本書共包括9章：第1章敘述了巖體力學(xué)的發(fā)展歷史、主要研究?jī)?nèi)容與研究方法以及在工程領(lǐng)域中的作用等；第2-5章介紹了巖體力學(xué)基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，包括巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖體力學(xué)性質(zhì)、地應(yīng)力及其測(cè)量、巖石本構(gòu)關(guān)系與強(qiáng)度理論；第6-8章重點(diǎn)闡述了巖石地下工程、巖體邊坡工程與巖石地基工程的特點(diǎn)、工程穩(wěn)定性理論分析方法、設(shè)計(jì)原理與施工技術(shù)等；第9章介紹了巖體力學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展與研究展望。
作為一門與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的工程學(xué)科，巖體力學(xué)是采礦工程、土木工程、水利水電工程、地質(zhì)工程等多個(gè)專業(yè)的必修課，是一門理論性與實(shí)踐性均很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。為了貫徹二十大精神，適應(yīng)新時(shí)代國(guó)家對(duì)人才培養(yǎng)和新工科建設(shè)的要求，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、綜合素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型復(fù)合人才，本教材以全面推進(jìn)素質(zhì)教育為理念，注重理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，在闡述巖體力學(xué)領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新方法的同時(shí)，還介紹了大量最新工程實(shí)踐成果，使學(xué)生從工程范例的解析中提高分析問題、解決問題的能力。
本教材的編寫遵循了以下三個(gè)原則。
① 基礎(chǔ)性，即注重基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能的教育。在編寫過程中，對(duì)基本知識(shí)、經(jīng)典理論、成熟經(jīng)驗(yàn)的論述力求深入淺出，語言通俗易懂，推導(dǎo)過程嚴(yán)密。
② 實(shí)踐性，即強(qiáng)調(diào)巖體力學(xué)理論與工程實(shí)踐相結(jié)合。全書以較大篇幅介紹了三大巖石工程，即巖石地下工程、巖體邊坡工程與巖石地基工程，并詳細(xì)講述了如何運(yùn)用巖體力學(xué)理論指導(dǎo)巖石工程的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)等工程實(shí)踐。
③ 先進(jìn)性，即跟蹤巖體力學(xué)研究新進(jìn)展、新動(dòng)向。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，巖體力學(xué)也在不斷向前進(jìn)步，大量新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，本教材介紹巖體力學(xué)的最新研究成果，有助于學(xué)生了解學(xué)科的發(fā)展前沿。
本教材由遼寧石油化工大學(xué)劉偉擔(dān)任主編，遼寧石油化工大學(xué)王魯男、陶傳奇、孫姣姣擔(dān)任副主編，中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司王忠杰參與編寫，全書由劉偉統(tǒng)稿。具體編寫分工為：劉偉編寫第2～5章，王魯男、王忠杰編寫第7章、第9章，陶傳奇編寫第1章、第6章，孫姣姣編寫第8章。
由于編者水平有限，書中尚存不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2022年9月
第1章 緒論 1
1.1 巖體力學(xué)與工程實(shí)踐 1
1.2 巖體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容與研究方法 2
1.2.1 巖體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 2
1.2.2 巖體力學(xué)的研究方法 4
1.3 巖體力學(xué)在其他學(xué)科中的地位 5
1.3.1 地質(zhì)學(xué)科在巖體力學(xué)中的作用 5
1.3.2 力學(xué)學(xué)科在巖體力學(xué)中的作用 5
1.4 巖體力學(xué)發(fā)展的概況與動(dòng)態(tài) 5
【思考與練習(xí)題】 7
第2章 巖石物理力學(xué)性質(zhì) 8
2.1 概述 8
2.2 巖石的組成與結(jié)構(gòu) 8
2.2.1 巖石的礦物成分 9
2.2.2 巖石的結(jié)構(gòu) 9
2.2.3 巖石的地質(zhì)成因分類 11
2.3 巖石的物理性質(zhì) 16
2.3.1 巖石的密度 16
2.3.2 巖石的容重 19
2.3.3 巖石的孔隙性 20
2.3.4 巖石的水理性 21
2.3.5 巖石的熱學(xué)特性 27
2.4 巖石的力學(xué)性質(zhì) 28
2.4.1 巖石的強(qiáng)度特性 29
2.4.2 巖石的變形特性 40
2.5 巖石的流變性質(zhì) 51
2.5.1 巖石流變的概念 51
2.5.2 流變方程 52
2.5.3 巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度 53
2.6 影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素 55
2.6.1 水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 55
2.6.2 溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 56
2.6.3 風(fēng)化程度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 56
2.6.4 圍壓與加載速率對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 57
【思考與練習(xí)題】 57
第3章 巖體力學(xué)性質(zhì) 58
3.1 概述 58
3.2 巖體結(jié)構(gòu)類型 59
3.2.1 巖體結(jié)構(gòu)類型 59
3.2.2 巖體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)特征 60
3.3 結(jié)構(gòu)面類型與自然特征 61
3.3.1 結(jié)構(gòu)面的類型 62
3.3.2 結(jié)構(gòu)面的分級(jí) 64
3.3.3 結(jié)構(gòu)面的自然特征 65
3.3.4 結(jié)構(gòu)面的參數(shù)采集 70
3.4 結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì) 72
3.4.1 法向變形 72
3.4.2 剪切變形 74
3.4.3 抗剪強(qiáng)度 75
3.4.4 影響結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的因素 77
3.5 巖體強(qiáng)度特性 79
3.5.1 巖體剪切強(qiáng)度 79
3.5.2 裂隙巖體的壓縮強(qiáng)度 80
3.5.3 巖體強(qiáng)度的測(cè)定 83
3.5.4 巖體強(qiáng)度的估算 84
3.6 巖體變形特性 87
3.6.1 巖體變形曲線及其特性 87
3.6.2 巖體變形試驗(yàn) 91
3.6.3 巖體變形參數(shù)的估算 93
3.6.4 巖體動(dòng)力變形特性 95
3.7 巖體的水力學(xué)性質(zhì) 97
3.7.1 裂隙巖體的水力特性 97
3.7.2 巖體滲透系數(shù)測(cè)試 98
3.7.3 滲流對(duì)巖體物理力學(xué)性質(zhì)的影響 99
3.8 工程巖體分類 101
3.8.1 巖石質(zhì)量指標(biāo)分類 101
3.8.2 巖體地質(zhì)力學(xué)分類 101
3.8.3 巴頓巖體質(zhì)量分類 103
3.8.4 邊坡工程巖體分類 103
【思考與練習(xí)題】 105
第4章 地應(yīng)力及其測(cè)量 106
4.1 概述 106
4.1.1 地應(yīng)力的概念與發(fā)展歷史 106
4.1.2 地應(yīng)力的成因與影響因素 107
4.2 地應(yīng)力分布的基本規(guī)律 110
4.3 地應(yīng)力測(cè)量方法 112
4.3.1 地應(yīng)力測(cè)量的基本原理 113
4.3.2 水壓致裂法 114
4.3.3 應(yīng)力解除法 117
4.3.4 聲發(fā)射法 122
4.3.5 應(yīng)力恢復(fù)法 124
4.4 地應(yīng)力的估算 125
4.4.1 垂直應(yīng)力的估算 126
4.4.2 水平應(yīng)力的估算 126
4.5 高地應(yīng)力區(qū)特征 128
4.5.1 高地應(yīng)力判別準(zhǔn)則 128
4.5.2 高地應(yīng)力現(xiàn)象 129
【思考與練習(xí)題】 129
第5章 巖石本構(gòu)關(guān)系與強(qiáng)度理論 130
5.1 概述 130
5.2 平衡方程與幾何方程 131
5.2.1 平衡方程 131
5.2.2 幾何方程 133
5.2.3 邊界條件 136
5.2.4 巖石力學(xué)中的習(xí)慣符號(hào)規(guī)定 137
5.3 巖石彈性本構(gòu)關(guān)系 137
5.3.1 各向同性線彈性本構(gòu)關(guān)系 137
5.3.2 各向異性線彈性本構(gòu)關(guān)系 139
5.3.3 各向同性非線彈性本構(gòu)關(guān)系 141
5.4 巖石塑性本構(gòu)關(guān)系 143
5.4.1 屈服條件與硬化規(guī)律 144
5.4.2 塑性狀態(tài)的加-卸載準(zhǔn)則 145
5.4.3 塑性本構(gòu)方程 147
5.5 巖石流變本構(gòu)關(guān)系 152
5.5.1 基本元件 152
5.5.2 組合模型 154
5.5.3 流變力學(xué)模型識(shí)別 162
5.6 巖石強(qiáng)度理論 163
5.6.1 庫(kù)倫準(zhǔn)則 163
5.6.2 莫爾強(qiáng)度理論 166
5.6.3 格里菲斯強(qiáng)度理論 168
5.6.4 德魯克-普拉格準(zhǔn)則 169
5.6.5 統(tǒng)一強(qiáng)度理論 169
5.6.6 霍克-布朗強(qiáng)度準(zhǔn)則 170
【思考與練習(xí)題】 171
第6章 巖石地下工程 172
6.1 概述 172
6.2 巖石地下工程的應(yīng)力分布 173
6.2.1 圍巖應(yīng)力重分布 173
6.2.2 彈性條件下圍巖應(yīng)力分布 174
6.2.3 彈塑性條件下圍巖應(yīng)力分布 182
6.3 巖石地下工程變形與計(jì)算 187
6.3.1 圍巖的彈性位移 187
6.3.2 圍巖的彈塑性位移 189
6.4 巖石地下工程圍巖壓力與控制 191
6.4.1 圍巖壓力成因與分類 191
6.4.2 圍巖壓力計(jì)算 192
6.4.3 巖石地下工程穩(wěn)定與圍巖控制 197
6.5 巖石地下工程的監(jiān)測(cè) 205
6.5.1 地壓監(jiān)測(cè)概述 205
6.5.2 巖體變形與位移監(jiān)測(cè) 206
6.5.3 圍巖應(yīng)力與支架壓力監(jiān)測(cè) 211
6.5.4 光電技術(shù)在地下工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 212
6.5.5 地質(zhì)超前預(yù)報(bào) 214
6.6 軟巖工程 219
6.6.1 軟巖的定義 219
6.6.2 軟巖的工程特性 219
6.6.3 軟巖的工程分類 220
6.6.4 軟巖變形力學(xué)機(jī)制 221
6.6.5 軟巖開挖工程支護(hù)非線性力學(xué)設(shè)計(jì)概念 223
【思考與練習(xí)題】 224
第7章 巖體邊坡工程 225
7.1 概述 225
7.2 邊坡巖體中的應(yīng)力分布 226
7.2.1 應(yīng)力分布特征 226
7.2.2 應(yīng)力分布的影響因素 227
7.3 邊坡巖體的變形與破壞 228
7.3.1 變形破壞的基本類型 228
7.3.2 變形破壞的影響因素 231
7.4 邊坡巖體穩(wěn)定性分析 232
7.4.1 邊坡巖體穩(wěn)定性分析步驟 232
7.4.2 邊坡巖體穩(wěn)定性分析方法 233
7.4.3 基于GIS的邊坡三維極限平衡分析法 242
7.5 邊坡巖體滑動(dòng)速度計(jì)算及涌浪估計(jì) 248
7.5.1 邊坡巖體滑動(dòng)速度計(jì)算 248
7.5.2 庫(kù)岸巖體滑動(dòng)的涌浪估計(jì) 249
7.6 滑坡的監(jiān)測(cè)與加固措施 250
7.6.1 監(jiān)測(cè) 251
7.6.2 預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào) 253
7.6.3 加固措施 255
【思考與練習(xí)題】 258
第8章 巖石地基工程 259
8.1 概述 259
8.2 巖石地基的變形和沉降 261
8.2.1 巖石地基中的應(yīng)力分布 261
8.2.2 巖石地基的沉降 264
8.3 巖石地基的承載力 268
8.3.1 根據(jù)規(guī)范確定巖石地基承載力 268
8.3.2 采用巖基載荷試驗(yàn)確定承載力 269
8.3.3 按室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度計(jì)算承載力 270
8.3.4 由巖體強(qiáng)度確定巖石地基的極限承載力 270
8.3.5 由極限平衡理論確定巖石地基的極限承載力 271
8.3.6 較為完整的軟弱巖石地基承載力 272
8.3.7 由理論公式確定巖石地基承載力 273
8.3.8 嵌固樁的巖石地基承載力 273
8.3.9 巖溶地基承載力 274
8.4 壩基巖體的穩(wěn)定性 275
8.4.1 不同類型壩對(duì)工程地質(zhì)的要求 275
8.4.2 壩基巖體承受的荷載分析 277
8.4.3 壩基巖體的破壞形式 278
8.4.4 壩基巖體抗滑穩(wěn)定性 281
8.4.5 巖石地基的加固措施 285
【思考與練習(xí)題】 286
第9章 巖體力學(xué)研究新進(jìn)展 287
9.1 概述 287
9.2 巖體力學(xué)中的分形理論 288
9.2.1 分形幾何理論 288
9.2.2 分形理論在巖體力學(xué)中的應(yīng)用 289
9.3 巖體力學(xué)中的數(shù)值分析 290
9.3.1 不連續(xù)變形分析法 291
9.3.2 其他數(shù)值分析方法 292
9.4 巖石損傷力學(xué)研究 295
9.4.1 巖石損傷力學(xué)主要內(nèi)容 295
9.4.2 巖石損傷測(cè)量方法 297
9.4.3 巖石損傷力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 298
9.5 巖石斷裂力學(xué)研究 299
9.5.1 巖石斷裂力學(xué)主要內(nèi)容 299
9.5.2 巖石斷裂力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 300
9.6 巖體力學(xué)中的多場(chǎng)耦合分析 301
9.6.1 多場(chǎng)耦合過程 302
9.6.2 多場(chǎng)耦合模型 304
9.7 深部巖體力學(xué)研究 307
9.7.1 深部巖體力學(xué)特性 308
9.7.2 深部巖體工程施工設(shè)計(jì)特點(diǎn) 309
9.7.3 深部巖體力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 310
9.8 智能巖石力學(xué)研究 310
9.8.1 智能巖石力學(xué)特征 310
9.8.2 智能巖石力學(xué)主要內(nèi)容 311
9.8.3 智能巖石力學(xué)的應(yīng)用 312
9.8.4 智能巖石力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 317
參考文獻(xiàn) 318
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