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第一章 绪论 1

第一节 岩石力学与工程实践 1

第二节 岩石力学的研究方法 2

第三节 岩石力学工程的主要研究问题 3

第四节 岩石力学发展简况和前景展望 4

第二章 岩石的物理性质 7

第一节 岩石的基本构成 7

一、岩石的主要物质成分 7

二、岩石的结构构造 8

第二节 岩石的物理性质指标 10

一、岩石的密度 10

二、岩石的容重 11

三、岩石的孔隙性 11

四、岩石的水理性质 11

第三章 岩石力学特性 14

第一节 室内岩石力学性质试验 14

一、岩石的单轴抗压强度试验 14

二、岩石的单轴压缩变形试验 17

三、岩石三轴压缩试验 23

四、岩石的抗拉强度和拉伸试验 27

五、岩石抗剪强度试验 29

六、岩石点荷载强度试验 32

第二节 岩石力学性质的相关性 33

一、理论上的相关性 33

二、统计上的相关性 33

第三节 岩石的破坏类型及微观破坏机制 34

第四节 岩石的蠕变特性 35

一、岩石蠕变概念和蠕变曲线 35

二、岩石的蠕变模型 36

第五节 影响岩石力学性质的因素 44

一、各向异性对岩石力学性质的影响 44

二、围压对岩石力学性质的影响 44

三、温度对岩石力学性质的影响 46

四、孔隙流对岩石力学性质的影响 46

五、影响岩石力学性质的时间因素 47

六、风化作用对岩石力学性质的影响 48

第六节 岩石的强度准则 49

一、Coulomb-Navier准则 49

二、Mohr准则 51

三、格里菲斯准则 52

第四章 岩体的结构及其力学性质的影响 55

第一节 岩体结构分类 55

一、岩体结构 55

二、岩体结构分类 56

第二节 岩体结构面分析 58

一、结构面的分类 58

二、结构面表观性质 59

三、岩体破碎程度分类 61

第三节 结构面的力学性质 62

一、结构面的法向变形 62

二、结构面的剪切变形 64

三、结构面的抗剪强度 64

四、影响结构面力学性质的因素 66

第四节 现场岩体强度试验 67

一、现场岩体抗压强度试验 67

二、岩体抗剪强度的测定 69

三、岩体三轴压缩强度试验 70

四、现场岩体弹性波测试 70

第五节 裂隙岩体的力学特性 71

一、单一结构面岩体的强度效应 71

二、多裂隙岩体的力学特性 74

第六节 软岩与膨胀岩 75

一、软岩 75

二、膨胀岩 78

第五章 岩石的弹塑性本构理论 80

第一节 岩石本构关系的基本概念 80

一、基本概念 80

二、弹塑性力学基本假设 81

三、材料典型的本构关系 82

第二节 应力 84

一、力和应力 84

二、应力坐标变换公式 84

三、柯西公式 85

第三节 应力状态和应变状态简述 86

一、应力状态 86

二、应变状态 92

第四节 岩石弹性本构关系 94

一、平面应力问题与平面应变问题 94

二、平面弹性本构模型 94

三、广义虎克定律的分解 95

第五节 塑性本构关系 96

一、屈服条件的函数形式和几何图形 97

二、加载条件 102

三、塑性本构方程 105

四、塑性势理论 110

第六节 简单弹塑性问题 112

一、薄壁圆筒受拉伸与扭转的增量理论解 112

二、厚壁圆筒受内外压力问题的弹性解答 116

第六章 工程岩体分级 119

第一节 工程岩体分级的几个基本问题 119

一、工程岩体分级原则 119

二、工程岩体分级的基本内容 119

三、岩体分级因素的选择 120

四、分级因素的评价方法 121

五、分级因素权重的分配 122

六、数学方法在岩体分级上的应用 122

第二节 岩块的工程分类 122

一、完整岩块的工程分类（单因素法） 123

二、完整岩石工程分类（双因素法） 123

第三节 工程岩体的稳定性分级 125

一、国际上的两个分级系统 125

二、国家标准《工程岩体分级标准》 132

三、国标《工程岩体分级标准》与Q系统分类法、RMR分类法之间的关系 137

第四节 数值分类学在工程岩体分级中的应用 138

一、聚类分析法应用 138

二、模糊分类法原理与应用 139

第七章 岩体的赋存条件 141

第一节 地应力研究的必要性 141

一、地应力概述 141

二、地应力对岩体工程的影响 142

第二节 地应力的构成和影响因素 143

一、地应力的构成 143

二、地应力的影响因素 144

第三节 地应力分布的基本规律及理论 146

一、地应力分布的基本规律 146

二、关于岩体初始应力场的理论分析 149

第四节 高地应力与低地应力地区的若干特征 151

一、高地应力地区的地质标志 151

二、低地应力地区的地质标志 153

第五节 地应力的测量方法 153

一、应力恢复法 153

二、应力解除法 154

三、水压致裂法 158

四、声发射法 160

第六节 地下水的概述及类型 162

一、地下水的概述 162

二、地下水的类型 162

第七节 岩土体中地下水运动规律 164

一、土体中地下水运动规律 164

二、岩体中地下水运动规律 164

第八节 地下水赋存条件与特征 165

一、地下水的赋存条件 165

二、地下水的赋存特征 166

第八章 岩石力学数值分析方法 168

第一节 概述 168

第二节 有限差分法 169

一、有限差分基本方程 169

二、平面问题有限差分方程 170

三、显式有限差分算法——时间递步法 172

第三节 有限元法 174

一、有限元法基本方程 175

二、有限元法分析过程 179

第四节 边界元法 180

一、直接边界元法基本方程 180

二、间接边界元基本方程 183

三、边界元法求解平面问题的步骤 186

第五节 离散单元法 186

一、离散单元法的基本方程 186

二、离散单元法的计算机实施 188

第九章 大型采空区处理技术措施 192

第一节 概述 192

一、矿山压力 192

二、地压管理的方法 192

三、大型采空区的现场工程概况及问题的提出 193

四、拟采取的研究方法及内容 193

第二节 矿体下部开采采空区稳定性分析 193

一、计算模型 194

二、三维有限元计算结果分析 195

三、开采全过程采空区稳定性分析 197

第三节 基于时间效应采空区稳定性分析 198

一、采空区失稳过程的划分 198

二、岩体的时间损伤蠕变效应 199

三、物理模型 201

四、基于时间效应的采空区围岩稳定性评判 201

五、基于时间效应和扰动荷载作用下的采空区稳定性分析 202

第四节 采空区顶板冒落危害预测 203

一、冒落气流的形成模型 204

二、绕流模型的冲击气浪估算 204

三、避免冲击危害的安全距离 206

四、采场冒落危害的防治 206

第五节 采空区地压监测及稳定性分析 207

一、监测内容 207

二、测点布置和仪器埋设 207

三、采空区地压监测数据分析 209

四、现场监测体会及建议 212

第六节 崩落法处理采空区 212

一、崩落法 212

二、强制崩落围岩处理采空区 213

三、强制崩落围岩处理采空区厚度计算 213

四、强制崩落围岩采空区顶板稳定性分析 216

第十章 松散、破碎岩体巷道的支护的技术措施 218

第一节 概述 218

第二节 花岗岩膨胀特性和湿化特性 220

一、花岗岩矿物组成及微观结构研究 221

二、花岗岩膨胀特性研究 221

三、花岗岩湿化特性研究 222

四、花岗岩巷道变形原因初步总结 225

第三节 花岗岩地段巷道变形失稳机理研究 225

一、花岗岩巷道变形机理分析 225

二、影响巷道围岩变形破坏的因素 226

三、花岗岩巷道变形失稳破坏过程 226

第四节 软岩巷道支护参数的数值模拟 228

一、研究的思路 228

二、3D-σ三维有限元分析 228

三、FLAC数值模拟 232

四、三维模拟总结 235

第五节 基于光面爆破巷道开挖加固分析 235

一、断面形状的确定 235

二、光面爆破 239

第六节 花岗岩巷道综合处理对策 240

一、处理之前巷道施工所存在问题 240

二、巷道综合治理措施 241

第十一章 岩石边坡工程 243

第一节 概述 243

一、边坡工程中的岩石力学问题 243

二、边坡稳定性影响因素 243

三、边坡稳定性研究及其特点 244

四、边坡稳定性评价 244

第二节 在正常和降雨作用下公路边坡稳定性分析及治理措施 245

一、区域工程地质特征 245

二、边坡滑动面的确定 246

三、边坡失稳综合分析 250

四、正常和降雨条件下边坡的稳定性研究 250

五、边坡加固措施 255

第三节 露天开采形成的高边坡稳定性分析及加固措施 261

一、边坡岩体地质和水文条件 262

二、边坡工程地质分区 262

三、岩石物理力学参数 262

四、高陡边坡稳定性研究 263

五、防治措施 266

第四节 边坡工程治理方案比选研究 270

一、工程概况 270

二、滑坡特征分析 271

三、滑坡加固方案的优选 272

四、多属性系统模糊决策模型 275

五、多属性系统模糊决策在加固方案优选中的应用 277

六、钢花管注浆型抗滑挡墙现场布置 279

第五节 边坡的稳定性监测 283

一、岩坡监测的目的 283

二、岩坡稳定性监测内容和方法 284

三、岩坡监测设计 285

第十二章 公路隧道工程 287

第一节 概述 287

一、隧道工程围岩的变形破坏和稳定性问题 287

二、隧道工程建设中岩石力学研究课题 288

三、隧道工程概况 288

第二节 浅埋隧道开挖引起的上覆岩体移动变形研究 290

一、浅埋、小间距、大断面隧道分类 290

二、单元开挖引起上覆岩体移动机理 290

三、隧道开挖引起上覆岩层移动影响因素 291

四、隧道开挖引起上覆岩层的移动规律 292

五、隧道开挖引起上覆岩体移动的数值模拟研究 293

六、现场监控量测 297

第三节 浅埋大断面隧道围岩变形特性与施工参数优化研究 300

一、大断面隧道的基本力学特征 300

二、隧道施工因素对围岩变形的影响 301

三、开挖引起的隧道围岩变形特征分析 301

四、基于监控量测围岩变形特征分析 302

五、施工参数优化及验证 305

六、工程验证 309

第四节 软岩大断面隧道二次衬砌支护时机研究 310

一、隧道二次衬砌支护时机理论研究 310

二、最佳支护时机在实际工程中的定义 311

三、软岩大变形隧道二次衬砌支护时机 311

四、确定二次衬砌支护时机的原则 311

五、监控量测数据反分析确定二衬支护时机 312

六、二次衬砌支护时机数值模拟 315

第五节 隧道软岩大变形预留变形量研究 321

一、软岩的定义与工程分类 322

二、软岩隧道围岩的地质力学特征 322

三、预留变形量的含义及方法 323

四、软弱围岩隧道开挖围岩变形数值模拟研究 326

五、中和村隧道监控量测与预留变形量研究 333

六、中和村预留变形量工程应用与验证 338

第十三章 隧道施工监控量测 339

第一节 概述 339

一、隧道施工监控量测的必要性 339

二、隧道施工监控量测的目的 339

三、隧道监控量测的基本原则 340

四、监控量测的主要内容 340

五、隧道施工监控量测流程 342

第二节 隧道监控量测必测项目 342

一、地质、支护状态观察 343

二、地表沉降 343

三、隧道周边收敛和拱顶下沉量测 345

第三节 隧道施工监控量测选测项目 348

一、锚杆拉拔力测量 348

二、锚杆轴力监测 349

三、围岩内位移监测 350

四、围岩与支护间接触压力监测 351

五、钢支撑内力测量 352

六、二衬砼应力量测 353

七、围岩声波测试 353

第四节 监控量测数据处理及应用 354

一、监控量测数据处理的目的 354

二、地质、支护状态观察结果分析 354

三、地表沉降监测数据处理分析 354

四、周边收敛、拱顶下沉量测数据处理分析 356

五、围岩内部位移及松动区分析 359

六、锚杆轴力量测分析 360

七、围岩压力量测分析 360

第十四章 地下厂房开挖卸荷模拟及工程应用 362

第一节 开挖卸荷模拟数值分析 362

一、卸荷模拟方法 362

二、开挖卸荷的力学模型 363

三、开挖卸荷模拟的基本步骤 363

第二节 工程简介 364

一、概述 364

二、地质条件 365

第三节 模拟目的和模型的计算 365

一、模拟的目的 365

二、岩体开挖卸荷模拟的参数选取 365

三、初始应力场及初始边界条件 365

四、模型的建立和求解计算 366

五、计算结果分析 378

六、典型部位模拟计算和实测数据对比分析 380

第四节 模拟计算和实测数据对比分析 384

一、时空分析 384

二、施工活动影响分析 385

参考文献 389