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第一章 绪论 1

1.1 岩体力学与工程实践 1

1.2 岩体力学研究历史回顾 2

1.2.1 连续介质岩石力学阶段 2

1.2.2 裂隙岩体力学阶段 2

1.2.3 岩体结构力学阶段 3

1.2.4 地质工程岩体力学阶段 3

1.3 岩体力学研究未来动向 4

1.4 岩体力学研究内容 5

1.4.1 岩体地质属性 5

1.4.2 连续介质岩石材料变形特征 6

1.4.3 岩体变形及强度理论 6

1.4.4 岩体力学在工程中应用 6

1.4.5 地应力研究在岩体工程中实践和应用 7

1.4.6 关于岩体力学的工程地质研究 7

1.4.7 岩石或岩体试验研究 7

1.4.8 岩体力学研究中的数值方法 7

1.5 岩体力学研究方法 7

1.5.1 地质研究 8

1.5.2 试验与测试 8

1.5.3 力学分析 8

1.5.4 综合探讨 8

1.6 岩体力学与其他学科关系 9

第二章 岩石物理性质 11

2.1 岩石基本物理性质指标 11

2.1.1 容重 11

2.1.2 密度 11

2.1.3 比重 12

2.1.4 空隙率 12

2.1.5 空隙指数 13

2.1.6 吸水率、饱水率及饱水系数 14

2.1.7 抗冻系数及质量损失率 15

2.2 岩石水理性 17

2.2.1 渗透性 17

2.2.2 膨胀性及崩解性 19

2.2.3 软化性 20

2.3 岩石热理性 20

2.3.1 体胀系数及线胀系数 20

2.3.2 热导率 21

2.3.3 地温梯度 21

2.3.4 热流密度 21

2.4 岩石导电性及磁性 22

2.4.1 导电性 22

2.4.2 磁性 23

第三章 岩体形成 24

3.1 岩体形成建造过程 24

3.2 岩体形成改造过程 24

3.3 岩体赋存环境条件 26

3.3.1 地应力 26

3.3.2 地下水 35

3.3.3 地热 42

第四章 岩体结构 45

4.1 结构面 45

4.1.1 结构面成因类型 45

4.1.2 软弱夹层 46

4.1.3 层间滑动面及其成因机制 47

4.1.4 结构面等级划分 47

4.1.5 结构面统计分析 49

4.2 结构体 52

4.3 岩体结构类型 56

4.3.1 整体块状结构 56

4.3.2 层状结构 56

4.3.3 碎裂结构 57

4.3.4 散体结构 57

4.4 岩体地质模型 57

4.4.1 水平层状岩体 58

4.4.2 倾斜层状岩体 58

4.4.3 直立层状岩体 58

4.4.4 弯曲层状岩体 58

4.4.5 完整岩体 59

4.4.6 块状岩体 59

4.4.7 碎裂岩体 59

4.4.8 岩溶岩体 59

4.4.9 糜棱状岩体 59

第五章 岩石变形特性 60

5.1 岩石变形性质及破坏形式 60

5.1.1 岩石变形性质 60

5.1.2 岩石破坏形式 62

5.2 岩石抗压强度 63

5.3 岩石抗拉强度 65

5.4 岩石抗剪强度 67

5.4.1 抗剪断强度 68

5.4.2 抗剪强度 68

5.4.3 抗切强度 68

5.5 岩石在单轴压力作用下变形特征 69

5.5.1 变形阶段及特征应力 69

5.5.2 变形曲线基本型式、变形机制及变形模量 71

5.5.3 加荷条件对岩石变形及强度影响 75

5.6 岩石在单轴拉力作用下的变形特征 78

5.7 岩石在三轴应力作用下变形及强度 81

5.7.1 岩石在三轴等围压条件下变形及强度 81

5.7.2 岩石在三轴不等应力条件下变形及强度 83

5.7.3 应力途径对岩石变形及强度影响 84

5.7.4 度对岩石变形及强度影响 85

5.8 岩石变形时间效应 85

5.8.1 岩石蠕变及流动 87

5.8.2 岩石长期强度 91

5.8.3 岩石流变模型 93

第六章 岩体变形及强度 107

6.1 岩体破坏形式 107

6.2 岩体变形特征 109

6.2.1 岩体变形曲线及变形指标 109

6.2.2 岩体变形曲线类型及成因解释 111

6.2.3 岩体变形结构效应 115

6.2.4 岩体变形时间效应及变形本构方程 124

6.3 结构面力学性质 131

6.3.1 结构面力学性质基本特点 131

6.3.2 平直光滑无充填物硬性结构面力学性质 134

6.3.3 起伏粗糙无充填物硬性结构面力学性质 134

6.3.4 断续结构面力学性质 138

6.3.5 具有充填物软弱结构面力学性质 139

6.3.6 结构面粘滑振荡 141

6.4 岩体强度 142

6.4.1 均质岩体强度 143

6.4.2 非均质岩体强度 144

6.4.3 结构面产状强度效应 148

6.4.4 结构面密度强度效应 154

6.4.5 试件尺寸强度效应 155

6.4.6 环境围压力强度效应 156

6.4.7 孔隙水压力强度效应 159

6.5 岩体力学性质综合分析 162

6.6 岩体工程分类 164

6.6.1 岩石材料工程分类 164

6.6.2 岩体工程分类方案 166

第七章 岩体强度理论 169

7.1 最大正应力强度理论 169

7.2 最大正应变强度理论 169

7.3 最大剪应力强度理论 170

7.4 剪应变能强度理论 171

7.4.1 三向应力状态下形变能 171

7.4.2 单向受力条件下形变能 172

7.4.3 强度条件 172

7.5 八面体应力强度理论 173

7.5.1 八面体剪应力 173

7.5.2 强度条件 174

7.5.3 强度条件几何意义 175

7.6 莫尔强度理论 176

7.6.1 莫尔应力圆 177

7.6.2 莫尔强度准则 178

7.7 格里菲斯强度理论 181

7.7.1 裂隙扩展能量准则 181

7.7.2 裂隙扩展应力准则 182

7.7.3 修正的格里菲斯强度理论 187

7.8 霍克-布朗岩石破坏经验判据 189

7.9 伦特堡岩石破坏经验判据 190

7.10 库伦-纳维叶岩石破坏经验准则 191

习题 193

第八章 地下硐室围岩力学计算及稳定性分析 195

8.1 岩体中初始地应力状态 195

8.1.1 自重应力 195

8.1.2 构造应力 198

8.1.3 初始地应力分布规律 198

8.2 弹性岩体中水平圆形硐室围岩应力计算 202

8.2.1 三种初始地应力状态 202

8.2.2 静水压力式初始地应力条件下围岩应力计算 203

8.2.3 非均匀分布初始地应力条件下围岩应力计算 205

8.3 弹性岩体中水平椭圆形硐室围岩应力计算 208

8.4 弹性岩体中水平矩形硐室围岩应力分布 210

8.5 弹性岩体中水平复式硐室围岩应力计算 212

8.6 粘弹性岩体中水平圆形硐室围岩应力计算及变形特征 214

8.7 有压隧硐围岩应力计算及稳定性分析 220

8.7.1 隧硐围岩及衬砌应力计算 221

8.7.2 围岩弹性抗力系数意义及其应用 225

8.7.3 围岩渗水条件下应力计算 228

8.7.4 隧硐围岩蠕变计算 233

8.7.5 隧硐围岩最小覆盖层厚度及稳定性分析 235

8.7.6 斜坡岩体中有压隧硐稳定性分析 247

8.8 竖井围岩应力计算 249

8.9 地下硐室围岩压力成因及影响因素 253

8.9.1 围岩压力成因 253

8.9.2 围岩压力影响因素 255

8.10 地下硐室围岩压力及稳定性验算 258

8.10.1 完整而竖硬围岩压力及稳定性验算 258

8.10.2 水平层状围岩压力及稳定性验算 259

8.10.3 倾料层状围岩压力及稳定性验算 262

8.11 弹塑性理论计算围岩压力 267

8.11.1 围岩塑性变形区应力分析 267

8.11.2 芬纳公式 270

8.11.3 卡柯公式 276

8.12 压力拱理论计算围岩压力 279

8.12.1 拱形及拱高 279

8.12.2 硐顶围岩压力 281

8.12.3 侧壁围岩压力 282

8.12.4 硐底围岩压力 283

8.12.5 压力拱承载力验算 286

8.12.6 压力拱理论评述 288

8.13 太沙基理论计算围岩压力 289

8.14 刚体平衡理论计算围岩压力 291

8.15 应力传递原理计算浅埋硐室围岩压力 296

8.16 粘弹性岩体强度时间效应 298

8.16.1 硐室围岩为线弹性体时强度特征 300

8.16.2 硐室围岩为粘弹性体时强度特征 301

8.16.3 围岩为粘弹性体时硐壁位移计算式子 302

习题 303

第九章 斜坡危岩体稳定性分析 306

9.1 斜坡岩体中地应力特征 306

9.2 斜坡岩体变形及破坏类型 308

9.2.1 岩体变形形式 308

9.2.2 岩体破坏类型 308

9.3 平面问题斜坡危岩体稳定性分析 311

9.3.1 单一滑动面稳定性分析 312

9.3.2 双平面滑动稳定性分析 318

9.3.3 多结构面滑动稳定性分析 325

9.3.4 斜坡危岩体稳定性简易验算 327

9.4 空间问题斜坡危岩体稳定性分析 331

习题 335

第十章 坝基岩体应力计算及稳定性分析 337

10.1 坝基岩体中附加应力分布基本规律 337

10.1.1 竖向分布三角形荷载 337

10.1.2 水平分布三角形荷载 338

10.1.3 附加应力系数曲线 338

10.2 坝基岩体承载力验算 341

10.2.1 倾斜荷载条件下承载力验算 342

10.2.2 竖向荷载条件下承载力验算 344

10.2.3 经验方法估算承载力 345

10.3 坝基岩体抗滑稳定性分析 345

10.3.1 表层滑动稳定性分析 345

10.3.2 深层滑动稳定性分析 348

10.3.3 混合滑动稳定性分析 353

10.4 拱坝坝肩岩体抗滑稳定性分析 355

10.4.1 坝肩岩体受力分析 355

10.4.2 坝肩岩体中存在竖向及水平软弱结构面抗滑稳定性分析 356

10.4.3 坝肩岩体中存在倾斜软弱结构面抗滑稳定性分析 358

10.4.4 拱梁法分析坝肩岩体抗滑稳定性 360

习题 362

参考文献 364