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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