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第一章 绪言 1

1-1 岩体力学的研究任务 1

1-2 岩体力学的研究内容和方法 2

1-3 岩体力学的形成与发展 4

一、岩体力学的形成 4

二、岩体力学形成以后的发展 6

1-4 岩体力学与工程地质学的关系 7

第二章 岩块与岩体的地质特性 9

2-1 岩块 9

一、岩块的组成 9

二、岩块的结构与构造 10

三、岩石的风化程度 12

四、研究岩块的实际意义 13

2-2 软弱面 14

一、软弱面对岩体力学问题的影响 14

(一) 软弱面的胶结充填特征 14

(二) 软弱面的空间方向和位置 15

(三) 软弱面的连续性 15

(四) 软弱面的密度 17

(五) 软弱面的形态 18

(六) 软弱面的张开度 18

(七) 软弱面的组合关系 19

二、软弱面的成因类型 20

(一) 软弱面的地质成因类型 20

(二) 软弱面的力学成因类型 21

2-3 岩体 22

一、岩体的组成及其特性 22

二、岩体的成因与岩体的特性 24

三、岩体的工程分类 25

(一) 岩块的工程分类 26

(二) 岩体的工程分类 27

第三章 岩石的物理及水理性质 32

3-1 岩石的物理性质 32

一、岩石的重量 32

(一) 岩石的比重 32

(二) 岩石的容重 32

二、岩石的空隙性 34

3-2 岩石的水理性质 37

一、岩石的吸水性 38

二、岩石的水力传导性 40

(一) 单个裂缝中地下水的流动 40

(二) 岩体的水力传导性 41

第四章 岩块的力学性质 44

4-1 基本的力学概念 44

4-2 岩块的强度性质 46

一、岩块的单轴抗压强度 46

二、岩块的抗拉强度 50

三、岩块的三轴压缩强度与剪切强度 54

四、岩块强度性质的特征 59

4-3 岩块的变形性质 60

一、单轴压缩条件下岩块的变形性质 60

(一) 连续加载条件下岩块的变形特征 61

(二) 循环荷载条件下岩块的变形特征 65

二、三轴压缩条件下岩块的变形特征 66

三、岩块的变形和破坏机理 67

(一) 破裂开始的条件 68

(二) 破裂在τ=0、σ3<0条件下的发展 69

(三) 破裂在τ>0、σ3>0条件下的发展 71

第五章 岩体的力学性质 73

5-1 岩体的强度性质 73

一、原位剪切试验 73

二、软弱面的抗剪强度 75

(一) 泥化面的抗剪强度 76

(二) 层理面的抗剪强度 77

(三) 片理面的抗剪强度 78

(四) 光滑破裂面的抗剪强度 78

(五) 粗糙破裂面的抗剪强度 79

三、岩体的剪切强度 81

5-2 岩体的变形性质 83

一、原位岩体变形试验 83

二、岩体的变形性质 86

(一) 岩体的法向变形性质 87

(二) 岩体的剪切变形性质 90

5-3 时间因素的力学效应 92

一、加荷速度的力学效应 93

二、岩体的蠕变 94

5-4 岩体中任一点破坏的判据 97

一、库伦-纳维尔判据 97

二、莫尔判据 99

三、格里菲斯判据 100

5-5 岩体的破坏方式与破坏机理 101

一、岩体的破坏方式 101

二、岩体的破坏机理 102

第六章 岩体中的天然应力 105

6-1 研究岩体中天然应力的意义 105

一、天然应力与区域稳定性的关系 106

二、天然应力与岩体稳定性的关系 106

(一) 天然应力与地下洞室围岩稳定性的关系 106

(二) 天然应力与边坡岩体稳定性的关系 107

(三) 天然应力与坝基岩体稳定性的关系 108

6-2 岩体中天然应力的量测 110

一、钻孔位移法 110

二、钻孔应力法 112

三、钻孔应变法 116

四、钻孔水压张裂法 117

6-3 岩体中天然应力量测的结果 118

一、岩体中的铅直应力 118

二、岩体中的水平应力 121

三、应力轴与水平面的相对位置关系 123

四、岩体中水平应力与铅直应力的比值 124

五、岩体中天然应力来源的理论解释 124

第七章 岩体边坡稳定性的分析 127

7-1 岩体稳定性的分析方法 127

一、刚体极限平衡法 127

二、弹性理论和弹塑性理论分析法 129

三、有限单元计算法 130

7-2 岩体边坡中的应力分布 131

7-3 岩体边坡的破坏 133

一、岩体边坡破坏的基本类型 133

二、岩体边坡破坏的基本特征 136

(一) 平面滑动破坏的特征 136

(二) 双平面滑动破坏的基本特征 138

7-4 岩体边坡稳定性的分析计算 139

一、岩体边坡稳定性分析的方法步骤 139

(一) 几何边界条件的分析 139

(二) 剪切强度参数和受力条件的确定 140

(三) 岩体边坡稳定性系数的计算和评价 142

二、平面滑动的稳定性计算 143

三、异向双平面滑动的稳定性计算 144

四、同向双平面滑动的稳定性计算 151

五、多平面滑动的稳定性计算 151

7-5 边坡滑动体滑动速度的计算 153

第八章 坝基岩体抗滑稳定性的分析 155

8-1 坝基的岩体力学问题 155

8-2 坝基岩体稳定性的计算 156

一、坝基岩体滑动破坏的型式 156

二、坝基岩体承受的荷载 158

三、坝基岩体抗滑稳定性的计算 161

(一) 接触面抗滑稳定性的计算 161

(二) 坝基岩体内滑动稳定性的计算 163

8-3 拱坝坝座岩体抗滑稳定性的计算 166

一、坝座岩体滑动的几何边界条件 167

二、坝座岩体抗滑稳定性的计算 168

第九章 地下洞室围岩稳定性分析 169

9-1 围岩应力的计算 169

一、围岩重分布应力的计算 170

(一) 开挖后围岩仍保持弹性时的重分布应力计算 170

(二) 地下开挖后围岩出现塑性圈时重分布应力计算 176

二、内水压力引起的围岩附加应力计算 179

(一) 弹性厚壁筒理论 179

(二) 应用厚壁筒理论计算有压隧洞围岩附加应力 181

9-2 围岩的变形和破坏 182

一、各类岩体围岩变形破坏的特点 182

(一) 坚硬块状岩体中围岩变形破坏特点 182

(二) 层状岩体中围岩变形破坏特征 183

(三) 碎裂岩体中围岩的变形破坏特征 184

(四) 松软岩体中围岩的变形破坏特征 185

二、洞室围岩位移的计算 186

(一) 开挖后围岩处于弹性状态时的位移计算 186

(二) 出现塑性圈时位移的计算 186

三、围岩破坏区范围的确定方法 187

(一) 确定完整围岩破坏圈厚度的弹性理论方法 187

(二) 应用弹塑性理论确定破坏圈厚度 188

9-3 围岩压力计算 191

一、基本概念 191

二、围岩压力计算 192

(一) 形变压力的计算 192

(二) 松动压力计算 194

(三) 冲击围岩压力 199

(四) 膨胀围岩压力 200

三、围岩压力的实测 201

(一) 直接测量法 201

(二) 间接测量法 202

9-4 围岩抗力和极限承载力计算 202

一、围岩抗力系数及其测定 202

二、围岩极限承载力的确定 204

(一) 自重应力作用下围岩极限承载力的确定 205

(二) 考虑天然应力时围岩极限承载力的确定 206

第十章 岩体力学中的有限单元分析法 207

10-1 概述 207

10-2 有限单元法的基本原理和步骤 208

10-3 单元刚度矩阵 210

一、刚度和刚度矩阵的概念 211

二、恒定应变三角形单元刚度矩阵求解 211

(一) 线性位移函数及变形连续性 211

(二) 用结点位移表示应变 214

(三) 用结点位移表示应力 215

(四) 用结点位移表示结点力--单元刚度矩阵的建立 216

三、节理单元及其刚度矩阵 219

10-4 荷载向结点移置 224

10-5 结点平衡方程组和总刚度矩阵 227

10-6 模拟岩体实际变形性质的迭代方法 236

一、初应力法 236

二、无拉力分析--应力赶移法 238

10-7 计算模型、网格划分及成果整理分析 239

第十一章 岩体力学问题的模型模拟试验 247

11-1 概述 247

11-2 模型模拟试验的理论基础 248

一、量纲原理 248

二、相似理论 251

三、模拟试验的理论基础 253

11-3 岩体力学问题的模型试验 254

一、力学相似的一般原则 254

二、相似材料和试验技术 256

11-4 岩体力学问题的模拟试验 259

一、光弹性模拟试验 259

(一) 基本原理 259

(二) 在岩体力学中的应用 260

二、光塑性模拟试验 262

第十二章 岩体性质的保护和改善 263

12-1 原岩性质的保护 263

12-2 岩体性质的改善 265

一、岩体灌浆 266

(一) 浆液的力学性态 266

(二) 浆液类型及其在裂隙中的传播 267

(三) 防渗灌浆 269

(四) 固结灌浆 271

二、锚杆加固 273

(一) 锚杆作用的基本理论 274

(二) 锚杆类型和锚固力 275

(三) 锚杆参数的计算 278

主要参考文献 283