岩体力学概述

课程介绍1.岩体力学的研究对象2.岩体力学的研究内容3.岩体力学的研究方法4.岩体力学的发展历程5.岩石力学的发展历程岩体力学的研究对象地质体——由一定的岩石组成的和具有一定构造特征的，并占据地球上一定空间的实体。土体岩体地质体＝板块或地体

大地构造学矿体(含矿)

矿山地质学

工程地质学、岩体力学、岩土工程、土木工程

(1)岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。

(2)就具体问题研究而言，岩体即为地质体的一部分。

(3)岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。有时将土体作为一种特殊岩体对待。岩体的组成要素岩体——在地质历史过程中所形成的，已经遭受过变形和破坏，具有一定物质成分和结构并赋存于一定地质环境中的地质体。岩体是工程地质学和岩体力学的专有术语。岩石、岩体结构和赋存环境是组成岩体不可缺少的三大要素物质成分－岩石结构－岩体结构赋存环境结构体结构面应力场温度场渗流场其它物理场（电、磁等）岩体的工程特征共同作用岩体三场耦合岩体的演化过程建造（成分、岩体结构、赋存环境）改造（成分、岩体结构、赋存环境）岩石＝＞岩体力学中非常重视对岩石的物理力学性质及其影响因素的研究，这是整个岩体力学基础之一。必须对工程区地层有系统全面的了解◎弄清地层的形成时代、环境、过程，岩性岩相的变化以及彼此的接触关系，建立典型的岩石地层柱状图，进行详细的划分和对比。◎从工程地质的观点出发，如岩石地层的工程地质分类，标出易于识别的标志层及软弱有害的岩层或岩组，填制工程地质图◎弄清岩石的基本物理力学性质，为整个工程勘查和设计工作打下基础。地质特征物质成分岩石结构、构造成因类型岩性岩相变化成层条件、厚度变化物理(水理)性质力学性质

结构体特性结构面特征岩石的特性岩石＝结构体岩体的特性岩体是由一种或多种岩石组合，岩石是组成岩体的固相基质。(1)结构面岩体内的开裂的或易于开裂的界面（包括物质分异面和不连续面）统称结构面

。结构面物质分异面－在建造过程中形成，如层面、(不)整合面、岩性接触面等不连续面－－在改造过程中形成，内、外动力作用，如断层、节理、裂隙、片理(2)结构体岩体内由结构面纵横切割而分离的块体，称为结构体p1p2p3p4p5p6p7p8岩体结构(3)岩体结构结构面和结构体在岩体内的排列组合形式，称为岩体结构结构面的性质、规模结构体的性质、规模、形状结构面和结构体的排列和组合岩体结构

岩体性质岩体结构控制论◎岩体结构是岩体的重要组成要素；◎岩体结构是岩体区别于岩石及其它固体材料的基本特征之一；◎岩体结构决定了岩体的不连续性(岩体基本特征之一）；◎岩体结构控制着岩体的变形和破坏等力学特征。对岩体结构的研究是整个岩体力学工作的基础和关键赋存环境岩体的赋存环境地应力场温度场渗流场其它物理场★岩体形成于一定的地质环境岩体赋存于一定的地质环境赋存环境在一定程度上影响着岩体的性质，如◎地应力的高低可使岩体的力学介质类型发生转化而且决定岩体结构力学效应的显著程度，岩体因此表现出有条件转化性的特征。◎各向异性(1)赋存环境是一项活动的、易变的因素(2)赋存环境不同，岩体的地质特征和力学性质不同;(3)赋存环境发生变化，岩体也随之改变(4)脱离赋存环境，不能称其为岩体。→岩石材料、岩石块体形成于并赋存于一定地质环境，是岩体区别于岩石和其它固体材料的基本特征之一。岩体始终依存于赋存环境，并与赋存环境相适应岩体的形成过程（岩体的演化）建造过程

（1）岩石成分在建造过程中，首先形成的是岩体的物质成分——岩石。沉积岩：沉积岩建造（包括碳酸岩建造、碎屑岩建造、复理式建造、含煤建造、含盐建造等）火成岩：岩浆岩建造、火山岩建造、混合岩建造混合岩：变质岩建造、构造岩建造及风化岩建造等。它们在建造过程就形成了各自的岩石成分和岩石结构。★岩体形成于一定的地质环境岩体赋存于一定的地质环境岩体始终依存于赋存环境并与赋存环境相适应（2）岩体结构在建造过程中形成的岩体结构＜＝岩体的原生结构（岩石学中，称岩体的原生结构为岩相）不同建造甚至同类型建造的岩石，由于岩相不同，其特征也不同。在岩体力学中，岩相的最大特点就是各向异性。按各向异性程度，原生岩体结构可分为块状结构和层状结构。一般呈各向同性，均匀性高具成层性:即横向同性，纵向和横向的性质变化较大。岩体的成层性是十分重要的，它标志着地质作用的转化或间断，反映出岩体中弱面的存在，如岩性界面、地质间断面（古风化面、岩浆喷发间歇面等）和片状条状矿物富集面（片理、层理等），它们直接控制着岩体介质的各向异性和不连续性，并影响岩体的成层条件和厚度。（3）赋存环境岩体建造过程中伴随着形成了自已的赋存环境，地应力以及自重应力为主，地下水以孔隙水为主。改造过程在建造过程中形成的岩体，其岩石成分、原生岩体结构和赋存环境是与当时的物理化学环境相适应的，而且只适应当时的环境。当条件变化时，它们也随之改变，以适应新的环境条件。岩体一经在建造过程中形成，就要遭受后期多次反复的内外动力地质作用的巨大改变，这一过程称为岩体的改造过程。经过内外动力地质作用，岩体得到了全面的改造，包括岩石成分、岩体结构和赋存环境的改造。岩石成分：内动力地质作用可使三大岩类相互转化，

风化作用使岩石矿物风化，多数形成粘土矿物。岩体结构：改造作用扩大了岩体的不连续性，如

构造作用在岩体中产生了大至断裂小到劈理等结构面，

剥蚀作用使岩体卸荷而导致岩体内已有裂隙的扩大和新的裂隙产生，

风化作用则沿上述不连续风化对岩体结构加以改造。赋存环境：由于构造作用和剥蚀（卸荷）及沉积（加荷）作用，使岩体的应力场、地下水活动及地热发生明显的改变。其中地应力场=>变得更为复杂，增加了构造应力和剥蚀残余应力；地下水=>主要赋存于岩体裂隙中；温度场=>在构造活动强烈的地带，热流密度增大，地温梯度发生异常。岩体演变至今，而且其岩石成分、岩体结构和赋存环境还将在地质作用和人类工程经济活动作用下继续演化下去。工程开挖岩体环境场工程岩体(硐室围岩)工程岩体环境场宏观表现|围岩变形稳定不稳定破坏工程措施新动态平衡环境场变化(应力场,渗流场,温度场)围岩变化(岩体结构变化)围岩力学属性变化围岩力学性质变化围岩力学响应变化变形破坏机制变化动态演化规律变化动态平衡岩体的基本特征在岩体形成和存在的整个历史中，已经遭受过复杂的、多期次反复的和不均衡的地质作用，今天所见到岩体，实际上已经遭受过多次复杂的变形和破坏。受岩体结构和赋存环境的控制，岩体的性质非常复杂和特殊，概括起来有：不连续性、非均质性、各向异性、有条件转化性最基本的是不连续性和有条件转化性。岩石岩体结构赋存环境地质特征力学性质岩体的特征不连续性非均质性各向异性有条件转化性不连续性

岩体的地质不连续性包括岩性不连续性和结构不连续性。岩性不连续性：指岩体内岩石性质沿一些界面发生突变

不连续面：指不整合面、层面、侵入岩接触带等；结构不连续性：指岩体中一系列宏观分离面，如断层、节理、劈理等。

从总体来看，岩体是不连续介质，其中的不连续面（即结构面）的性质及其排列组合控制着岩体的工程特性，也使其有别于一般连续介质的力学性质。非均质性岩体的非均质性——岩体的物理－力学性质随所测点的空间位置不同而有差异的性质。∵岩体是长期地质作用的产物∴其非均质性是绝对的，而均质性是相对的和有条件的。∵岩体具有非均质性∴同一岩体不同部位的工程性质可有较显著的不同，表现为试验结果具有较大的离散性。

各向异性岩体的各向异性——岩体的物理力学性质随取向不同而具有明显方向性差异的性质。

有条件的转化性岩体赋存于一定的地质环境（地应力、地下水和地温场）中，这是岩体与岩石的根本区别之一。赋存环境对岩体的物理力学性质以及工程特性有较大的影响，常使岩体的力学介质类型、力学特征发生有条件的转化。各向异性的主要原因是存在于岩体中的结构面具有优势方位及岩体赋存环境具各向异性。这就要求在研究岩体的工程特性和进行岩体工程设计时，必须注意岩本中结构面的优势方位与工程作用力之间的相对关系。岩体力学的内容岩体力学与工程岩体力学(1)岩体力学：研究岩石和岩体力学性态的理论和应用的科学,是力学的一个分支。岩体力学主要研究岩石和岩体对其存在环境中的力场的响应。(2)岩体工程（岩石工程）与工程岩体岩体工程(岩石工程)：在岩体内部或表面修建或构造的任何工程。工程岩体：岩体工程所涉及的岩体。(3)工程岩体力学工程岩体力学：研究已经经受过变形和破坏的岩体，在人类工程—经济活动作用使其环境变化时，产生的再变形和再破坏的规律和理论，进一步运用这些理论和规律预测岩体工程的稳定性，解决岩体工程建设中的实际问题的一门应用性科学。工程岩体力学主要研究岩石和岩体对工程活动的响应。工程岩体力学的研究任务任何工程（包括岩体工程）活动均应符合安全、经济和合理的原则。为此

◎正确的工程设计

&

良好的施工质量◎准确预测岩体中产生的次生应力和变形以及岩体工程的稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，保证施工顺利，并为合理的工程设计提供岩体力学依据，这就是工程力学的根本目的和任务。

在从事工程－经济活动时，人类或多或少地改变了地质环境。就岩体工程而言，自然岩体的赋存环境和性质发生改变，其工程特性也随之改变，同时，这种变化还将反过来影响岩体工程的安全性等。因此，不仅要研究岩石和岩体本身的力学性态，更应着重研究与各类岩体工程有关的工程岩体在工程力作用下的变形、破坏规律和趋势及其实际应用岩体力学的研究内容研究内容岩体力学的服务对象（岩体工程）对岩体力学有不尽相同的要求岩体力学的研究对象（岩石、岩体、岩体工程）相当复杂◎岩体（岩石）的地质特征◎岩体（岩石）的力学性质◎岩体结构基本规律及岩体结构力学效应◎岩体赋存环境及其力学效应◎岩体的时间效应及流变问题◎岩体动力学特征◎岩体测试技术和方法◎工程岩体及岩体工程稳定性分析原理和方法◎信息处理及计算机应用技术◎岩体力学模拟和模型试验◎岩体改良与施工技术方法研究课题工程岩体力学是伴随着工程建设的发展而发展的，其研究课题、研究任务和研究内容随工程建设的发展而增多，研究任务和内容既来源于生产实践，又必须直接服务于生产实践。因此，工程岩体力学研究既有理论上的，又有应用实践上的。理论课题岩体(岩石)的工程地质特性工程岩体的评价与预测工程岩体改良技术方法应用课题边坡变形与破坏问题地基变形与破坏问题地下硐室变形与破坏问题水利水电工程采矿工程道路工程土木建筑工程海洋勘探与开发工程石油工程核电建设及核废料处理工程地层热能资源开发工程地震预报地下水资源开发工程研究课题岩体力学(工程岩体力学)的学科地位工程建设环境:

土体＋岩体(土体是一种特殊的岩体)工程建设材料:

土＋岩石工程地质学:

土力学＋岩体力学岩体力学与土(体)力学共同构成工程地质（地质工程或岩土工程）的基础左手

&

右手岩体力学的研究方法研究方法岩体力学是一门边缘交叉科学根据所采用的研究手段或基础理论所属学科领域的不同，岩体力学的研究方法可大致有：◆工程岩体力学的研究任务和内容◆工程岩体力学研究方法的多样性。服务对象的多样性研究对象的复杂性研究内容的广泛性工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法工程地质研究法工程地质研究方法是了解岩体和岩石地质特征的主要方法，是整个岩体力学的基础工作。工程地质研究方法的重点是岩石和岩体的地质特征，尤其与岩体力学性质和岩体力学作用有关的内容：岩石、岩性、岩相、岩层的工程地质特征研究、岩体结构特征研究和岩体赋存环境研究。◎岩矿鉴定方法：了解岩石的类型、矿物组成、结构构造等特征；◎地层学方法、构造地质学方法和工程勘察方法：了解岩相及岩层特征、岩体的成因、空间分布规律、各种结构面的发育特征等；◎地质力学方法及工程地质勘察方法：了解研究区岩体的应力场状态；用水文地质学方法，了解岩体渗流场特征。工程地质研究法工程地质学:矿物学、岩石学、构造地质、地质力学、地层学等工程地质勘察测试与试验研究法

岩体力学的测试与试验法主要包括以下三方面:(1)结构探测运用地球物理方法和技术，探查各种结构面的特征(2)赋存环境因素量测

包括：天然应力的量测地下水量测地热测量等；(3)岩体物理力学性质测试主要有：岩石物理力学性质室内试验岩体力学性质现场试验（原位试验、钻孔试验）岩体变形监测（原型实测、长期观测、位移反分析）模型模拟试验等。◎测试与试验研究法是岩体力学理论发展和工程应用的基础。◎试验结果的作用：※岩体变形破坏分析和稳定性分析提供必需的计算参数；※某些试验成果（如应力场测试、位移监测、声发射监测、模型模拟试验）可直接用于岩石工程变形和稳定性评价以及岩体力学中某些理论问题探讨。必须：★重视并大力开展岩体力学试验研究工作★积极应用新技术

随着岩体力学的不断发展，涉及的测试和试验研究范围越来越宽。在常规试验和测试方法的基础上，岩体力学试验与测试方法正向宏观和微观两个方向发展，既有大地层的力学测试和地质构造的勘测，也有室内岩石的微观测定。当代科技的迅猛发展，也促进了岩体力学试验研究的发展，一些新的实验技术，如遥感、激光散斑、切层扫描、三维地震勘测成像、三维地震CT成像、微震等技术，都已来断地运用到岩体力学研究领域，为岩石工程服务。理论分析法

工程地质研究和试验与测试法的研究成果（岩体的工程地质信息）抽象岩体地质模型抽象力学模型本构关系刚体力学模型弹性力学模型弹塑性力学模型流变模型断裂力学模型损伤力学模型渗透网络模型拓扑模型等求解分析结果工程岩体的应力和应变分布规律破坏条件分析预测工程岩体变形和稳定性等(1)解析法基于各种力学理论，利用岩体力学模型，确定待研究问题的：●平衡条件●本构关系●变形条件●破坏条件●边界条件(2)数值法●有限单元法(FEM)●有限差分法(FDM)●边界单元法(BEM)●离散单元法(DEM)●结构单元法●无界元法●流形元法(NNM)●块体不连续变形分析法(DDA)●块体理论＆上述诸方法的耦合法(3)其它理论分析方法●模糊分析●概率分析●随机分析●灵敏度分析●趋势分析●可靠度分析●神经网络●灰色系统理论●时间序列分析等应力和应变分布的近似解应力、应变与破坏条件的精确解

◎岩体力学性质研究

◎岩体质量评价

◎岩体改良=>愈来愈受到岩体力学界的重视。综合分析法

在工程岩体力学研究中，上述方法往往综合应用，即综合分析法。▓就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析，是岩体力学与岩石工程中极其重要的一套工作方法。▓岩体力学研究和应用中，每一环节都是多因素的，且信息量大，故必须采用多种方法，并考虑地质、工程和施工等多种因素，进行综合分析和评价，特别注重理论和经验相结合，才能得出符合实际情况的正确结论。▓就岩石工程而言，综合分析法又必须以不确定分析方法为指导，因为在岩石工程中，总是存在着地质、工程和施工诸多不确定因素。只有采用不确定性研究方法，才能彻底摆脱传统的固体力学、结构力学的确定性分析法的影响，使研究和分析的结果更符合实际，更可靠、更实用。现代非线性科学理论、信息科学理论、系统科学理论、模糊数学、人工智能、灰色理论和计算机科学技术的发展等,为不确定性分析方法奠定了必要的技术基础。

工程岩体力学的一般工作程序我国工程建设的特征◎工程岩体力学是一项工程，而不是简单的试验和计算◎工程岩体力学是一项为各类岩体工程服务的综合性极强的工作◎工程岩体力学包括一整套流程。

岩体力学工作工程地质人员工程岩体稳定性岩体工程的设计设计人员岩体工程施工施工人员这种机构上的脱节◆造成一定的浪费◆容易造成工程失事◆限制了岩体力学发展岩体工程地质信息采集岩体工程地质力学模型岩体稳定性评价岩体工程设计岩体工程施工岩体性态监测通过现场岩体特性的描述和调查，详细收集岩体的工程地质信息，如岩性、岩体结构、岩体赋存环境（地应力场状态，地下水活动状态，地热场状态）、岩体的力学性质及其特征指标或参数，这是基础的基础。

将采集的岩体工程地质信息抽象成合理的力学模型并进一步建立数学模型。(1)以岩体结构为纲，将地质信息抽象为地质模型；其次，针对地质模型，研究各种作用（如变形和破坏机制等），确定恰当的的岩体力学介质；(2)根据具体的岩体力学介质和工程作用条件，抽象得到岩体的力学模型；(3)根据力学模型，确定相应的本构关系，建立数学模型。

稳定性问题是工程安全与经济的核心。在前两步的基础上，根据工程要求，通过计算分析（选用恰当的模型和参数），确定工程岩体在工程荷载和各种自然力作用下的安全程度，对工程岩体及岩体工程的稳定性进行评判。当通过验算，其稳定性系数K＜1，则岩体是不稳定的，需改变设计或进行支护或加固；若K＞1，一般来说，工程岩体是稳定的，但考虑到实际岩体工程的重要性、勘测精度、工程运营期间条件的改变及其它因素，还需对其进行综合分析，提出工程岩体稳定性的综合评价意见。需强调的是，工程岩体稳定性分析计算是否合理，所选的方法固然重要，但选用的地质力学模型和计算参数是否符合工程岩体的客观实际，则是分析计算成败的关键。根据工程及其布局要求以及具体工程地质条件，选择和运用数学、计算方案进行岩体工程试设计。这往往与第3步重复交替进行，比如通过反复修改设计方案，最终使其满足稳定性要求和安全、经济、合理的原则。

对于许多岩体工程，岩体的地质力学条件完全自然满足要求的并不多见，而且在施工（尤其是不合理的施工）过程中，岩体的赋存环境及岩体的工程特性均不同程度地改变，使原本稳定的岩体失稳。因此，作为岩体力学工作者，应该积极配合并指导施工，提出合理的施工程序和方法以尽量保持原岩的性态，并对不满足要求的部分岩体进行恰当的和正确的改良（支护或加固）措施。事实上，无论是岩体性质的保护，还是岩体的改良，均需要以岩体力学理论为指导。工程岩体性态监测是指在岩体工程竣工后的整个运营期间，通过各种测试手段，对工程岩体进行长期观测，分析其力学性态在工程力学作用下的变化趋势，并进行预测和预报。无论是为了保证工程的安全，还是为了岩体力学自身的发展，工程岩体监测都是十分必要的。

反馈分析也是工程岩体力学工作中的重要组成部分，它贯穿于整个岩体力学工作中的每一步或某几步之间。比如，岩体力学参数反分析、岩体工程地质信息的量化与更新、主要岩体响应模式的识别、设计方案的反复修改和施工措施的现场调整等。岩体力学的发展历程

岩体力学的历史沿革岩体力学是一门边缘交叉科学、也是一门年轻的发展中学科

岩石材料力学阶段

本阶段，以岩石作为独立研究对象，简单测定岩石物理力学性质及干湿和冻融造成的强度减损，参照材料质量优劣标准来评价岩石。在评价实际工程建筑的地基、边坡和硐室稳定性时，把岩体看成岩石材料，直接引用材料力学及在材料力学基础上发展的弹性力学等。虽然该阶段已认识到地应力的存在，甚至小范围使用“岩体”这一术语，但概念是模糊的，没有真正认识到岩体特殊性和复杂性，实践问题的解决主要靠经验，该阶段岩体力学发展非常缓慢。

(1)地应力的发现及地应力学说的提出，是岩体力学发展史上第一次突破。（Rziha、Heim）(2)岩体力学研究和工程实践中，弹性力学和弹塑性力学的应用，极大地推动了岩体力学的发展。(Yong＆Stock、Schimist、Fenner)裂隙岩体力学阶段

(1)岩体力学系统研究的开端

1950年是全面开展岩体力学系统研究的开端其标志是：◎Stini创立的“奥地利地球物理与工程地质学会”◎L.Müller等创立的“奥地利学派”（也称“萨尔茨堡学派”）奥地利学派奥地利学派肯定岩体裂隙的存在，否认小岩块试验，主张只有通过现场试验才能获得岩体的真实特性。对岩体中断层和裂隙的描述和确定远比通常工程地质中的方法精确（她也正以此闻名），逐渐认识了岩体的本质，开创了裂隙岩体研究的先河，推动了岩体力学的发展。基本观点：

★岩体是各向异性的不连续体，结构面将岩体分割为岩块；

★岩体强度等于其残余强度，并取决于岩块啮合程度；

★岩体变形主要由于岩块移动，而不是岩块基质本身的变形。强调运用地质力学的观点和方法研究岩石力学。(2)岩体力学成为独立学科的标志

1957年，J.Talobre的《岩石力学》和1962年国际岩石力学学会（ISRM）的成立，标志着岩体力学已成为一门独立的学科，岩体力学的研究已慢慢获得动力。特别是1959年12月3日法国Malpasset大坝溃坝和1963年10月9日意大利Vajont水库失事等惨痛事件，使人们逐渐认识到，必须把岩体力学的进一步发展当作所有大坝设计者的最迫切的任务，从而真正认识到裂隙岩体研究的重要性，推动了岩体力学的迅速发展，裂隙岩体研究取得了重大进展。

1959年12月3日，Malpasset薄拱坝，因坝基失稳而导致整个拱坝倒毁，顷刻间67×106m3洪水突然奔腾而下，流速70km/h，对下游造成重大损失，致使384人死亡，110人下落不明，财产损失不计其数。1963年10月9日，意大利Vajont水库岩坡因灰岩层理强度减弱而发生大规模滑坡，在一分钟内约2.5×108m3岩石滑入水库内，顿时造成150m~250m的水浪，洪水漫过270m高的拱坝，致使下游的郎加朗市镇遭到了来性破坏，数百人死亡。该阶段研究的特点：明确认识到岩体不是一般的材料，而是发育着各种各样的不连续面的地质体（即裂隙化或节理化岩体），以裂隙岩体的基本力学性质作为研究的中心课题，岩体力学是一种地质介质力学。1974年，L.Müller主编的《岩石力学》代表了该阶段的研究方向、方法或基本成果。◆认识到岩体是裂隙体是岩体力学发展史上的第二次重大突破◎对裂隙在岩体特性中的作用和对岩体本构规律的认识还不够◎研究方法也还是连续介质力学，只不过在岩体力学性质研究上重视了尺寸效应岩体结构力学阶段

70年代初，以L.Müller和谷德振为代表的一批工程地质学家开展的岩体力学研究，对岩体力学的发展起了巨大的推动作用。他们指出，岩体不是一块岩石所能表达的，岩体是地质体的一部分，它位于一定的地质环境中，在断层、节理等不连续面的切割下形成有一定的结构。

“岩体结构”的提出是岩体力学发展的第三次重大突破，岩体力学从此进入到岩体结构力学发展阶段。通过岩体结构，对于看起来杂乱无章的岩体，显示出其力学作用是有规律可循的。岩体力学地质定理（L.Müller,1974）(1)岩体结构对岩体力学性质的影响大于岩石材料的影响，岩体力学本质上是结构力学；(2)岩体强度是不同结合程度的多块体残余强度；(3)岩体变形取决于组成岩体单元的活动性；(4)岩体的机械强度、变形和应力分布取决于岩体的结构特征；(5)岩体的技术性质取决于其存在状态，碎裂岩体力学性质的各向异性可以通过结构面空间特征统计及其力学效应分析推求，地应力和地下水是两个控制性因素。岩体结构力学基本观点（孙广忠,1988）(1)岩体是经过变形和破坏，由一定岩石成分组成的，具有一定结构并赋存于一定地质环境中的地质体；(2)在结构面控制下，岩体形成有自己独特的不连续结构（割裂结构），岩体结构控制着岩体的变形、强度、破坏方式和机制等力学性质，岩体结构的控制作用远大于岩石材料；(3)岩体结构控制论是岩体力学的基础理论，岩体结构分析是岩体力学研究的基本方法；(4)岩体赋存于一定的地质环境中，赋存环境条件可改变岩体结构力学效应和岩体力学性能；(5)在岩体结构、岩石和环境应力条件控制下，岩体具有多种力学介质和力学模型，岩体力学是由多种力学介质和力学模型构成的力学体系。岩体力学发展现状(1)成果纵观其发展史，岩体力学是在实践中发展起来的，并为实践服务的，在土木工程、水利水电、铁道交通、矿山油田等工程建设方面作了大量有价值的贡献。在为工程服务的同时，自身理论也得到了长足的发展。(2)现状——理论落后于实践岩体力学还很年轻，许多理论尚不成熟，还不能如实地反映岩体力学作用规律，其自身发展速度远没跟上工程实践的要求，而且岩体力学研究与地质研究互相脱节的问题还未很好解决，因此，现有的岩体力学理论和技术还不能令人满意地解决当前工程建设中提出的问题，尽管已普遍认识到岩体力学是工程建设的基础学科。现状：声誉高，信誉低(3)机遇与挑战--并存

不仅一些实践的老课题还没能解决，而且诸如大跨度高边墙地下硐室、500m-1000m的高边坡、300m-500m高的大坝、1000m-3000m深的大型井下矿山开采等工程中的岩体力学新课题已不断涌现，需要岩体力学去解决。岩体力学遇到了前所未有的严峻挑战，岩体力学工作者必须迎接这次挑战，为实践服务。在解决实践问题的同时，岩体力学自身理论得到发展，而且随着工程建设规模的加速发展，岩体力学的发展将会越来越快并日臻完善。

岩体力学发展现状岩体力学发展展望岩体力学理论的发展和实践问题的解决，不是仅靠单独的岩体力学就能实现，而必须是多学科、多手段协作。这个问题，目前已明显暴露出来，而且在将来会更加突出。只有如此，岩体力学才能更好地解决实际问题，自身才得到更完善的发展。以地质为基础，开展岩体力学研究，即岩体力学研究必须紧密地与地质研究相结合，已是国内外的共识。

岩体力学的发展还必须坚持理论研究与技术量测并举互补。在发展和完善岩体力学理论时，必须吸收其它学科（如数学、力学、材料科学、计算机科学等）的先进技术和研究成果，运用高新技术，研究工程岩体，揭示岩体的本质规律。

岩石力学的发展历程岩石力学发展历史与现状岩石力学的研究方法岩石力学的研究内容岩石力学发展展望1岩石力学发展历史与现状初始阶段

19世纪末~20世纪初经验理论阶段

20世纪初~20世纪30年代经典理论阶段

20世纪30年代~20世纪60年代现代发展阶段

20世纪60年代~现在初始阶段

19世纪末~20世纪初1912年海姆(A.Heim)提出静水压力理论，认为地下岩石处于静水压力状态，垂直压力与水平压力均为

朗肯和金尼克提出了相似的理论，认为垂直压力为，而水平压力为

普罗托吉雅柯诺夫提出自然平衡拱学说，即普氏理论经验理论阶段

20世纪初~20世纪30年代引入材料力学和结构力学方法太沙基也提出了相似的理论，但认为塌拱为矩形的忽略了围岩的自承作用经典理论阶段

20世纪30年代~20世纪60年代连续介质力学流派

以固体力学为基础，注重材料的力学性质地质力学理论流派

强调要重视对岩体节理、裂隙的研究，重视岩体结构面对岩石工程稳定性的影响和控制作用连续介质力学流派引入弹性力学与塑性力学，确立了一些经典解析解计算公式20世纪30年代，萨文用无限大平板孔附近应力集中的弹性解析解来计算分析岩石工程的围岩应力分布问题20世纪50年代，用弹塑性理论导出了芬纳-塔罗勃公式和卡斯特纳公式只能解决特定问题连续介质力学流派引入有限差分、有限元等数值模拟方法(1960s)开挖过程、岩体结构面、结构与围岩相互作用得到考虑，使连续介质力学理论在岩石工程中的应用大大前进了一步依赖于准确的本构关系，而实际状态下岩体的本构关系是很难确定的地质力学理论流派20世纪20年代德国科学家克罗斯反对将岩体当作连续介质，创立地质力学理论流派1951年6月在奥地利成立了以斯梯尼(J.Stini)和米勒(L.Mailer)为首的“地质力学研究组”，在萨尔茨堡1)在奥地利的沙茨堡发起并组织了第一个国际岩石力学协会，并形成了独具一格的奥地利学派，这个学派的基本观点是岩体的力学作用主要决定于岩体内不连续面及其对岩体的切割特点；国际大坝会议设立了岩石力学分会地质力学理论流派1962年，在沙茨堡召开了第十三届国际岩石力学协会，成立了国际岩石力学学会。“地质与土木工程”杂志也改名和“岩石力学”1966年在葡萄牙的里斯本召开了第一届国际岩石力学会议，组织了八个专题讨论：1、岩体的勘察，2、岩石和岩体的物理力学性质研究，3、岩石和岩体的性能，4、岩体中的残余应力，5、岩石破碎，6、天然和人工边坡，7、地下开挖和深钻，8、建筑物地基岩体性质各国岩石力学研究状况奥地利：新奥法联邦德国：米勒领导联邦德国Karlsruhe大学的土力学岩石力学研究所，继续坚持他们的研究方向，其他几所大学和有关研究所，都是岩石力学研究基地英国：主要为结合地下采矿对围岩的维护和露天开采对边坡稳定的研究，代表：帝国理学院的著名学者E.Hoek和J.W.Bray等。另外，以Wales大学O.C.Zienkiewicz教授为首的小组，对岩石力学数值方法的发展，作出了重要贡献各国岩石力学研究状况葡萄牙：研究岩石力学较早的国家之一。代表这个国家研究水平的即其国家土木程研究所。M．Rocha即是这个机构的创始人。他们在拱基，地下工程，特别是试验技术方面的成就，在国际上具有很高声誉意大利：研究岩石力学较多的国家。如其结构模型试验研究所的岩土力学模型试验具有很高技术水平各国岩石力学研究状况美国：早期的岩石力学的研究工作都是结合采矿工作进行的；1965年由美国地球物理联合会，矿冶研究所，土木学会，材料学会，地质学会，矿业学会等单位联合组成岩石力学学会委员会，后改称联邦岩石力学委员会；美国研究岩石力学的学术观点是各式各样的，即有类似于奥地利学派，重视节理、裂隙作用从整个岩体出发的依利诺斯大学教授D.Deere和加州大学(伯克莱)教授R.E.Goodman，又有从所谓异质体力学(MechanicsOfhetero-gentousmedia)角度进行岩石力学性质研究的观点，形成百花齐放的局面，大大促进了岩石力学的发展各国岩石力学研究状况加拿大：成立有国家岩石力学委员会，自1962年开始举行自己的岩石力学讨论会澳大利亚：在科学院院士M.S.Paterson领导下，对于岩石脆性破坏和高温高压下的岩石力学性能等方面做出很大贡献南非：由于矿业发达，对岩石力学的研究也很重视，他们的科学与工业研究会组织了大量的岩石力学研究工作日本：1964年由土木学会、矿业学会、土质工学会和材料学会等四个学会中的岩石力学工作者们共同组成一个岩石力学研究会，同年召集了第一次学术会议。1979年改组为岩石力学联合会。日本学者在研究岩石的流变性能方面做出很多成绩我国岩石力学研究状况建立了一些研究岩石力学的研究机构。如中国科学院岩土力学研究所，地质研究所工程地质室等。一些产业和高校部门的研究院也设立了相应的研究机构，如长江水电科学院的岩基室，冶金部矿冶研究所压力室，煤炭科学院岩石力学研究室和不少大学的岩石力学实验室等等开展了包括坝基、地下结构、岩质边坡、岩石动力学特性和灌浆处理等方面的试验研究工作，使我国岩石力学的发展进入了新阶段，并获得一系列重大成果陈宗基教授把流变学引入岩石力学并推广到各向异性岩体，提出了围岩应力场随时间而变化和由于岩体流变与回弹，隧洞衬砌所受压力将随时间增加等概念。后来他又提出岩石扩容和长期强度的本构方程，进一步发展了岩石流变扩容理论我国岩石力学研究状况谷德振教授提出了“工程地质力学”观点，认为岩体与一般岩石的差别在于它是受结构面纵横切割的多裂隙体，岩体内结构面控制着岩体变形，破坏机制及力学法则，因此必须重视结构面力学效应的研究；在研究结构面力学特性时，必须以地质成因为基础对结构面自然特性做细致的研究，掌握结构面的地质特点来指导岩石力学的研究工作是岩体基本力学特性研究的基础。在此基础上提出岩体分为块裂结构，完整结构，碎裂结构和散体结构，按照岩体结构不同类型分别研究其力学特性1981年成立了中国岩石力学与工程学会筹备组，随后成立了国际岩石力学中国小组，1985年正式成立中国岩石力学与工程学会现代发展阶段

20世纪60年代~现在特点：用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息技术等的最新成果引入了岩石力学；电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用提供了可能现代岩石力学理论认为：由于岩石和岩体结构及其赋存状态、赋存条件的复杂性和多变性，岩石力学既不能完全套用传统的连续介质理论，也不能完全依靠以节理、裂隙和结构面分析为特征的传统地质力学理论，而必须把岩石工程看成是一个“人一地”系统，用系统论的方法来进行岩石力学与工程的研究现代发展阶段

20世纪60年代~现在20世纪60年代和70年代，原位岩体与岩块的巨大工程差异被揭示出来，岩体的地质结构和赋存状况受到重视，“不连续性”成为岩石力学研究的重点。从“材料”概念到“不连续介质”概念是岩石力学理论上的飞跃20世纪60年代和70年代开始出现用于岩石工程稳定性计算的数值计算方法，主要是有限元法20世纪80年代数值计算方法发展很快，有限元、边界元及其混合模型得到广泛的应用，成为岩石力学分析计算的主要手段现代发展阶段

20世纪60年代~现在现代计算机科学技术的进步也带动了现代信息技术的发展。20世纪80年代和90年代，岩石工程三维信息系统、人工智能、神经网络、专家系统、工程决策支持系统等迅速发展起来，并得到普遍的重视和应用20世纪90年代现代数理科学的渗透是非线性科学在岩石力学中的重要应用。耗散结构论、协同论、分叉和混沌理论正在被试图用于认识和解释岩体力学的各种复杂过程。岩石力学和相邻的工程地质学都因受到研究对象的“复杂性”挑战，而对非线性理论倍加青睐现代发展阶段

20世纪60年代~现在20世纪80年代末提出不确定性研究理论，目前已被越来越多的人所认识和接受。现代科学技术手段如模糊数学、人工智能、灰色理论和非线性理论等为不确定性分析研究方法和理论体系的建立提供了必要的技术支持系统科学虽然早已受到岩石力学界的注意，但直到20世纪80年代和90年代才成为共识，并进入岩石力学理论和工程应用。时至今日，岩石工程力学问题已被当作一种系统工程来解决。系统论强调复杂事物的层次性、多因素性及相互关联和相互作用特征，并认为人类认