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1、愿本课程带您进入岩石力学的世界愿本课程带您进入岩石力学的世界岩岩 石石 力力 学学Rock Mechanics本课程的教学内容本课程的教学内容Contents第一章第一章 绪绪 论论第二章第二章 岩石的物理性状（性质）岩石的物理性状（性质）第三章第三章 岩石的强度岩石的强度第四章第四章 岩石的变形岩石的变形第五章第五章 岩体天然应力与洞室围岩的应力分布岩体天然应力与洞室围岩的应力分布第六章第六章 矿山压力与围岩稳定性矿山压力与围岩稳定性 第七章第七章 岩基应力及稳定分析岩基应力及稳定分析第八章第八章 岩坡稳定分析岩坡稳定分析本节内容本节内容Nextq岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及
2、特点q岩石力学研究的主要内容岩石力学研究的主要内容q岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法 同时，我们将通过一个同时，我们将通过一个大型水电工程宣传片大型水电工程宣传片，使同学们对岩石力学与水电工程的关系有一个较为使同学们对岩石力学与水电工程的关系有一个较为形象的认识。形象的认识。第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Introduction 对象：对象：岩石岩石对象对象岩石材料岩石材料地壳中坚硬的部分地壳中坚硬的部分； 方法方法：力学的观点、理论、方法力学的观点、理论、方法 综合：岩石力学就是综合：岩石力学就是用力学的理论，观点和方法去研用力学的理论，观点和方法去研究岩石材料的力学行为及
3、其工程应用的学科究岩石材料的力学行为及其工程应用的学科。（。（实际上也实际上也称为称为“岩体力学岩体力学”，是水利学科的一个重要分支学科），是水利学科的一个重要分支学科）1.1.1 岩石力学的概念岩石力学的概念1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点 作为作为力学的一个分支力学的一个分支，岩石力学主要，岩石力学主要解决解决水利、土木工程水利、土木工程等建设中的岩石工程问题等建设中的岩石工程问题，它是一门新兴的它是一门新兴的, ,与有关学科相互与有关学科相互交叉的工程学科交叉的工程学科, ,需要需要应用数学应用数学、固体力学固体力学、流体力学流体力学、地质地质学学、土力学土力学、土
4、木工程学土木工程学等知识，并与这些学科相互渗透。等知识，并与这些学科相互渗透。a、既古老，又年轻、既古老，又年轻 1.1.2 岩石力学的特点岩石力学的特点 1）研究的广泛性）研究的广泛性 古老：旧石器时期古老：旧石器时期(岩石作为生产工具岩石作为生产工具)，利用石器生活场，利用石器生活场所及宗教建筑等所及宗教建筑等(洞穴、房屋、桥梁洞穴、房屋、桥梁、都江堰、埃及、都江堰、埃及金字塔、巴比伦人的金字塔、巴比伦人的“空中花园空中花园”等等)； 1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点 年轻：从年轻：从20世纪世纪40年代开始（美国，法国，意大利、中国年代开始（美国，法国，意大利、中国
5、修建了大量的岩体工程）。修建了大量的岩体工程）。1.1.2 岩石力学的特点岩石力学的特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点p人类最早接触和最早使用的材料：旧、中、新石器时代的标人类最早接触和最早使用的材料：旧、中、新石器时代的标志是人类使用岩土材料的水平；志是人类使用岩土材料的水平；p土与文化：几大古文明中人类起源的传说：不约而同地认为土与文化：几大古文明中人类起源的传说：不约而同地认为人是上帝（神）用土创造的；人是上帝（神）用土创造的；p表土与人类文明：人类的几大古文明的发生与衰落表土与人类文明：人类的几大古文明的发生与衰落;p土地与农业：土地与农业：“普天之下，莫非王土
6、普天之下，莫非王土” 权力与财富权力与财富 ；朝；朝代的更替；农民战争代的更替；农民战争 p农业文明土与水农业文明土与水p目前名川大河的中下游，土层深厚目前名川大河的中下游，土层深厚形成农业、经济、文化、形成农业、经济、文化、政治中心政治中心p海洋文化：三角洲文明（交通与信息）海洋文化：三角洲文明（交通与信息）p岩土与哲学的天然联系。岩土与哲学的天然联系。岩土与哲学的关系岩土与哲学的关系1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点 20世纪下半叶发生了世纪下半叶发生了3次震惊水利水电工程界的重大工程事次震惊水利水电工程界的重大工程
7、事故：法国故：法国Malpasset双曲拱坝溃坝；意大利双曲拱坝溃坝；意大利Vajout双曲拱坝近双曲拱坝近坝库区左岸发生坝库区左岸发生2.5亿亿m3的大滑坡；美国的大滑坡；美国Teton土坝在岩基坝段土坝在岩基坝段溃决。大大促进了岩石力学的发展。溃决。大大促进了岩石力学的发展。1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点在我国：在我国： 1958年，三峡岩基组成立并着手开始三峡坝区岩石力学年，三峡岩基组成立并着手开始三峡坝区岩石力学的研究；的研究； 1970年，万里长江第一坝
8、年，万里长江第一坝葛洲坝水电站修建时，成葛洲坝水电站修建时，成立的专门的岩石力学研究机构；立的专门的岩石力学研究机构； 近年来，随着大量矿山、交通、国防、水电工程的修建，从事近年来，随着大量矿山、交通、国防、水电工程的修建，从事岩石力学研究的科技人员大幅增加，大大促进了岩石力学学科的发岩石力学研究的科技人员大幅增加，大大促进了岩石力学学科的发展，我国的岩石力学工作者在世界岩石力学领域也逐渐占有一席之展，我国的岩石力学工作者在世界岩石力学领域也逐渐占有一席之地，如我国的冯夏庭教授。地，如我国的冯夏庭教授。 1979年，中国（年，中国（CRSM）加入国际岩石力学学会）加入国际岩石力学学会ISRM；
9、1.1.2 岩石力学的特点岩石力学的特点 1）研究的广泛性）研究的广泛性 水电水电水电水电三峡、二滩、溪洛渡、锦屏、龙滩；（三峡、二滩、溪洛渡、锦屏、龙滩；（三峡、二滩、溪洛渡、锦屏、龙滩；（三峡、二滩、溪洛渡、锦屏、龙滩；（图示图示图示图示）铁道铁道铁道铁道长隧道、大型桥梁、边坡；长隧道、大型桥梁、边坡；长隧道、大型桥梁、边坡；长隧道、大型桥梁、边坡；公路公路公路公路隧道、路堤等；隧道、路堤等；隧道、路堤等；隧道、路堤等；冶金冶金冶金冶金矿山开采；矿山开采；矿山开采；矿山开采；建筑建筑建筑建筑大跨度地下商业中心，建筑物基础，城市地铁；大跨度地下商业中心，建筑物基础，城市地铁；大跨度地下商业中
10、心，建筑物基础，城市地铁；大跨度地下商业中心，建筑物基础，城市地铁；b、跨行业、跨行业 1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点NEXTNEXT1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点中国第二大水电站，坝高278m1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点世界上最高的混凝土双曲拱坝，最大坝高305m 1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究
11、的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点中国第三大水电站，三项世界之最中国第三大水电站，三项世界之最 1、规模最大的地下厂房。厂房长、规模最大的地下厂房。厂房长.m，宽，宽.m，高，高.m。 2、最高的碾压混凝土大坝。最大坝高、最高的碾压混凝土大坝。最大坝高.m，坝，坝顶长顶长m，坝体混凝土方量万立方米。，坝体混凝土方量万立方米。 3、提升高度最高的升船机。全长多、提升高度最高的升船机。全长多m，最大，最大提升高度提升高度m。1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点伊泰普伊泰普Itaipu大坝大坝（巴
12、西和巴拉圭（巴西和巴拉圭 ） 原世界第一，现世界第二大水电原世界第一，现世界第二大水电站！站！1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点美国胡佛大坝美国胡佛大坝 （Hoover Dam） 美国大古力美国大古力Grand Coulee 电站电站 ReturnReturn1.1.2 岩石力学的特点岩石力学的特点 2）研究对象的复杂性）研究对象的复杂性 a、组成、组成 岩石岩石地质体（单独的力学性质地质体（单独的力学性质+耦合效应）；岩块、结耦合效应）；岩块、结构面构面组合形成；块状结构、破碎结构、离散结构组合形成；块状结构、破碎结构、离散结构 Rock and Rock Mass b、
13、背景、背景 地质力学环境的复杂性（地应力、地下水、物理、化学作地质力学环境的复杂性（地应力、地下水、物理、化学作用等）用等）1.1岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点1.1.2 岩石力学的特点岩石力学的特点 3）工程应用性（实践性）非常强）工程应用性（实践性）非常强 4）社会经济效益显著）社会经济效益显著 如：如：“七五七五”攻关期间，四川大学、成勘院、清华大学联攻关期间，四川大学、成勘院、清华大学联合开展合开展“二滩坝基可利用岩体研究二滩坝基可利用岩体研究”，节约投资，节约投资7000多万；获多万；获得了国家科技进步一等奖；得了国家科技进步一等奖；1.1岩石力学研究的对象及特点岩
14、石力学研究的对象及特点 岩石力学是伴随工程的应用而发展起来的，没有实际的工岩石力学是伴随工程的应用而发展起来的，没有实际的工程就没有岩石力学发展的社会需求，反过来，岩石力学理论的程就没有岩石力学发展的社会需求，反过来，岩石力学理论的发展又进一步提高了工程的科技含量，促进了工程的安全性，发展又进一步提高了工程的科技含量，促进了工程的安全性，经济型等经济型等1.2 岩石力学的基本内容岩石力学的基本内容水电工程中的三大应用：水电工程中的三大应用：基础（坝基、坝肩）工程、边坡工程（天然、工程开挖）基础（坝基、坝肩）工程、边坡工程（天然、工程开挖）、地下洞室（隧洞、厂房等）地下洞室（隧洞、厂房等）、基本
15、理论基本理论材料实验材料实验工程应用工程应用三大部分三大部分岩体地应力岩体地应力岩体的强度岩体的强度岩体的变形岩体的变形裂隙水力学裂隙水力学1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法物理模拟物理模拟数学模型数学模型理论分析理论分析岩石物理力学性质常规实验，地质力学模型试验；岩石物理力学性质常规实验，地质力学模型试验；如：有限元如：有限元FEM、离散元、离散元DEM、边界元、边界元BEM等数值模拟等数值模拟 分析；分析；用新的力学分支，理论研究岩石力学问题用新的力学分支，理论研究岩石力学问题(分形力学、神经分形力学、神经网络、遗传算法、耦合分析等网络、遗传算法、耦合分析等)；1.3 岩石力学的
16、研究方法岩石力学的研究方法1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法1.3 岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势一、应用岩石力学一、应用岩石力学环境安全和控制环境安全和控制1、环境保护（环境岩土工程）、环境保护（环境岩土工程）2、存贮和弃置、存贮和弃置1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势一、应用岩石力学一、应用岩石力学环境安全和控制环境安全和控制3、天然岩质边坡的稳定性岩体表面开挖、天然岩质边坡的稳定性岩体表面开挖1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势一、应用岩石力学一、应用岩石力学环境
17、安全和控制环境安全和控制4、隧道工程、隧道工程1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势一、应用岩石力学一、应用岩石力学环境安全和控制环境安全和控制5、采矿工程、采矿工程1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势一、应用岩石力学一、应用岩石力学环境安全和控制环境安全和控制6、地下洞室、地下洞室1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势一、应用岩石力学一、应用岩石力学环境安全和控制环境安全和控制7、石油工程、石油工程8、岩基工程、岩基工程1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势二、力学现象与温度、水力和化学现象的耦合二、力
18、学现象与温度、水力和化学现象的耦合1、室内实验、室内实验压缩压缩2、室内实验、室内实验抗剪抗剪1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势二、力学现象与温度、水力和化学现象的耦合二、力学现象与温度、水力和化学现象的耦合3、岩体水力特性与力学耦合现象的实验、岩体水力特性与力学耦合现象的实验1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势二、力学现象与温度、水力和化学现象的耦合二、力学现象与温度、水力和化学现象的耦合4、岩体行为模拟、岩体行为模拟5、其它、其它1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势三、岩石动力学和抗震技术三、岩石动力学和抗震技术1、
19、天然地震和诱发地震、天然地震和诱发地震2、岩爆、岩爆1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势三、岩石动力学和技术三、岩石动力学和技术3、地应力、地应力4、岩石爆破、岩石爆破1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势三、岩石动力学和技术三、岩石动力学和技术5、岩石切割和钻孔、岩石切割和钻孔6、岩石爆破、岩石爆破1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势四、野外实验和测量与监测四、野外实验和测量与监测1、实验技术、实验技术1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势四、野外实验和测量与监测四、野外实验和测量与监测2、岩石和岩体
20、性质的测定、岩石和岩体性质的测定1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势3、监测、长期测量和风险评价、监测、长期测量和风险评价4、岩石锚固效果监测、岩石锚固效果监测四、野外实验和测量与监测四、野外实验和测量与监测1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势1.4 现代岩石力学研究及发展趋势现代岩石力学研究及发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势五、国际及国内岩石力学的发展趋势
