代相继成年代相继成立岩石力学专门研究机构立岩石力学专门研究机构 1974年我国首次组团参加在瑞士年我国首次组团参加在瑞士Montreux召开的召开的第第4次国际岩石力学大会；次国际岩石力学大会；1981年成立中国岩石力学年成立中国岩石力学与工程学会筹备组；与工程学会筹备组；1985年中国岩石力学与工程学年中国岩石力学与工程学会正式成立（会正式成立（http:/ 陈宗基陈宗基 院士院士（1991年年9月月25日日）第二任理事长第二任理事长 潘家铮潘家铮 院士院士（2012年年7月月13日日）第三任理事长孙钧院士第三任理事长孙钧院士 第四任理事长王思敬院士第四任理事长王思敬院士 第五任理事长钱七虎院士第五任理事长钱七虎院士 第六任理事长钱七虎、冯夏庭第六任理事长钱七虎、冯夏庭 2009年年5月在香港举行的国际岩石力学讨论会及月在香港举行的国际岩石力学讨论会及换届选举中，冯夏庭教授当选为国际岩石力学学会换届选举中，冯夏庭教授当选为国际岩石力学学会主席主席1.1 岩石力学的定义和任务岩石力学的定义和任务1.2 岩石力学的发展简史岩石力学的发展简史1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法绪绪 论论1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法 岩石力学是一门应用性很强的学科，其目岩石力学是一门应用性很强的学科，其目的是为了解决工程问题，为岩体工程服务。的是为了解决工程问题，为岩体工程服务。l 工程地质研究方法。了解岩石成因、类型、工程地质研究方法。了解岩石成因、类型、矿物组成；岩体的结构、各种地质结构面发矿物组成；岩体的结构、各种地质结构面发育情况、地质构造；地下水分布于运移等。育情况、地质构造；地下水分布于运移等。l 科学试验：是岩石力学研究工作的基础。科学试验：是岩石力学研究工作的基础。现场探测技术现场探测技术大型原位试验大型原位试验现场试验现场试验物理模型试验物理模型试验基本力学性能试验基本力学性能试验室内试验室内试验科学试验科学试验l 整体综合分析方法。将岩体工程视为一个整体综合分析方法。将岩体工程视为一个复杂系统，采取系统科学、信息科学、人工复杂系统，采取系统科学、信息科学、人工智能等方法进行研究。智能等方法进行研究。l 数学力学分析方法。在一定假定前提下建数学力学分析方法。在一定假定前提下建立力学模型，采用适当方法分析岩体的变形立力学模型，采用适当方法分析岩体的变形与稳定性。与稳定性。l 数值模拟方法。数值模拟方法。利用有限元法、边界元法、利用有限元法、边界元法、离散元法、数值流行与不连续位移法等离散元法、数值流行与不连续位移法等
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