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第一章 绪论 1

第一节 岩体的基本概念 1

一、岩石(岩块)和岩体的基本概念 1

二、岩体结构的基本概念 2

三、岩体的分类 3

第二节 岩体力学的任务 4

第三节 岩体力学的研究方法 5

第二章 岩石的基本物理力学性能 7

第一节 岩石的基本物理与水理性质 7

一、岩石的重量指标 7

三、岩石的水理性质 8

二、岩石的孔隙性 8

第二节 岩石的变形特性 9

一、岩石在单向压力作用下的变形特性 9

二、岩石的弹性和塑性 11

三、岩石在三向压力作用下的变形性质 14

四、岩石的变形能 15

五、岩石的流变性 15

六、岩石的力学介质模型 16

第三节 岩石的强度特性 18

一、岩石的单向抗压强度 18

二、岩石的单向抗拉强度 21

三、岩石的剪切强度 23

一、单元体的应力状态和莫尔应力圆 24

四、岩石的三向压力强度 24

第四节 岩石的强度理论 24

二、莫尔强度理论 26

三、格里菲斯强度理论 28

第三章 岩体的基本力学性能 30

第一节 岩体结构面分析 30

一、结构面的概念 30

二、结构面的分类 30

三、岩体破碎程度的分类 31

四、结构面的几何特征 34

第二节 结构面的变形特性 34

一、节理的法向变形 35

二、节理的切向变形 37

第三节 结构面的力学效应 43

一、单节理和多节理的力学效应 43

二、当c=0时节理面的力学效应 45

第四节 岩体的应力-应变分析 46

一、岩体的应力-应变(σ-ε)曲线 46

二、现场岩体的变形模量 47

第五节 岩体力学性能的现场测试 48

一、岩体的变形试验 48

二、现场岩体直剪试验 52

三、现场三轴强度试验 55

第一节 碎块体力学特征 57

第四章 碎块体力学基础 57

第二节 碎块体模型 58

一、岩块的排列 58

二、接触力和应力 59

第三节 碎块体力学理论 60

一、应力的传递 60

二、楔体力学效应 61

三、单坡力学效应 64

第四节 外荷载作用下碎块体地基中的应力分布 65

一、静力荷载作用 65

第五节 碎块体破坏 68

二、动力荷载作用 68

一、沿节理面产生的破坏 69

二、岩块-节理破坏 72

第五章 岩体的初始应力状态 74

第一节 自重应力 74

第二节 构造应力 76

第三节 影响岩体初始应力状态的因素 77

一、地形和地质条件对自重应力的影响 77

二、地震应力 78

三、水压力和热应力 79

第四节 侧压力系数 79

一、弹性岩体的侧压力系数 79

二、海姆静水压力假设 80

三、无粘结力松散岩体的压力系数 81

第六章 围岩的二次应力状态 83

第一节 弹性理论的基本方程 84

一、平面问题的基本方程 84

二、平面问题的极座标方程 88

三、平面弹性力学问题的复变函数解 92

第二节 厚壁圆筒的弹性理论解 97

第三节 深埋圆形洞室的二次应力状态 99

一、侧压力系数λ=1时圆形洞室的二次应力状态 100

二、侧压力系数λ为任意值时圆形洞室的二次应力状态 101

三、圆形洞室的弹性变形 105

第四节 深埋非圆形洞室的二次应力状态 107

第五节 深埋非圆形洞室的二次应力状态的复变函数解法 112

一、椭圆形洞室的二次应力状态 112

二、正方形和矩形洞室的二次应力状态 115

三、直墙拱形洞室的二次应力状态 120

第六节 浅埋圆形洞室的二次应力状态 121

第七节 二孔问题和正交各向异性岩体 124

一、二孔问题 124

二、正交各向异性岩体 125

第八节 深埋圆形洞室二次应力状态的弹塑性分析 127

一、侧压力系数为1时的塑性区 127

二、侧压力系数为任意值时的塑性区边界 133

三、圆形洞室的塑性变形 134

第九节 松散岩体中的应力 136

第十节 半平面体中的应力 139

一、集中力作用下半平面体的应力 139

二、集中力作用下半面体的位移 141

三、集中力作用下圆板的应力 143

第七章 围岩压力理论 146

第一节 围岩的变形和破坏 146

第二节 围岩压力分类 149

一、松动压力 149

二、塑性形变压力 149

四、膨胀压力 150

三、冲击压力 150

第三节 影响围岩压力的因素 151

一、地质方面的因素 151

二、工程方面的因素 152

第四节 松散岩体围岩压力的计算 153

一、浅埋洞室松动压力的计算 153

二、普氏理论 155

三、太沙基理论 158

四、特殊情形下围岩压力的计算 159

五、围岩压力的空间问题 162

一、井筒围岩破碎状况 164

二、坚井围岩松动压力的计算方法 164

第五节 竖井和斜井围岩压力的计算 164

三、斜井围岩松动压力的计算方法 165

第六节 松动压力的塑性理论分析 166

第七节 塑性形变压力的计算 169

一、岩层处于初始弹性状态和侧压力系数等于1时洞室的计算 170

二、岩层处于初始弹性状态和侧压力系数较小情况下的计算 173

三、岩层处于初始塑性状态下洞室的计算 175

第八节 围岩压力的经验公式 175

三、太沙基的地层压力分类 176

四、比尔鲍曼的顶部地层压力分类 176

二、《岩石地下建筑技术措施》中的围岩分类 176

一、铁路隧道围岩压力经验公式 176

第八章 有限单元法 178

第一节 平面应变分析 179

一、应力-应变关系 179

二、位移模式 179

三、应力矩阵及刚度矩阵 180

四、荷载矩阵 183

第二节 各向异性岩体的分析 186

第三节 弹塑性分析 189

第四节 岩体不连续性的模拟 191

一、“无张力”分析 191

二、非抗张性节理系 193

三、断层 193

第五节 节理单元模型 194

第六节 工程实例 195

第九章 现场量测与模拟试验 198

第一节 岩体应力量测 198

一、应力解除法 198

二、应力恢复法 204

第二节 围岩变形量测 207

第三节 围岩压力的量测 209

一、量测仪器 209

二、用压力盒量测围岩压力的方法 211

第四节 弹性波测试 212

一、基本原理 212

二、主要测试仪器与测试方法 213

三、弹性波测试的应用 214

第五节 模拟试验 219

一、概述 219

二、模拟试验的相似材料和试验技术 219

三、光测弹性法 221

第十章 岩体稳定性分析 224

第一节 洞室围岩稳定性分析 224

一、洞室围岩稳定的概念 224

二、围岩的整体稳定性计算 224

三、围岩局部稳定计算的平面课题 225

四、洞室围岩的加固措施 227

一、岩基中的应力分布 228

第二节 岩基稳定性分析 228

二、岩基上基础的沉降 231

三、岩基的承载能力 234

四、岩基的抗滑稳定 237

五、岩基的加固措施 238

第三节 岩坡稳定性分析 239

一、边坡的应力分布 239

二、岩坡破坏型式的分类 242

三、岩石崩塌的力学稳定分析 243

四、平移滑动的力学稳定分析 243

五、转动滑动 249

六、岩块流动 249

七、边坡岩层的曲折 250

八、岩质边坡的加固措施 251

结束语--岩体力学发展前景 252

一、岩体力学的发展概况 252

二、岩体力学今后研究的趋向 253

附录一 相似原理 257

一、基本概念 257

二、相似必需具备的条件 257

附录二 岩体力学试验数据处理 261

一、误差分析 261

二、试验公式的作法 265

参考文献 267