高等岩土力学
高等岩体力学
矿山岩体力学分析中的系统方法摘要：首先用系统思想认识矿山岩体这一复杂力学分析对象，考察复杂岩体系统的特性。
然后在矿山岩体的力学分析中引入系统科学的分析方法并论述了相关的问题。
提出：发展系统方法与力学方法、岩石工程实际三者相结合，是解决复杂矿山岩体力学分析问题的有效逢径。
关键词：力学分析矿山岩休系统模拟1 问题的提出科学研究的对象是客观自然界，自然界中的实际对象往往很复杂。
事物的客观规律又具有较强的隐蔽性，而科学研究的目的在于从客观存在的大量错综复杂的现象中发现事物的本质和规律。
采矿工程学科研究的对象是自然界的地层，称为岩体。
它是长期遭受到地质运动而被破坏过的岩石。
也是具有多种层次的结构体，包括(地壳)板块、断层、裂隙、层理及节理等，因此说，矿山岩体是一个极其复杂的结构体。
岩石力学是研究岩石及岩石结构的力学性能和力学行为的理论和应用学科，它以岩石为研究对象。
探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的力学分支。
问世几十年来，解决了大量的工程问愿，获得了广泛的应用。
但随着岩石工程结构的日益复杂，岩石力学遇到了许多难以克服的困难，尤其是对复杂岩体的力学分析，所得结果与实际情况往往相去甚远，使得工程界很长一个时期以来一直以经验为主来指导复杂岩体结构的设计与施工。
科学研究是从同题着手的，面对十分复杂的岩体结构，如何进行较为精确的力学分析。
使力学分析的结果与实际情况相近?对于这个问愿的解决，许多岩石力学工作者作了大量的努力，但仍未从根本上取得成效。
计算技术和数值方法的发展曾使人们产生极大的希望，但在多年的研究之后，问题并无大的改观。
近年来人们认识到系统科学方法的作用，开始用系统观点来观察和认识事物。
用系统科学方法来指导问题的解决。
本文想依此观点和方法对矿山岩体的力学分析做些探讨。
2 认识矿山岩体中的系统思想唯物辩证的思维方式突出的特点是把自然界看成是一个有千丝万缕联系的有机整体。
现代系统思维继承和发展了辩证的整体性思维方式。
高等土力学课件 绪论 5. 岩土工程的发展与展望
温室效应、沙漠化、火山爆发、地震、海 啸
滑坡、泥石流、水土流失、溶岩、崩岸、 河道演变、地下水位下降、海水面上升对
于沿海的影响、 地下水侵蚀引起的地面塌陷和开裂等。
环境岩土工程
人类活动引发的动植物生态的恶化、地质活 动加剧和地质灾害发生；
过量开采地下水和基坑降水、爆破、打桩、 振动、基坑与地下工程的开挖、矿山的采空 区、堆土等引起地下水平衡破坏和地面、周 围建筑物和地下设施的沉降变形和破坏；噪 音和振动，粉尘和泥浆污染等。
人与自然
岩土工程直接与大自然面对面，是离自 然最近的工程领域；
顺应自然，而不是企图改造和战胜自然； 向自然索取，而不是向自然掠夺； 适度开发，为子孙留下一片绿荫。
1974年以后更名为“土力学及岩土工程”
（Soil mechanics and geotechnical engineering），相应的学会也改成此名；
20世纪90年代以后，期刊又更名为“岩土工程 与环境岩土工程”
（Geotechnical & environmental engineering）。
“我们必须时时记住：我们统治自然界， 决不象征服者统治异民族一样，决不象站 在自然界以外的人一样，——相反地，我 们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然 界的，存在于自然界的。”
和谐共处
“人法地，地法天，天法道，道法自然” “道常无为，而无不为”（老子）， 我们对于自然也应当有所为，有所不为， 敬畏自然，顺应自然，大自然会还以青山绿
人类在地球上走过，留下一片荒漠。（卡特）
人与自然的和谐共处
“天行有常，不为尧存，不为桀亡。应之以治 则吉，应之以乱则凶。”（荀子·天论），
天何言哉？四时行焉，万物生焉（论语·阳 货） 。
西南科技大学高等岩土力学复习题
一、名词解释分层总和法附加应力土的压缩系数液性指数角点法被动土压力粘聚力土的极限平衡条件塑性指数粘性土有效应力残留变形粘聚力莫尔破坏包线极限荷载内摩擦力液限蠕变弹性变形基底接触压力固结度土的极限平衡状态压缩曲线土的压缩性灵敏度土的自重应力单向固结莫尔应力圆临界荷载二、填空题1、在含水量不变的情况下,原状土与彻底扰动后饱和粘土的不排水强度之比称。
2、饱和土在压力作用下，孔隙中的一些自由水将随时间而逐渐被排除，同时孔隙体积也逐渐减小。
这种过程称为土的和。
3、一个上下两面均能排水的压缩土层，达到一固结度时，需要时间10小时，若此土层仅有上层排水，则达到同一固结度所需时间为小时。
4、影响土体抗剪强度的因素有、两类。
5、干燥的无粘性土坡处于极限平衡状态时，土坡的坡角为。
6、依相对密度的公式D r =（e max－e）/( e max－e min)可知，当D r = 时，表示土处于最密实状态。
7、挡土墙后应选择内摩擦角大，透水性好的填料，如块石、砾石、粗砂等，可有效减小土压力，从而提高墙体稳定性。
8、为了模拟土体在现场可能受到的剪切条件，按剪切前的固结程度、剪切时的排水条件及加荷速率，把直接剪切试验分为、和三种试验方法。
9、松砂或软土在排水剪切过程中，其体积会。
10、土的三相是指、、。
11、剪切强度试验成果的表示方有和。
12、粘性土通常用来判别软硬状态。
现有某粘性土测得其初始含水量=24%，塑限p=19%，液限L=31%，可判断该粘性土处于状态。
13、地基的最终沉降量一般可分为三部分，即、、和，一般说其中以为主。
13、挡土墙常见的形式有、、等。
15、用无侧限抗压试验或十字板剪切试验测定的抗剪强度，相当于用三轴剪力仪的试验。
17、土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定，它们分别、和。
18、某均质地基，已知其重度=17.6kN/m3，则地面下深度为3m处由上部土层所产生的竖直方向自重应力为 kPa。
研究生高等岩土力学期末考试题及部分答案
2011武汉工程大学研究生《高等岩土力学》期末考试一、简答题（25分，每小题5分）1．试述岩土的工程分类方法及其意义。
2．何为岩石强度准则？为什么要提出强度准则？3．岩土中的应力波有那几种，各有何特点？4．简述有效应力原理的基本概念，在地基土的最终变形计算中，土中附加应力是指有效应力还是总应力？5．试述土的振动液化机理及其影响因素。
二、计算题（45分，每小题15分）1．如图1所示为一板桩打入透水土层后形成的流网。
已知透水土层深18m，渗透系数k=3×10-4mm/s，板桩打入土层表面以下9.0m，板桩前后水深如图中所示。
试求：（1）图中所示a,b,c,d,e各点的孔隙水压力；（2）地基的单位渗水量。
图1 图22．某均质岩石的强度曲线为：τ=σtanυ+c，其中c=40MPa，υ=30°。
试求在侧向围岩应力σ3=20MPa的条件下，岩石的极限抗压强度，并求出破坏面的方位。
3．某一滑动面为折线型的均质滑坡，其主轴断面及作用力参数如表所示，计算该滑坡的稳定性系数Fs。
三、论述题（30分）1．试述岩土力学的研究方法（15分）。
2．简述岩石力学问题的不确定性及其研究方法（15分）。
部分参考答案4. 按照Terzagh i的有效应力原理，有效应力被定义为固体颗粒(即土颗粒)间的接触应力在土体截面积上的平均应力，其值'σ是总应力σ减去孔隙水压力u 所得差值，它控制了土的变形及强度性能。
事实上，有效应力原理虽然在物理意义上是明确的，但它仅仅是个“概念性”的模型，这表现在有效应力根本无法测定，而是量测总应力和孔隙水压力后的差值。
即有效应力实际是一个虚拟的物理量，它比实际接触应力要小得多。
土中的自重应力分为作用于土体上的总自重应力和作用于骨架上的有效自重应力。
有效应力是根据应力的承担者来划分，而自重应力和附加应力是根据应力的来源来划分。
在地基土的最终变形计算中，土中附加应力应该是指总应力。
1高等岩石力学-岩石物理力学性质
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一、岩石的质量指标
岩石密度测定方法三：蜡封法
蜡封法适于不能用量积法或水中称重法测定密度的岩石。 首先选取有代表性岩样在105—110℃温度下烘干24小时。 取出，系上细线，称岩样质量（gs），持线将岩样缓缓浸入刚 过熔点的蜡液中，浸后立即提出，检查试样周围的蜡膜，若 有气泡应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封岩样的质 量（g1），然后将蜡封岩样浸没于纯水中称其质量（g2），则 岩石的干密度（γd）为 ：
4
高等岩石力学
二、岩石的常见结构类型
岩石的结构是指岩石中矿物和岩屑颗粒相互 之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、 结构连结特点及岩石中的微结构面。 岩石结构连结类型：结晶连结和胶结连结。
5
高等岩石力学
二、岩石的常见结构类型
岩石中的微结构面，是指存在于矿物颗粒内 部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及 空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、 粒间空隙、微裂隙等。 岩石中的微结构面一般是很小的，通常需在 显微镜下观察才能见到，但它们对岩石工程性 质的影响却是相当大的。 有些专家认为缺陷是影响岩石力学性质的决 定性因素。
变 质 岩
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1.2 岩石物理性质与试验
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高等岩石力学
岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、 最重要的性质之一，也是岩体力学中研究 最早、最完善的部分。 参照标准：《工程岩体试验方法标准》 （GB/T 50266-99）。
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高等岩石力学
一、岩石的质量指标
m ms mw
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高等岩石力学
三 、岩石的水理性质
2. 吸水率（自然吸水率） a
烘干岩石自由浸水48小时后吸入水的质量 与固相质量之比的百分数
高等岩石力学
1. 推导抗剪断试验法向应力与剪切应力公式（指标的物理意义、与加载力之间的关系，画示意图）；图一 变角度剪切示意图下面推导过程计算公式中P ——压力机的总压力 α——试件倾角f ——圆柱形滚子与上下压板的摩擦系数 根据图一分析，由于受力平衡， Q=Psin cos Pf αα- cos sin N P Pf αα=+ 受剪面法向应力：Af P AF )sin (cos αασ+==剪应力：Af P AQ )cos (sin αατ-==2. 简述RQD 岩石分类方法（侧重指标\工程应用）；岩石质量指标RQD ：讲长度在10cm 以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比。
%100cm 1010⨯=钻孔长度）岩芯累计长度以上（含cm RQD岩石质量指标 分类 很差 差 一般 好 很好 RQD （%）<2525~5050~7575~90>90这种分类方法简单易行，是一种快速、经济而实用的岩体质量评价方法CSIR 分类指标值RMR ：由岩块强度、RQD 值、节理间距、节理条件及地下水5种指标组成。
岩体地质力学（RMR ）分类表分类参数 数值范围 1完整岩石强度/MPa点荷载强度指标 >10 4~10 2~4 1~2 对强度较低的岩石宜用单轴抗压强度 单轴抗压强度>250 100~250 50~100 25~50 5~25 1~5 <1 评分值15 12 7 4 21 02岩芯质量指标RQD（%） 90~100 75~90 50~75 25~60 <25 评分值20 17 13 8 3 3节理间距/cm >200 60~200 20~60 6~20 <6 评分值20 1510854节理条件节理面很粗糙，节理不连续，节理宽度为零，节理面岩石坚硬节理面稍粗糙，宽度<1mm ，节理面岩石坚硬 节理面稍粗糙，宽度<1mm ，节理面岩石较弱节理面光滑或含厚度<5mm的软弱夹层，张开度1~5mm ，节理连续含厚度>5mm 的软弱夹层，张开度>5mm ，节理连续评分值30 25 20 10 0 5地下水条件每10m 长的隧道涌水量/L/min0 <10 10~25 25~125 >125 0 0.1 0.1~0.2 0.2~0.5 >0.5 一般条件 完全干燥 潮湿 只有湿气中等水压水的问题严重评分值151074CSIR 分类原为解决坚硬节理岩体中浅埋隧道工程而发展起来的。
高等土力学最强笔记 保证出原题
一、高等土力学研究的主要内容答：土力学主要是研究土的物理、化学、和力学特性以及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的工程性状。
高等土力学则是深化上述研究，重点研究先进的土工试验（实验）方法和设备、土体本构关系、塑性特性、强度、渗流、固结、压缩及其机理。
二、与上部结构工程相比，岩土工程的研究和计算分析有什么特点？答：1）岩土工程的规模和尺寸比一般的结构工程大得多，其实际范围是空间半无限体，工程计算分析中采用的边界是近似和模糊的；2）岩土的各种参数是空间的函数，参数的变异性大，变异系数在0.1-0.35,有的可能超过0.4，并且土性之间或不同点的土性具有较强的相关性，包括互相关和自相关；3）岩土属于高非线性材料，在不同的应力水平下变形特性不同，岩土工程的极限状态方程也经常是高度非线性的，并且诱发极限状态的原因或作用多种多样；4）岩土试样性质与原状岩土的性质往往存在较大的差别，即使是原为测试，反应的也仅仅是岩土的“点”性质（如现场十字板强度试验）或“线”性质（如静力触探实验）。
而岩土工程的行为往往由它的整体空间平均性质控制，因此在岩土工程可靠度分析中，要注意“点”、“线”到空间平均性概率统计指标问题5）由于上述岩土性质和岩土工程的不确定性加之推理的不确定性（如有目的的简化）,岩土工程的计算模型往往具有较大的不确定性或者不精确性，并且除了上述3)中提到的在岩土工程中针对不同原因和作用，会有不同的极限状态方程外，对同一计算参数也存在不同的计算表达式；6）施工工艺，施工质量及施工水平等会对岩土工程的性质和功能产生很大的影响。
三、土的特性答：1土的变异性大，离散性大，指标值合理确定很困难。
2土的应力应变关系是非线性的，而且不是唯一的，与应力历史有关。
3土的变形在卸载后一般不能完全恢复，饱和粘土受力后，其变形不能立刻完成，而且要经过很长一段时间才能逐渐稳定。
4土的强度也不是不变的，它与受力条件排水条件密切相关。
高等岩石力学第一讲
体积不变，所测得的最大压力即
为岩石的最大膨胀力；然后逐级 减压，直至荷载为 0 ，测定其最
大膨胀变形量，膨胀变形量与试
件原始厚度的比值即为膨胀率。
七、岩石的崩解性
岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并 变为完全丧失强度的松散物质的性质。 岩石的崩解性一般用耐崩解指数 Id2 的表示。其指标 可在实验室用干湿循环试验确定。
d n 1 Gsw
Gs为岩石的相对密度；γ d,γ w分别为干燥岩石和水的重度。
(2)大开孔隙率nb:即岩石试件内大开型孔隙的体积（Vnb) 占试件总体积(V)的百分比。
Vnb nb 100% V
(3)小开孔隙率nl:即岩石试件内小开型孔隙的体积（Vnl) 占试件总体积(V)的百分比。
试验过程：将经过烘干的试块 （ 500g, 分成约 10 块），放在带 有筛孔的圆筒内，使该圆筒在水 槽中以20r/min,连续旋转10 min, 然后将留在圆筒内的岩块取出烘 干称重，如此反复进行两次，按
下试计算耐崩解指数。
七、岩石的崩解性
Id2 m r W 2 W0 100% m d W1 W0
Rc 可见：抗冻系数Cf 越小，岩石抗冻融破坏的能力越强。
Cf
Rc Rcf
100%
十、岩石的碎胀性
岩石破碎后的体积 VP 比原体积 V增大的性能称为岩石
的碎胀性，用碎胀系数ξ 来表示。
地，岩石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。
二、相对密度(Gs)
岩石的相对密度就是指岩石的干重量除以岩石的实体
积（不包括岩石中孔隙体积）所得的量与1个大气压下40C
纯水的重量之比值。岩石的相对密度可在实验室进行测定， 其计算公式为：
【研究生课程思政示范课程】《高等岩土力学》课程
一、课程简介《高等岩土力学》课程是省研究生示范课《高等土力学》的基础上开设的学位课，是土木工程专业岩土工程方向博士、硕士和土木水利专业硕士的学科基础课。
主要介绍岩土工程领域设计、施工、科研中所涉及的岩石和土体的物理力学性质以及地基、边坡、洞室等岩土工程问题的基本原理和分析方法。
二、课程内容课程主要包含高等岩石力学和高等土力学两部分内容。
重点讲解岩石与土的物理力学性质和基本原理，培养学生应用基本原理分析地基、边坡及洞室变形与稳定等相关工程问题的能力，以及解决实际岩土工程问题的能力。
通过该课程的学习，学生可以了解岩土力学与工程领域的国际前沿与难点问题，了解新时代我国重大基础设施建设和社会经济发展的主要岩土工程问题。
三、课程特色(一)育人目标课程目标1：掌握岩石与土的物理力学性质和基本原理，能够应用基础原理分析地基、边坡及洞室变形与稳定等相关工程问题。
课程目标2：培养学生分析岩土工程问题的思维方式和方法，以及利用基本原理解决实际工程问题的能力。
课程目标3：了解岩土力学与工程领域的国际前沿与难点问题，了解新时代我国重大基础设施建设和社会经济发展的主要岩土工程问题。
激发学生积极投身于国家基础设施建设的热情和奉献精神，培养学生爱党爱国、艰苦奋斗、爱人民、爱集体、爱专业的优良品质。
(二)案例设计（1）典型课程思政教学案例一：绪论——国家重大需求通过介绍国家正在建设重大工程如川藏铁路、国家安全防护如导弹冲击的地下防护工程、地基破坏引发房屋倒塌和灾难性滑坡事件等岩土力学相关重大工程与灾害问题，引出岩土力学专业的重要性和核心内容，进而融入著名岩石力学专家林俊德院士的爱党爱国故事，通过播放4分钟林院士临终前在医院工作视频，并向学生提问和讨论，悄然激发学生的爱国情怀和责任担当。
（2）典型课程思政教学案例二：工程案例——反倾岩体边坡倾倒破坏首先分析工程地质教材中“反倾边坡一般为稳定边坡”的结论是基于什么，然后例举黄河上游、三峡库区及澜沧江流域大量反倾岩体边坡倾倒破坏的实例，抛出为什么这些反倾边坡不稳定的问题并与学生讨论。
高等土力学 第一章 特殊土
(二)填土的工程性质 (1)填土的不均匀性。 (2)自重压密性（欠固结土）。 (3)湿陷性。 (4)低强度和高压缩性。
二、填土的勘察 (一)填土勘察内容 (1) 调查：地形和地物的变迁，填土的来源、堆积年限和堆积 方式。 (2)查明填土的分布、厚度、物质成分、颗粒级配、均匀性、密 实性、压缩性和湿陷性。 (3)判定地下水对建筑材料的腐蚀性。 (二)填土的勘察工作布置 1．勘探点布置 填土应属复杂场地，勘探点应在常规要求的基础上适当加密。 勘探孔的深度应穿透填土层。 2．勘探方法 勘探方法应根据填土性质确定，对由粉土或黏性土组成 的素填土，可采用钻探取样、轻型钻具与原位测试相结合的 方法；对含有较多粗粒成分的素填土和杂填土宜采用动探、 钻探，并应有一定数量的探井。
第一章 特殊性岩土 特殊性岩土是指在特定自然地理环境或人 为条件下形成具有特殊的物理力学性质的岩土。 特殊岩土的分布一般具有明显区域性。常 见特殊性岩土有湿陷性土、红黏土、软土、混 合土、填土、多年冻土、膨胀岩土、盐渍岩土、 风化岩与残积土及污染土等。
第一节
湿陷性土
湿陷性土有湿陷性黄土和湿陷性土两种。 一、湿陷性黄土 黄土的湿陷性与黄土的时代和地理位置有关。
2．黄土湿陷性判定 黄土湿陷性是按室内压缩试验在一定压 力下的湿陷系数δ s值确定的。当 δ s≥0.015时，为湿陷性黄土；δ s＜ 0.015时，为非湿陷性黄土，非湿陷性黄土 作为建筑物地基时，可按一般黏性土地基 进行设计和施工。
3.总湿陷量 （1）自重湿陷量：
zs 0 zsi hi
(4 2)
式中 Δ zs——自重湿陷量，cm； δ zsi——第i层的自重湿陷性系数； hi——第i层土的厚度，cm； β 0 ——因土质地区而异的修正系数，对陇西 地区取1.5，对陇东、陕北地区取1.2，对关中 地区取0.7，对其他地区取0.5。
高等岩体力学-学习内容要求
《高等岩体力学》全面阐述岩石静力学、动力学、流变学及水力学基本内容和研究前景，并把损伤力学，断裂力学、块体力学的基本原理和研究方法引入到岩石力学中，构建了岩石力学的基本理论框架。
分形理论、块体理论和流形单元法等典型新理论和新方法在岩石力学中的应用。
1.预修课程工程地质学，材料力学，弹性力学，塑性力学，有限元方法等2.课程性质岩体力学是介于地学与力学之间的一门新兴的边缘学科，是一门认识和控制岩石工程系统的力学行为和功能的科学。
在地质、采矿工程、土木建筑、水利水电、铁路、公路、地震、石油、地下工程、海洋工程，以及国防工程等部门都广泛地应用这门学科的理论和知识，岩石力学在这些工程领域中起着重要的作用。
本课程开设于水利工程、岩土工程专业的硕士研究生。
3.课程的主要内容第一章绪论（岩石力学的简单回顾，岩石力学与工程发展展望）第二章岩石的基本物理力学特性及其实验岩石力学性质的室内常规测试单轴压缩试验（单轴抗压强度，弹性模量，泊松比）三轴压缩试验抗拉试验（直接拉伸，间接拉伸）剪切试验点荷载试验岩体力学性质试验研究（现场岩体变形试验，现场岩体强度试验－混凝土与岩体接触面直剪，结构面直剪，软弱结构面剪切流变，岩体抗剪强度，岩体压缩强度试验等）测试新技术，如电液伺服试验机和刚性试验机，声发射测试，红外辐射测试等。
第三章岩石的本构关系与强度理论本构关系指岩石在受载过程中的应力应变关系。
弹塑性模型（Levy-Mises理论，Prandtl-Reuss理论）非线性模型（双曲线模型，又叫邓肯模型）强度理论是考察岩石在极限破坏时的应力或应变满足的条件。
Hoek-Brown准则(考虑岩石峰值强度后的软化行为)第四章岩石流变力学岩石流变理论及长期强度，岩石流变问题的解析解方法等第五章岩体天然应力状态及其测试技术应力解除法及恢复法原理，表面应力测试，孔内应力测试，水压致裂法（地壳深部应力测量），Kaisai效应等第六章岩石的动力学行为岩石与岩体的基本动力学特性，岩石动力试验技术与方法，应力波在岩石地层中的传播，岩体声发射观测原理及工程应用第七章岩石水力学（岩体裂隙渗流特点，裂隙岩体渗流理论，岩体渗流参数的确定等）第八章岩石力学的数值模拟（几种流行的方法，有限元，有限差分FLAC，边界元，离散元，流行元，无单元等）有限元方法的基本方程，非线性问题的基本解法，非线性弹性问题的有限元解法，弹塑性问题的有限元解法，流变问题的有限元分析。
高等岩石力学
高等岩石力学1 高等岩石力学简介高等岩石力学是指以岩石的力学特性为研究焦点的岩石力学的分支学科，主要研究岩石的力学性质、结构和破坏机理。
它与岩石地层学、成因学等有机地层学领域共同研究岩石地质条件及物理性质，是研究地学中研究地质形态及岩石地质微观研究的一种重要手段。
2 高等岩石力学内涵高等岩石力学主要包括以下五大方面：1、岩石力学：它研究岩石的力学特性，包括岩石的力学性质、强度、稳定性等。
2、岩石物理学：它研究岩石的物理特性，包括岩石的密度、热传导性等。
3、岩石压力学：它研究岩石中心或受到外力作用的相关压力，它不仅是岩石破坏的介质，而且是物体发生变形和断裂的介质。
4、弹性力学：它研究晶体和岩石体在外界力时抗力，试图找到岩石弹性模量与岩石变形的关系。
5、岩石破坏学：它研究的是岩石的内外部因素与破坏机理之间的关系，它分析天然岩石的物理特征、破坏过程和形态。
研究其中的破坏特征，有助于揭示岩石的动态力学规律，同时也可以帮助开发地质工程技术。
3 高等岩石力学应用高等岩石力学在钻井工程中应用非常广泛，主要有两个方面。
一是通过测量、研究和评价岩石物理力学性质，根据岩石的物理性质，为钻井工程提供参考。
二是根据岩石的弹性特性，确定钻井面的位置，并依此进行钻井技术设计。
在提高钻井工程质量的同时，高等岩石力学在岩石抗剪强度研究、煤层火化研究、复合孔型封堵工程技术研究等非常重要。
高等岩石力学也可以应用在城市建设和地质灾害防治中，以及其他环境工程和矿井安全等领域。
通过研究比较结构受力情况下的变形和破坏，可以更好地开发地质资源，充分挖掘岩石力学的潜力实现节能减排，保护地球环境。
总之，高等岩石力学是一门深入研究岩石的力学特性和研究岩石地质微观研究的一种重要手段，它的应用研究范围广阔，实用价值较高。
高等土力学
一、土质学知识点：土的来源：土是母岩经过成土作用（风化、搬运、沉积）形成的松散堆积物质。
因此，土是由岩石风化而来的。
另一方面，沉积岩是土经过成岩作用形成的岩石，因此，土和岩石实际上是互为物质来源，在地质历史时期是相互转化的。
岩土循环过程：土-（成岩作用：压密、胶结、结晶）-沉积岩-（变质作用）-变质岩-（融化）-岩浆-（侵入、喷出）-火成岩-（成土作用：风化、侵蚀、搬运）-土。
其中沉积岩和变质岩可直接成土，火成岩可成为变质岩。
成土作用（风化、搬运、沉积）举例：●风化（风力侵蚀）：海蚀风、风蚀城堡、风蚀柱、风蚀蘑菇、风蚀洼地、戈壁滩●搬运：流水侵蚀（V形谷、沟谷、峡谷、瀑布）；冰川侵蚀（角峰、U形谷、峡湾），海浪侵蚀。
●堆积：冰川堆积，风沙堆积，风力堆积（沙漠中，带有大量沙粒的气流，如果遇到灌丛或石块，风沙受阻堆积下来，就形成沙丘。
需利用植被阻滞），流水沉积（山区洪积扇、河口三角洲）。
—————————————土中矿物：原生矿物（母岩中的矿物未经改变留在土体中的矿物叫原生矿物。
主要是性质稳定的石英、长石、云母），次生矿物（土壤形成过程中以及土壤形成以后生成的新的无机矿物。
传统指次生粘土矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石），水溶盐（存在于土壤孔隙水中的可溶性盐），有机质（存在于土壤中的动植物分解的残骸，彻底分解的有机质称为腐殖质），次生氧化物和难溶盐（存在于土颗粒间起胶结作用的物质，使土的性质随时间变化）。
—————————————土的分类：1.按土堆积的地点与母岩关系分：●残积土（母岩风化后未经搬运而与母岩处于同一地点的土叫残积土）●坡积土（母岩风化后经过重力短距离搬运的土）●运积土（岩石风化后经过搬运作用而存在于与母岩有一定距离的土），运积土按搬运力不同分为洪积土、冰渍土、冲积土、风积土；2.按土的沉积环境分：残积土、动水沉积土（坡积土，洪积土，冲积土）、静水沉积土（湖相沉积土，海相沉积土）、风积土、冰渍土。
北京交通大学高等岩石力学1 岩石与岩体的力学特性
Kn0
n
Vj
Vj 0
(5) 结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度。
2 结构面不抗拉时法向应力—应变关系 1) 古德曼(Goodman，1974) 双曲线模型
n0
n
Vj Vm Vj
1 n0
或
Vj
Vm 1
n0 n
（4）循环荷载作用条件下岩石的变形特征 岩石在循环荷载作用下的应力与应变关系，随加、
卸荷方法及卸荷应力大小的不同而异。
1） 卸荷点低于弹性极限
2） 循环荷载下岩石变形
特点：①加卸载曲线构成回滞环。
②岩石具有记忆现象。
③ 当应力在弹性极限以上某一 较高位下反复加荷、卸荷时，卸荷后 的再加荷曲线随反复加、卸荷次数的 增加而逐渐变陡，回滞环的面积变小， 残余变形逐次增加。
sincossincostantansincossincos所以tan当法向应力较小时tan当法向应力较大时应力较小应力较大2barton准则在低或中等有效正应力作用下jcslgjrctanjrc粗糙度系数jcs结构面岩石材料的单轴抗压强度结构面的残余摩擦角利用粗糙程度不同的种模拟结构面进行剪切试验测定了峰值剪应力和以及峰值剪胀角tan结构面粗糙度系数取值在高有效正应力或三轴应力条件下lgjrctan101520101520normalstressmpa充填物质影响如果结构面之间被某种物质充填后充填结构面的抗剪强度是由充填物质本身的抗剪强度结构面的壁面强度充填物的厚度以及结构面的起伏程度等因素所决定的
的影响； 4. 赋存环境的影响，特别是水和地应力的影响。
2.1.2 岩体的特点
1. 岩体是一种预应力体； 2. 岩体是一种多介质的裂隙体——不连续材料； 3. 岩体是地质体的一部分，它的边界条件就是周围
高等岩石力学综述报告
地下空间开发利用课程论文题目中国城市群的发展与城市地下空间开发利用学院土木与建筑学院专业土木工程班级硕士15-02 姓名王志豪学号15121095 日期2016/5/281对岩石工程流变学问题的综述性介绍1.1岩石流变的研究内容“流变”一词，源自于古希腊哲学家Heractitus的理念，意即“万物皆流”。
简而言之，所有的工程材料都具有一定的流变特性，岩土类材料也不例外。
大量的现场量测和室内试验都表明，对于软弱岩石以及含有泥质充填物和夹层破碎带的松散岩体，其流变属性则更为显著；即使是比较坚硬的岩体，如受多组节理或发育裂隙的切割，其剪切蠕变也会达到相当的量值。
用学术语言概括地说，只要岩土介质受力后的应力水平值达到或超过该岩土材料的流变下限，将产生随时间而增长发展的流变变形。
因此，在岩土工程建设中，就经常遇到岩体压、剪变形的历时增长变化情况，即为岩土体流变性态的具体反映。
众所周知，岩石流变是指岩石矿物组构(骨架)随时间增长而不断调整重组，导致其应力、应变状态亦随时间而持续地增长变化。
对岩石工程流变学的研究，诸如在岩基、边坡和隧道与地下工程等有重要实用价值的领域，总的说来常包括有以下方面的研究内容：（1）蠕变：在常值应力持续作用下，岩体变形随时间而持续增长发展的过程。
（2）应力松弛：在常值应变水平条件下，岩体应力随时间而不断地有一定程度衰减变化的过程。
（3）长期强度：岩体强度随时间而持续有限降低，并逐渐趋近于一个稳定收敛的低限定值。
（4）弹性后效和滞后效应(黏滞效应)：加荷时继瞬间发生的弹性变形之后，仍有部分后续的黏性变形呈历时增长；此外，在一定的应力水平持续作用下，在卸荷之后，这部分黏性变形虽属可恢复的，但其恢复过程却需要一定的滞后时间。
以上部分的变形虽仍属于弹性变形范畴，但对在加荷过程中其变形随时间的逐渐增长称为“滞后效应”；而在卸荷之后，其变形随时间的逐渐恢复，则称为“弹性后效”。
二者统称“黏滞效应”，都归属于流变岩体的黏性特征。
高等岩石力学-岩石力学有限元法
s KS n 0
也可简化为
' f '
0 us K n vn
' f
{ } [D ]{ }
n 分别为切向应力及法向应力；k n ，k t为节理的切向及法向刚 式中 n ， 度； 为单元两侧对应点的相对切向及法向位移。 ，
{ n } [ B]{ t } [ B1 , B2 ......Bn ]{ n } （4-8）
{ n } [ D]{ t } [ D][B]{ n }
（4-9）
应用最小势能原理或虚功原理可以推导出单元刚度矩阵的表 达式 T （4-10，a） [ K ] n [ B] [ D][B]dV
无厚度节理单元 假定位移沿节理单元长度呈线性变化，则可导出节理单元对于局部坐标s-t 的单元刚度矩阵 2Ks 为 0 2 K n Ks 0 2K s 0 K 0 2 K u n n [ K s' ] 0 2 K s 0 2K s 6 Ks 0 K 0 2 K 0 2 K n n n 2 K 0 2 K s 0 Ks 0 2Ks s 0 2 K 0 K 0 K 0 2 K n n n n
1、对于已知均匀初始应力场，有 { } { } 等效释放荷载可由(3)式求得
i
i 1
{ }i 1 { x }
2、对于非均匀初始应力场，一般先用有限元法计算初始应力场，然后 把要挖去的区域内各单元改变为“空单元”计算开挖结果当有限元 计算直接给出各单元节点应力时，则开挖边界上各节点的应力也为 已知。利用（2）式可以求出。
1 u 2 u 2 1 2 {2 [ x ( x ) y ( y ) ] Qu}dxdy [ 2 u qu]ds A
岩土力学
岩土力学岩土力学是土木工程领域中重要的学科之一，研究岩石和土壤在持续加载下的行为和性质。
岩土力学在工程建设中具有重要的应用价值，对土地利用规划和基础工程设计都有重要影响。
本文将从岩土力学的基本概念、主要原理以及应用领域等方面进行阐述。
首先，岩土力学是土木工程中研究土壤和岩石的强度和变形性质的学科。
它主要研究土壤和岩石在外力作用下的力学力学性质，这对于工程设计和施工有着重要的指导作用。
岩土力学通过研究土壤和岩石的物理性质、力学性质和变形特性等方面的规律，确定土壤和岩石的强度和稳定性，为工程的设计和施工提供科学依据。
其次，岩土力学的主要原理包括固结理论、强度理论和变形理论。
固结理论研究土壤颗粒在应力作用下的压实过程，强度理论研究土壤和岩石的抗剪强度，变形理论研究土壤和岩石在加载下的变形特性。
这些原理为岩土工程中的土压力计算、岩石的稳定性评价以及土壤的变形分析提供了理论基础。
此外，岩土力学的应用领域广泛，主要包括土地利用规划、基础工程设计、地质灾害防治等。
在土地利用规划中，岩土力学可以对地质构造和土地稳定性进行评价，为土地开发提供科学依据。
在基础工程设计中，岩土力学可以对土壤和岩石的承载力和稳定性进行分析，制定合理的设计方案。
在地质灾害防治中，岩土力学可以对滑坡、地震等地质灾害进行预测和评估，提供相应的防治措施。
在工程实践中，岩土力学的研究方法主要包括室内试验和现场观测两种。
室内试验通过对土壤和岩石样本进行模拟加载和变形测试，获得实验数据用于分析和评价。
现场观测则是通过钻探和勘探等方式对实际地质条件进行调查和研究，根据现场观测数据进行工程设计和施工。
总之，岩土力学是一门研究土壤和岩石力学性质的学科，对工程建设具有重要的指导作用。
它通过研究土壤和岩石的力学性质和变形性质，为工程的设计和施工提供科学依据。
岩土力学的应用领域包括土地利用规划、基础工程设计、地质灾害防治等，通过室内试验和现场观测等研究方法来获取数据和分析评价。
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高等岩土力学
Advanced Rock and Soil Mechanics
课程代码：073010 课程类别：选修学分：2
总学时：40 面授学时：40 其它学时：
第一主讲人：陈四利第二主讲人：宁宝宽第三主讲人：
一、预修课程：
1、基础课程有：高等数学，线性代数
2、技术基础课程有：材料力学，弹性力学，工程地质学，塑性力学
二、教学目的：
高等岩土力学是固体力学和工程力学专业的主要选修课程之一，其主要目的是使学生掌握岩土的基本理论、分析和计算方法，并能初步应用理论研究和解决工程中的各种岩土工程问题。
三、教学方式：
教学方式主要采用教师讲授（结合多媒体课件）、学生自学和讨论形式。
四、考核方式：
开卷笔试
五、参考书目：
1、岩石力学，徐志英，中国水利水电出版社，2005.5.
2、矿山岩体力学，郑永学，冶金工业出版社，1988.10
3、高等土力学，李广信，清华大学出版社，2004.7
六、详细内容及学时分配：
第一讲：第一章绪论
研究内容、方法和发展 2 学时第二讲：第二章岩石的力学性质
岩石力学性质的物理特性；岩石的变形特征 2 学时第三讲：第二章岩石的力学性质（续）
岩石各种强度的测定 2 学时第四讲：第三章岩石强度理论
岩石的破坏机制；岩石的强度准则 2 学时第五讲：第三章岩石强度理论（续）
岩石流变理论与长期强度，断裂准则 2 学时第六讲：第四章岩体结构及岩体力学性质
岩体力学特性；岩体强度分析 2 学时
第七讲：第五章岩体中初始应力场
初始应力场、分布状态、地应力及其测量技术 2 学时第八讲：第六章环境岩土工程
环境对岩土的力学特性影响；研究方法和发展 2 学时第九讲：第七章土工试验及测试技术
室内试验 2 学时第十讲：第七章土工试验及测试技术（续）
现场试验； 2 学时第十讲：第八章土的本购关系
土的应力应变特征 2 学时第十一讲：第八章土的本购关系（续）
土的弹性模型 2 学时第十二讲：第八章土的本购关系（续）
土的弹塑性模型 2 学时第十三讲：第八章土的本购关系（续）
剑桥模型；清华模型等 2 学时第十四讲：第八章土的本购关系（续）
土的损伤模型 2 学时第十五讲：第九章土的强度
影响土强度的各种因素；排水和不排水强度 2 学时第十六讲：第九章土的强度（续）
土的强度理论 2 学时第十七讲：第十章土的渗流及其计算
土的渗流性和计算 2 学时第十八讲：第十一章土的压缩与固结理论
土的压缩计算 2 学时第十九讲：第十一章土的压缩与固结理论（续）
土的固结计算 2 学时第二十讲：第十二章岩土工程数值分析技术
主要有限元程序的简介和新技术分析方法 2 学时。