高等岩石力学

1、高等岩石力学交通科学与工程学院冯锦艳办公室 工程训练中心东417邮 箱 联系方式岩体力学，沈明荣，陈建峰编著 ，同济大学出版社，2006 教 材 32学时=授课20学时+研讨12学时第四周第11周（2014.10.102014.11.28）4次授课(1、2、4、5、6章)3次研讨 1次FLAC讲座 1次岩石力学试验参观 1次期末学术汇报 课程安排1次期末学术汇报（给定期末成绩）第11周周五（11月28日）912节课每人提交一份纸质学术报告（不少于3000字），同时将电子版发至我的邮箱，并进行PPT讲述20分钟。课程安排1次期末学术汇报（给定期末成绩）第11周周五（11

2、月28日）912节课报告要求：题目任选，与岩土相关即可，如地基、边坡、城铁、地下商场的稳定性评价，施工方法、试验方法、试验器材改良，地震、地热以及降水的影响等。报告需包括研究现状，存在的问题，研究前景，及创新意义。 课程安排授课内容第一章 绪论第二章 岩石的基本物理力学性质第四章 岩体的基本力学性质第五章 工程岩体分类第六章 岩体的初始应力状态第一章 绪论岩体力学（Rock Mass Mechanics）：研究岩石和岩体力学性能的一门学科；是探讨岩石和岩体在其周围环境(力场、温度场、地下水)发生变化后，作出响应的一门力学分支。特点：1.研究对象非常复杂的天然介质；2.岩体力学与岩体工程有着紧密

3、的联系。 岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律 聚集而形成的自然物体 。这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系 。1.1 岩石与岩体矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性 质的自然元素和化合物。石英、正长石、方解石。结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及 其相互结合的情况。结构沉积岩内的碎屑结构结构沉积岩内的碎屑结构结构沉积岩内的泥质结构构造层理结构构造层理结构构造柱状节理岩石分类变质岩：岩浆岩、沉积岩和一些变质岩在地壳受到高温、高压和化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。岩浆岩：岩浆冷凝形成的岩石。沉积岩：母岩在地表经

4、风化剥蚀产生的物质通过搬运、沉积和硬结成岩作用而形成的岩石。岩石分类岩体=岩块+结构面变质岩：不稳定与变质程度和原 岩性质有关岩浆岩：强度高、均质性好沉积岩：强度不稳定，各向异性 岩 体结构面岩块不连续面：包括节理、裂隙、孔隙、断面、孔洞、层面岩石=岩块岩体：在一定工程范围内的自然地质体。结构面：具有极低或没有抗拉强度的不连续面，包括一切地质分离面。结构体：被结构面切割的岩块。应力分布+受力变形复杂。降低岩体的稳定性能和力学强度。岩基边坡崩塌、滑坡是否因为岩石强度不够？2014年8月27日晚上8点30分左右，贵州省黔南州福泉市发生了一起山体滑坡事件，导致两个村民小组房屋被掩埋。23人遇难、22

5、人受伤 。8.27贵州福泉山体滑坡事故小坝滑坡的山坡脚到坡顶高度300米，坡陡80度。2011年2月19日，矿山裂缝50cm宽，滑坡塌方100m山体。2012年4月27日，山上有了新的裂缝，大约80m长，70-80cm宽，下滑2米多。8.27贵州福泉山体滑坡事故2014年3月底，山体再一次出现裂缝。52阿富汗巴达赫尚省山体滑坡事件当地时间2014年5月2日上午11点左右，位于阿富汗东北部巴达赫尚省的一处偏远山区发生山体滑坡，大量碎石和泥土涌入一座村庄，导致超过2100人死亡。52阿富汗巴达赫尚省山体滑坡事件省内分布着众多山脉，地形复杂。一旦遭遇雨雪天气，这里非常容易造成山体滑坡、泥石流、雪崩等

6、各种自然灾害。连降暴雨是造成这次事故的原因 。岩石的强度结构面的产状、切割密度、发育程度、粗糙度、起伏度、延展性、粘结力以及充填物的性质。岩体结构：结构面+结构体 结构面的发育程度及其组合关系。如何评估岩体的稳定性？块状结构（节理少，层厚）镶嵌结构（结构面较多，有斜交结构面）碎裂结构（碎块状）层状结构（板状）层状碎裂结构（小碎块体）散体结构（颗粒状、碎屑状）岩体结构分类(中科院地质所，20世纪60年代)1.2 岩体力学的研究任务与内容 不连续； 各向异性； 不均匀性；地质因子特性（水、气、热、初应力）。（1）岩体的力学特征 基本原理方面 试验方面 实际应用 现场监测 （2）岩体力学的研究任务和

7、内容1.2 岩体力学的研究任务与内容 基本原理方面 地质力学模型+本构规律+特征岩石和岩体的成分、结构、构造、地质特征和分类；结构面的空间分布规律和地质概化模型；岩体在自重应力、构造应力、工程应力作用下的力学响应及其对岩体的静、动力学特性的影响；赋存于岩体中的各类地质因子(水、气、温度、时间、化学因素)相互的耦合作用。（2）岩体力学的研究任务和内容岩石与岩体的物理力学性质室内与室外试验动载荷与静载荷试验模拟试验试验结果的统计分析试验设备的改进（2）岩体力学的研究任务和内容试验方面（2）岩体力学的研究任务和内容实际应用三峡库区山体滑坡据有关部门调查统计，三峡库区滑坡共1150处，主要分布在万州巫

8、山地段。受环境条件的影响，三峡库区滑坡具有数量多、密度高、规模大、危害严重等显著特点。2012年，三峡库区新建水库蓄水后至高水位，初期3到5年内将集中产生大量的新生滑坡和塌岸。连续一个星期的大雨，2014年9月1日至5日，湖北省宜昌市秭归县发生25处滑坡。348国道秭归沙镇溪镇两处中断，一座1000瓦的水电站被完全损毁。三峡库区山体滑坡 2014年9月2日13时19分，湖北省秭归县沙镇溪镇三星店村杉树槽发生重大岩体滑坡，灾害导致部分道路、农田损毁，1座电站被掩埋，紧急转移撤离953人，无人员伤亡。库区滑坡首次冲毁水电站 三峡库区山体滑坡湖北秭归新滩有记载以来已发生过10余次崩塌滑坡，重者堵江断

9、航，轻者毁民宅。巫山滑坡（2009）巫山龚家坊江段发生山体崩塌，约两万立方米泥石滑入长江，将一座浮标掀翻，导致航道窄了100余米 。三峡库区山体滑坡专家认为，三峡水库蓄水期间水库地震以微震和极微震为主，均小于初步设计论证报告中的预测值；三峡库区未对周边区域气候产生明显影响；三峡建设使得枯水期长江入海口流量大大增加了，对上海利大于弊。 中国工程院院士郑守仁中国水力发电工程学会副秘书长张博庭 2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震滑坡 云南彝良地震2012年9月7日11时19分，云南省昭通市彝良县与贵州省毕节地区威宁彝族回族苗族自治县交界发生5.7级地震，12时16分，昭通市彝良县又发生5.6级地

10、震。（2）岩体力学的研究任务和内容 现场监测 应力应变关系 蠕变、断裂、损伤以及承载能力和稳定性及其各自随时间的变化特性 预测岩体力学数据。（3）岩体力学在岩土工程中的应用地下洞室围岩的稳定性研究。开挖引起的应力重新分布、围岩变形、围岩压力、围岩加固。岩基的稳定性研究。自然力和工程力作用下，岩基中的应力、变形、承载力和稳定性。1.2 岩体力学的研究任务与内容 （3）岩体力学在岩土工程中的应用岩坡的稳定性研究天然斜坡与人工边坡的稳定性，应力分布、变形和破坏，失稳机理。岩体力学的新理论新方法1.2 岩体力学的研究任务与内容 1.3 岩体力学的研究方法 研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合实验室

11、内野外岩块（拉、压、剪）模拟位移应力压力收敛（表面位移）应变绝对位移、相对位移（内部）理论连介非连介松散介紧密固体有限元离散元边界元工程数值方法弹性理论塑性理论流变理论断裂、损伤理论地质调查工程地质分区岩体结构划分岩石岩体力学性质试验岩体赋存条件分析初始应力结构面几何特征介质的模型化物理数学 计算经典解析法数值计算法正、反分析分类确定岩体的质量等级模拟试验经验判据岩体工程设计加固措施施 工长期监测反馈分析图1-1 岩石力学研究步骤的框图1.4 岩体力学在其它学科中的地位 力学 （固体力学分支）+地质学（1）1925年泰沙基（Terzaghi）建筑土力学。（2）地质力学的岩石力学学派（奥地利学派（萨尔茨堡学派）缪勒和斯体尼）否认小岩块试件的力学试验。创立了新奥法。（3）工程岩石力学学派，法国塔洛布尔（J.Talober），偏重岩石的工程特性和弹塑性理论方面的研究。 1951年岩石力学最早的代表作。 1969年岩石力学基础较为著名的著作。 （4）1959年法国马尔帕塞拱坝坝基失事和1963年意大利瓦依昂水库岩坡滑动促进了岩石力学的发展，成立了国际岩体力学学会。 1966年在里斯本召开第一届国际岩石力学大会（届/4年 ） 2011年第12届在北京举行。1.