北京交通大学高等岩石力学ppt课件0 绪论.ppt

高 等 岩 石 力 学,刘保国 教授办公室：隧道中心212，电话：51685560E-mail：2014年9月,主要参考书籍,1 岩石力学与工程 蔡美峰主编，何满潮等副主编，科学出版社，2002,2 周维垣主编 高等岩石力学 中国水利水电出版社 1990年第一版,3 Hudson主编 工程岩石力学 冯夏庭等译 科学出版社 2009年第一版,学习目的,掌握岩石力学的基本原理、方法和新进展，为解决岩石工程中的实际问题打下深入理论基础，初步掌握利用岩石力学原理解决实际工程问题的能力。,考核方式,期末考试占50%，论文写作占25%，课堂报告占15%，出勤占10%。,学习方法,课堂讲授、课堂提问与讨论、文献阅读与综述、学生课堂讲座、课堂测试相结合。,美国研究生课堂教学评价标准,1 岩石力学与工程学报 2 岩土工程学报 3 岩土力学 4 土木工程学报 5 铁道学报 6 水利学报 7 煤炭学报,岩石力学主要学术期刊,国 内：,International Journal of Rock Mechanics and Mining SciencesRock Mechanics and Rock EngineeringTunnelling and Underground Space TechnologyGeoMechanics and GeoEngineering,国 外：,课程主要内容,岩石与岩体的力学特性岩石弹塑性本构模型与强度理论地应力及其测量原理岩石流变力学岩石工程中的反分析方法天然岩体中的渗流断裂力学与损伤力学在岩体工程中应用岩石力学新进展,绪 论,1.1 岩石力学的定义和任务,1.2 岩石力学的发展简史,1.3 岩石力学的研究方法,1. 岩石力学(Rock Mechanics) 定义,岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反映的力学分支 。,岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。,1.1 岩石力学的定义和任务,前者将岩石看做一种固体材料，归类为固体力学一个分支，后者将岩石看做一个系统 。,2. 岩石力学主要研究内容,岩石、岩体的地质特征；,岩石的物理、水理及热力学性质；,岩石的基本力学性质，包括岩石变形特性、破坏特性、强度特性及判据、影响因素等；,岩体的力学性质，包括结构面力学特性、岩体变形特性、岩体强度及判据、岩体工程分类、影响因素等；,原岩应力分布规律与测量原理；,工程岩体稳定性分析；,岩体工程数值、物理模拟技术及现场监测技术；,工程岩体的加固技术；,各种新技术、新方法与新理论在岩石力学中的应用；,坝基及坝肩稳定性、防渗加固理论和技术,3. 岩石力学研究的主要问题,水利水电工程,溪洛渡水电站坝肩开挖工程,有压和无压引水隧道设计、施工及加固理论技术；,建成后的引水隧洞,大跨度高边墙地下厂房的围岩稳定及加固技术；,百色水利枢纽地下厂房布局示意图,建设中的水电地下厂房,水电地下厂房岩锚梁开挖,建成后的三峡船闸全长6.4公里，其中船闸主体部分1.6公里，引航道4.8公里，船闸上下落差达113米，相当40层楼房的高度，削平了18座山头，在坝区左岸山岗中劈出一条通道来。 船闸共有24扇人字闸门，三分之二的人字门高38.5米，宽20米，厚3米，重达850吨，面积接近两个篮球场。 三峡船闸的开挖边坡最大高度达170米,是世界船闸开挖边坡高度之最。,高速水流冲刷的岩石力学问题；水库诱发地震的预报问题；库岸边坡稳定及加固方法；,露天采矿边坡设计及稳定加固技术；,采矿工程：,地下采矿中巷道和采场围岩稳定性问题，特别是软岩巷道和深部开采地压控制问题；,采场稳定性及开采优化设计问题；,矿井突水预测、预报及预处理理论和技术；岩爆、煤与瓦斯突出预测及预加固理论和技术；采空区处理和地面沉降问题；岩石破碎问题；,线路边坡稳定性分析；,铁路和公路建设问题：,隧道设计和施工技术；,隧道施工中的地质超前预报及处理；高地应力区的岩爆理论及处理；隧道入口施工技术及洞脸边坡角的确定和加固措施；地铁施工技术；,高层建筑地基处理与加固技术；,土木建筑工程：,上海金贸大厦高度为340.1米,面积为1520万平方米，自重30万吨；桩深83.5米；浇筑混凝土18万立方米；电梯79台；打桩 1062根。,828米高的迪拜塔，总重量50万吨，其3.7米厚的基座由192根直径1.5米、长度50米的钢管桩打入地下，除土体摩擦力，由基岩提供端承力。,大型地下峒室、地下建筑空间设计、施工与加固理论技术；地面建筑物沉降、倾斜控制和纠偏技术；山城或山坡及邻坡建筑物基础滑坡监测预报与防治技术；,南方某国防大型地下洞室开挖实图,大型地下峒室、地下建筑空间设计、施工与加固理论技术；,南方某国防大型地下洞室开挖实图,岩石应力与岩石渗透性；岩石力学与地球物理勘探综合研究；钻探技术与井壁稳定性；岩石力学与采油技术（水压致裂、水平钻孔）；油层压缩及地表沉陷；石油、天然气运输、储存工程及环境影响；海洋石油开发工程。,石油工程：,石油地下储存示意图,朝鲜半岛南部沿海闪长花岗岩中储油洞库,山东黄岛储油洞库效果图,希腊某储油洞库效果图,核电站建设中核废料处理技术； 地热资源开发利用技术问题； 地震预报中的岩石力学问题。,其它工程：,1.1 岩石力学的定义和任务,1.2 岩石力学的发展简史,1.3 岩石力学的研究方法,绪 论,自有人类以来，人们的各项生产实践活动就与岩石密不可分。 岩石力学是一门新兴学科。岩石力学成为一门技术科学，只有六十几年的历史，它比土力学的发展要晚三十年。 到目前为止，岩石力学尚未形成一套独立的、完整的理论。因此仍处于不断完善、不断发展的过程之中。,1.2 岩石力学的发展简史,1950年，前苏联岩石力学专家（鲁别其别特）. 出版“岩石力学导论”是这一领域最早专著。,1951年，在奥地利Salzburg，J.Stini和L.Muller等人联合有关学科的学者和工程师举行了第一次岩石力学国际讨论会 。,1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行了第一次全美岩石力学会议，之后每年举行一次 。伊利诺斯大学D.Deere和加州大学伯克莱分校R.E.Goodman是代表性人物,1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J.Talobre）的专著“岩石力学”是这方面最早的一本较系统的著作。,1959年法国Malpassat坝失事以及1963年意大利Vajont水库岩坡的大规模滑坡，引起了世界各国岩石力学研究者的关注，进一步促进了岩石力学研究的发展，,1963年，在奥地利萨尔茨堡成立了“国际岩石力学学会” (International Society for Rock Mechanics，简称ISRM) ,第一届国际岩石力学学会主席M.Rocha。,1966年在里斯本召开了第一届国际岩石力学会议，从此每四年召开一次，迄今已开了十二次。第十二届2011年10月18日在北京国家会议中心召开。,英国、南斯拉夫、瑞典、挪威、葡萄牙、意大利、加拿大、南非、日本、印度自50年代到70年代相继成立岩石力学专门研究机构,1974年我国首次组团参加在瑞士Montreux召开的第4次国际岩石力学大会；1981年成立中国岩石力学与工程学会筹备组； 1985年中国岩石力学与工程学会正式成立（http:/ ）。 第一任理事长 陈宗基 院士（1991年9月25日 ） 第二任理事长 潘家铮 院士（2012年7月13日 ） 第三任理事长孙钧院士 第四任理事长王思敬院士 第五任理事长钱七虎院士 第六任理事长钱七虎、冯夏庭 2009年5月在香港举行的国际岩石力学讨论会及换届选举中，冯夏庭教授当选为国际岩石力学学会主席,1.1 岩石力学的定义和任务,1.2 岩石力学的发展简史,1.3 岩石力学的研究方法,绪 论,1.3 岩石力学的研究方法,岩石力学是一门应用性很强的学科，其目的是为了解决工程问题，为岩体工程服务。,工程地质研究方法。了解岩石成因、类型、矿物组成；岩体的结构、各种地质结构面发育情况、地质构造；地下水分布于运移等。,科学试验：是岩石力学研究工作的基础。,整体综合分析方法。将岩体工程视为一个复杂系统，采取系统科学、信息科学、人工智能等方法进行研究。,数学力学分析方法。在一定假定前提下建立力学模型，采用适当方法分析岩体的变形与稳定性。,数值模拟方法。 利用有限元法、边界元法、离散元法、数值流行与不连续位移法等,