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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 岩体力学的研究任务与内容 3

1.2.1 岩体的力学特征 3

1.2.2 岩体力学的研究任务 3

1.2.3 岩体力学的研究内容 4

1.3 岩体力学的研究方法 5

1.4 岩体力学在其他学科中的地位 6

1.4.1 地质学科在岩体力学中的作用 6

1.4.2 力学学科在岩体力学中的作用 6

1.5 岩体力学的发展简史 7

思考题及习题 8

第2章 岩石的基本物理力学性质 9

2.1 概述 9

2.2 岩石的基本物理性质 9

2.2.1 岩石的质量指标 10

2.2.2 岩石的孔隙性 11

2.2.3 岩石的水理性质 12

2.2.4 岩石的抗风化指标 13

2.2.5 岩石的其他特性 16

2.3 岩石的强度特性 16

2.3.1 岩石的单轴抗压强度 17

2.3.2 岩石的抗拉强度 20

2.3.3 岩石的抗剪强度 23

2.3.4 岩石在三向压缩应力作用下的强度 24

2.4 岩石的变形特性 27

2.4.1 岩石在单向压缩应力作用下的变形特性 27

2.4.2 岩石在三向压缩应力作用下的变形特性 31

2.4.3 岩石弹、塑性变形机理的微观分析 33

2.4.4 岩石的流变特性 35

2.4.5 岩石介质力学模型 39

2.5 岩石的强度理论 43

2.5.1 一点的应力状态 43

2.5.2 经典强度理论 45

2.5.3 莫尔强度理论 45

2.5.4 格里菲斯强度理论 47

2.5.5 经验强度判据 49

2.5.6 屈服准则 50

思考题及习题 51

第3章 岩体的动力学性质 53

3.1 概述 53

3.2 岩体中应力波类型及传播 53

3.2.1 岩体中应力波类型 53

3.2.2 岩体中弹性波的传播 54

3.2.3 岩体弹性波速度的测试 56

3.3 影响岩体弹性波速度的因素 59

3.3.1 岩石种类、密度及其生成年代 59

3.3.2 岩体中裂隙或夹层 60

3.3.3 岩体的有效孔隙率及吸水率 61

3.3.4 岩体的各向异性 61

3.3.5 岩体的受力状态 63

思考题及习题 65

第4章 岩体的基本力学性能 66

4.1 概述 66

4.2 岩体结构面的分析 66

4.2.1 描述结构面特征的基本参数 66

4.2.2 结构面的分类 68

4.2.3 岩体破碎程度的分类 70

4.3 结构面的变形特性 72

4.3.1 结构面的法向变形特性 72

4.3.2 结构面的剪切位移特性 75

4.4 结构面的剪切强度特性 78

4.4.1 结构面的面摩擦效应 78

4.4.2 结构面的楔效应摩擦 79

4.4.3 结构面的转动摩擦效应 83

4.4.4 结构面的滚动摩擦效应 86

4.4.5 结构面强度的尺寸效应 86

4.5 结构面的力学效应 88

4.5.1 单节理的力学效应 88

4.5.2 多节理的力学效应 90

4.6 碎块岩体的破坏 91

4.6.1 沿节理面产生的破坏 91

4.6.2 岩块-节理破坏 94

4.7 岩体的应力-应变分析 95

4.7.1 岩体的应力-应变曲线 95

4.7.2 岩体的变形模量 96

4.8 岩体力学性能的现场测试 98

4.8.1 岩体的变形试验 99

4.8.2 现场岩体直剪试验 103

4.8.3 现场岩体三轴强度试验 105

思考题及习题 106

第5章 工程岩体分类 109

5.1 概述 109

5.2 工程岩体分类的目的与原则 109

5.2.1 工程岩体分类的目的 109

5.2.2 工程岩体分类的原则 110

5.2.3 工程岩体分类的独立因素分析 110

5.3 工程岩体代表性分类简介 111

5.3.1 按岩石的单轴抗压强度分类 112

5.3.2 按巷道岩石稳定性分类 113

5.3.3 按岩体完整性分类 114

5.3.4 按岩体综合指标分类 115

5.4 我国工程岩体分级标准 120

5.4.1 工程岩体分级的基本方法 120

5.4.2 工程岩体分级标准的应用 126

思考题及习题 128

第6章 岩体的初始应力状态 129

6.1 概述 129

6.2 岩体初始应力场及其影响因素 129

6.2.1 岩体自重应力场 129

6.2.2 岩体构造应力场 130

6.2.3 影响岩体初始应力状态的因素 132

6.3 岩体初始应力场的分布规律 133

6.4 岩体初始应力的测量方法 136

6.4.1 水压致裂法 137

6.4.2 应力解除法 139

6.4.3 声发射法 143

6.4.4 应力恢复法 144

6.5 高地应力地区主要岩体力学问题 146

6.5.1 研究高地应力问题的必要性 146

6.5.2 高地应力现象和判别准则 146

6.5.3 岩爆及其防治措施 148

思考题及习题 151

第7章 岩体力学在洞室工程中的应用 152

7.1 概述 152

7.2 深埋圆形洞室弹性分布的二次应力状态 153

7.2.1 λ=1时深埋圆形洞室的二次应力状态 153

7.2.2 λ≠1时深埋圆形洞室的二次应力状态 158

7.2.3 深埋椭圆形洞室的二次应力状态 160

7.2.4 深埋矩形洞室的二次应力状态 162

7.3 深埋圆形洞室弹塑性分布的二次应力状态 163

7.3.1 塑性区内的应力计算 163

7.3.2 塑性区半径的计算 165

7.3.3 塑性圈半径处的应力计算 166

7.3.4 塑性区的位移 166

7.3.5 弹性区的应力和位移计算 168

7.3.6 深埋圆形洞室弹塑性分布二次应力状态小结 169

7.4 节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力分析 169

7.4.1 剪裂区分析的基本假设条件 170

7.4.2 剪裂区内的应力计算 170

7.4.3 剪裂区范围的计算 171

7.5 围岩压力 173

7.5.1 围岩压力的基本概念 173

7.5.2 水平洞室围岩的主要破坏形式 173

7.5.3 围岩压力分类 176

7.5.4 影响围岩压力的因素 178

7.6 围岩的松动压力计算 180

7.6.1 浅埋洞室围岩松动压力计算 180

7.6.2 深埋洞室围岩松动压力计算 186

7.6.3 塑性松动压力的计算 188

7.7 围岩的塑性形变压力计算 190

7.7.1 芬纳公式 190

7.7.2 卡斯特纳尔公式 191

7.8 新奥法简介 192

思考题及习题 194

第8章 岩体力学在边坡工程中的应用 196

8.1 概述 196

8.2 边坡岩体中应力分布特征 197

8.2.1 应力分布特征 197

8.2.2 影响边坡应力分布的因素 198

8.3 边坡岩体的变形与破坏 199

8.3.1 边坡岩体的变形 199

8.3.2 边坡岩体的破坏 200

8.4 边坡稳定性分析 202

8.4.1 单一平面滑动法 203

8.4.2 折线滑动法 205

8.4.3 萨马法 206

8.4.4 简布法 208

8.4.5 三维楔形体法 209

8.5 岩质边坡的加固措施 210

8.5.1 排水措施 210

8.5.2 刷方减重 211

8.5.3 支挡措施 212

思考题及习题 213

第9章 岩体力学在岩基工程中的应用 214

9.1 概述 214

9.2 岩基上的基础形式 214

9.2.1 直接利用岩基 214

9.2.2 锚杆基础 215

9.2.3 嵌岩桩基础 215

9.3 岩基上基础的沉降 216

9.3.1 圆形基础的沉降 216

9.3.2 矩形基础的沉降 217

9.4 岩基的承载力 218

9.4.1 岩基破坏模式 218

9.4.2 岩基承载力确定 219

9.5 坝基岩体的抗滑稳定性 223

9.5.1 坝基岩体承受的荷载分析 223

9.5.2 坝基岩体的破坏模式 224

9.5.3 坝基岩体抗滑稳定性计算 226

9.6 岩基的加固措施 229

思考题及习题 230

第10章 岩体力学数值分析方法及研究展望 232

10.1 岩体力学数值分析方法 232

10.1.1 有限元法 232

10.1.2 边界元法 235

10.1.3 有限差分法 236

10.1.4 离散元法 237

10.1.5 数值流形方法 237

10.1.6 位移反分析法 238

10.2 岩体力学研究展望 239

10.2.1 岩体非线性本构理论 239

10.2.2 细观岩体力学 240

10.2.3 岩体计算力学 240

10.2.4 耦合岩体力学 241

10.2.5 非连续岩体力学 241

10.2.6 深部开采的岩体力学研究 241

10.2.7 岩体力学与环境 242

10.2.8 核废料处理 242

附录 岩体力学室内试验指导书 244

试验一 块体密度试验 244

试验二 单轴抗压强度试验 247

试验三 抗拉强度试验 249

试验四 单轴压缩变形试验 251

试验五 三轴压缩强度试验 254

试验六 结构面直剪试验 256

试验七 岩块声波试验 259

参考文献 262