岩石力学第一章.pptVIP

《岩石力学》 建议的定义 由于岩石力学性质不确定性和复杂性 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。 研究岩石力学的目的 地下工程事故中，约1/3—1/2是由于支护不当或支护不及时造成的； 井巷工程成本中，支护及维护费用约占40—60%； 目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本，减少支护事故。 * * 《岩石力学》 第一页，共三十五页。 1.2岩石力学的发展和概貌 初级阶段（19世纪末~20世纪初） 海姆净水压力假说 朗金假说 金尼克假说 经验理论阶段（20世纪初~20世纪30年代） 普氏理论 太沙基理论 经典理论阶段 连续介质理论 不足：?忽视地应力的作用 ?忽视施工过程（时变性） ?过于追求“精确” * * 《岩石力学》 第二页，共三十五页。 地质力学理论 不足：?过分强调节理、裂隙作用 ?过分依赖经验、忽视理论 现代发展阶段(20世纪60年代~现在) 复杂多样的力学模型； 各种理论、方法的应用，特别是非线性理论的应用； 建立了自己的分析原理和计算方法 ?损伤力学 ?离散元 ?DDA法 ?流形法 ?扰动状态概念理论 不确定性分析研究方法和理论体系 系统科学 * * 《岩石力学》 第三页，共三十五页。 1.3岩石力学的研究范畴和内容、研究方法 研究范畴和内容 岩体的地质力学模型及其特征 岩石与岩体的物理力学性质 研究岩体起始应力状态以获取地下结构及围岩稳定性分析所必须的外荷载条件 岩体中开挖卸载引起岩体应力状态的重分布及围岩应力集中的计算理论、计算方法，围岩稳定性的评价、预测以及由此引起的支护原理、支护方式、方法，支护结构体系的设计计算理论和方法 施工工艺、施工方法、施工过程对岩体工程稳定性的影响及其优化 * * 《岩石力学》 第四页，共三十五页。 岩石力学在岩体工程中的应用 地下硐室围岩的稳定性研究 ?应力分布 ?围岩变形 ?围岩压力 ?围岩加固 岩坡的稳定性研究 ?稳定性 ?应力分布、变形和破坏 ?岩坡的失稳 岩基的稳定性研究 ?应力 ?变形 ?承载力 ?稳定性 * * 《岩石力学》 第五页，共三十五页。 研究方法 工程地质研究方法 科学实验方法 数学力学分析方法 ?力学模型 ?分析方法 ⊙数值分析方法 ⊙模糊聚类和概率分析 ⊙模拟分析 整体综合分析方法 ?采用多种方法并考虑多种因素 ?采用确定性分析方法与不确定性研究方法 * * 《岩石力学》 第六页，共三十五页。 1.4 地下工程的特点 岩石在组构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容(剪胀)现象等； 地下工程是先受力(原岩应力)，后挖洞(开巷)； 深埋巷道属于无限城问题，影响圈内自重可以忽略； 大部分较长巷道可作为平面应变问题处理； 围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移； 地下工程结构容许超负荷时具有可缩性； 地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力； 几何不稳定结构在地下可以是稳定的； * * 《岩石力学》 第七页，共三十五页。 1.5 影响因素与约定 影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物； 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况； 构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系； 约定 岩石为不分“岩体”和“岩块”时的统称； 岩体=岩块+弱面 岩体中由弱面分割包围的即是岩块； * * 《岩石力学》 第八页，共三十五页。 主要参考书 [1] 《岩石力学与工程》，蔡美峰　主编，科学出版社，2002 [2] 《高等岩石力学》，周维垣主编，中国水利水电出版社，1990 [3] 《岩石力学基础》，张清、杜静编著，中国铁道出版社，1997 [4] 《岩石力学简明教程》，李世平等编．北京：煤炭 工业出版社，1996 [5] 《岩体力学》，沈明荣主编．上海：同济大学出版社，1999 [6] 《矿山岩体力学》，高延法、张庆松编著，中国矿业大学出版社，2000 [7] 《岩石力学基础教程》，侯公羽 主编，机械工业出版社，2011、1 [8] 《Engineering Rock Mechanics》，上、下卷（中译本）J.A. Hudson; J.P. Harrison 著，冯夏庭等译，科学出版