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岩体力学  075M5001H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:李晓等
课程编号: 075M5001H 课时: 40 学分: 2.5
课程属性: 专业普及课 主讲教师:李晓等
英文名称: Rock Mechanics

教学目的、要求

目的:岩体力学是介于地学与力学之间的一门新兴交叉学科,是一门认识和控制岩石工程系统力学行为和功能的科学。在地质、水利水电、采矿工程、油气工程、地下工程、土木建筑、交通工程、海洋工程、国防工程以及地震等部门和领域中,都广泛地应用这门学科的理论和知识,岩体力学在这些工程领域中起着重要的作用。本课程适用于地质工程专业的硕士研究生。
本课程主要介绍岩体基本物理力学性质以及岩体在力场作用下的力学性状。目的是让研究生掌握:岩体力学的基本概念、基本理论和基本方法;熟悉岩体力学的常用实验、测试方法;培养研究生独立从事岩体力学相关课题研究的能力,如:岩体力学实验,岩体力学数值分析,现场地应力测量,基本岩石工程问题的处理等。
要求:基本概念清晰,方法简明,理论联系实际,教学内容充分体现岩体力学研究的最新进展。

预修课程

弹性力学,塑性力学

教 材

[1] 侯公羽 主编.岩石力学基础教程.北京:机械工业出版社,2011 [2] 蔡美峰 主编,岩石力学与工程,北京:科学出版社,2006

主要内容

第一篇  岩石的物理性质(4学时)
第一章  绪论(1学时)
第二章  岩石(1学时)
2.1 地球上的岩石和矿物 
2.2 岩石的分类 
2.3 岩石的特性 
2.4 研究岩石物理学的意义 
第三章  岩石的基本物理性质(2学时)
3.1 岩石的重度和密度
3.2 岩石的孔隙性
3.3 岩石的水理性质
3.4 岩石的热学性质
3.5 岩石的电学性质
3.6 岩石的磁性
第二篇  岩石的力学性质(20学时)
第四章  固体力学基础(4学时)
4.1 应力
4.2 应变
4.3 屈服条件
4.4 材料的本构关系
第五章  岩石力学试验设备及试验方法(2学时)
5.1 试验机
5.2 三轴压缩实验设备
5.3 应力路径
5.4 岩石动态实验方法
第六章  岩石的变形性质(4学时)
6.1 岩石在单轴压缩状态下的全应力-应变曲线
6.2 反复加载与卸载条件下岩石的变形特性
6.3 三轴压缩状态下岩石的变形特征
6.4 真三轴压缩试验的应力-应变曲线
6.5岩石的扩容
6.6 岩石的各向异性
6.7岩石的弹性本构关系
第七章  岩石的强度性质(2学时)
7.1 岩石的单轴抗压强度
7.2 岩石的抗拉强度
7.3 岩石的抗剪强度
7.4 岩石三轴压缩强度
第八章  岩石的流变性质(4学时)
8.1 基本概念
8.2 岩石流变模型
8.3 经验方程法
8.4 长时强度
8.5 时温对应原理及叠合曲线
第九章  影响岩石力学性质的主要因素(2学时)
9.1 矿物成分的影响
9.2 岩石结构构造的影响
9.3 水的影响
9.4 温度的影响
9.5 加载速率的影响
9.6 受力状态的影响
9.7 风化的影响
第十章  岩石的强度理论(2学时)
10.1 一般概念
10.2 经典强度准则
10.3 统一强度理论
10.4 岩石强度准则的实用选择
第三篇  岩体的力学性质(12学时)
第十一章  结构面的力学性质(4学时)
11.1 结构面的几何特征与分类
11.2 结构面的自然特征与描述
11.3 结构面的变形特性
11.4 结构面的强度特性
第十二章  岩体的力学性质(6学时)
12.1试验设备及方法
12.2岩体的变形性质
12.3岩体的强度性质
12.4裂隙岩体的水力学性质
12.5 影响岩体力学性质的因素分析
第十三章  岩体质量评价及其分类(2学时)
13.1 按岩石(芯)质量指标(RQD)分类
13.2 按岩体结构类型分类
13.3 岩体质量分级——国标(GB50218-1994)简介
13.4 岩体地质力学(CSIR)分类
13.5 巴顿岩体质量(Q)分类
第四篇  岩体力学的专门问题(10学时)
第十四章  孔隙流体对岩石的作用(3学时)
14.1 流体静压力下饱和岩石的弹性表现
14.2 弹性波在饱和岩石中的传播
14.3 线性多孔弹性力学
14.4 达西(Darcy)定律和岩石的渗透率
14.5 渗透率的测量
14.6 岩石的渗透率(岩石组分、孔隙度、应力和温度的影响)
14.7 流体输运模型
第十五章  岩石的断裂(3学时)
15.1 差应力作用下岩石的特性
15.2 脆性断裂
15.3 岩石断裂力学
15.4 流体对断裂的影响
15.5 受压裂纹问题的特殊性
15.6 受压裂纹周围的应力场
15.7 裂纹面上的荷载——非均匀分布
第十六章  岩石损伤导致失稳破坏的物理测度(2学时)
16.1 引言
16.2 损伤理论介绍
16.3 细观非均匀性的表征及其统计分布
16.4 统计细观损伤力学介绍
16.5 CT技术的应用
16.6 形变场测量
16.7 声发射序列的能级和数量关系——b值
16.8 大地电阻率法和大地电位法
第十七章  岩石的剪切破坏(2学时)
17.1 引言
17.2 岩石抗剪切破坏强度
17.3 岩石类介质中剪切破坏面形成的机理
17.4 与剪切破坏有关的若干实验研究
17.5 剪切破坏机理
17.6 地壳内部的应力条件
17.7 对地震时剪切破坏的若干参数的估计
第五篇  地应力及其测量(4学时)
第十八章  地应力及其分布规律(2学时)
18.1 地应力的概念与意义
18.2 地应力的主要分布规律
18.3 高地应力区域的主要岩石力学问题
第十九章  地应力测量方法(2学时)
19.1 测量方法的特点与分类
19.2直接测量法
19.3间接测量法
第六篇  岩体力学的工程应用及名家讲座(10学时)
第二十章  岩石地下工程(4学时)
20.1 隧道围岩弹性应力与位移
20.2 隧道围岩弹塑性应力与位移
20.3 岩石地下工程监测与模拟
第二十一章  岩石边坡工程(2学时)
21.1 边坡应力状态及其失稳形式
21.2 边坡稳定性分析方法
21.3 边坡破坏的监测与防治
第二十二章  《岩石力学与工程学报》名家讲座简介(4学时)
22.1 论岩石的地质本质性及其岩石力学演绎----王思敬
22.2 强度理论百年----俞茂宏
22.3 岩石流变力学及其工程应用----孙钧
22.4三维地应力测量新方法及其测井机器人的应用----葛修润
22.5 岩体工程结构的稳定性----周维垣

参考文献

[1] 周维垣主编.高等岩石力学.北京:水利电力出版社,1990
[2] 李俊平,连民杰 主编.矿山岩石力学.北京:冶金工业出版社,2011
[3] 陈颙,黄庭芳,刘恩儒 编著.岩石物理学.合肥:中国科学技术大学出版社,2009
[4] 习道瑛,徐松林 编著.岩石物理学基础.合肥:中国科学技术大学出版社,2012
[5] 李世愚,和泰名,尹祥础 编著.岩石断裂力学导论.合肥:中国科学技术大学出版社,2010

授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-421
授课周次: 13、14、15、16、17、18、19、20

授课时间: 星期三, 第5、6、7节
授课地点: 教2-421
授课周次: 13、14、15、16、17、18、19、20

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