岩石力学发展史
采矿工艺技术发展历史简介
采矿工艺技术发展历史简介采矿工艺技术是指在矿山开采过程中利用各种工艺技术手段对矿石进行处理和提取有用成分的过程。
随着人类对矿产资源需求的不断增加，采矿工艺技术也在不断发展和改进。
本文将从古代采矿技术开始，简要介绍采矿工艺技术的发展历史。
古代采矿技术主要依靠人力和简单的工具进行，例如使用木材和石制工具进行开采和选矿。
这个时期的采矿技术主要集中在表面开采和河床淘金等简单方式。
随着铁器的使用和冶炼技术的发展，人们开始使用铁制工具进行采矿，开启了矿山深部开采的时代。
中世纪，采矿工艺技术得到了一定程度的发展。
矿井的开掘和支护技术得到了改进，采矿工具的种类也逐渐增多。
在欧洲，矿山行业逐渐形成，并发展出了一套较为完善的采矿工艺流程。
然而，这个时期的采矿工艺技术仍然相对简单，远远不能满足日益增长的矿产需求。
19世纪，工业革命的到来为采矿工艺技术带来了革命性的变化。
蒸汽机的应用使矿井的开采深度大大增加，矿山的开采能力也大幅提高。
同时，化学和冶炼技术的进步使得选矿和冶炼过程更加高效和环保。
这个时期，人们开始将机械化和化学化的工艺技术应用于矿山开采，从而使得矿石的采集和提取效率大幅提高。
20世纪是采矿工艺技术发展的一个重要时期。
随着科技的不断进步，各种新型的工艺设备和技术手段被广泛应用于矿山开采，例如矿石破碎、矿石分级、磁选、浮选等工艺流程的改进和创新。
此外，人们还开始将自动化技术和信息技术应用于矿山开采，使得整个采矿过程更加智能化和高效化。
21世纪，采矿工艺技术进一步发展。
人们不断探索和研究先进的采矿工艺技术，包括岩石力学、地质勘探、测量技术、环境保护等方面的创新。
矿山数字化、互联网应用以及人工智能等新兴技术的引入，为实现高产、高效、安全、环保的采矿目标提供了新的手段和思路。
综上所述，采矿工艺技术的发展历史可以概括为从简单的人力和工具开采到机械化和化学化的工艺技术，再到现代化和智能化的采矿工艺技术。
随着科技的不断进步，采矿工艺技术将继续推动矿产资源的有效开发和利用。
最新岩土工程PPT课件
3．生产方式停留在手工劳动阶段，施工消耗巨大的人力物力，施工周期长，效率低下。著名的历史遗址，如埃及金字塔、中国长城等，每项工程都历时几十年，动用数以万计的劳动力，耗资巨大。 4．建筑材料以天然材料为主，石灰和砖瓦在当时已是最好的人工材料，材料限制了建筑物的高度与体量，对地基承载力的要求一般不高。
第一历史时期 我国夏代大禹治水，分土地为九个等级，从疏导入手，换来九州平安，这是在4 200余年前的一项非凡的防治水患的岩土工程。 约旦西部边境的耶利哥城是世界上现存最古老的城市，已有9 000年的历史；在河南新密市古城寨村发现一座保存相当完好的4 000多年前的古城址，据推测，很可能是黄帝的故都。该城址东南部原为低洼地带，筑城时大面积填土夯实以筑墙基，其最深处达10m之深，墙基宽度大多在60m至100m之间。 由于城市的兴建，道路和桥梁渐渐为人类生活、生产和战争所必需，于是形成了与岩土工程密切相关的又一重要领域。 距今1 300多年的隋朝石匠李春主持修建的赵州石拱桥，是世界桥梁史上一座杰出的名桥，至今保存完好，仍在使用。其桥台设置于密实粗砂层上，若不是当时处理地基得当，何能至今仍在使用。 在河南南阳发现的大规模古石城是战国时代楚国长城的遗址，应是我国最早的长城。在江南，浙江临海保存着始建于东晋(距今1 600余年)的古城墙墙基，长达4 671m，并有7道城门，8座敌台，17座平台，其形态、功能与八达岭长城十分相似。
岩土工程这一术语之所以被我国接受，俞调梅教授认为，“这可能是由于在50年代初期，学习了苏联的文献资料，把通常说的土(砂土、粘土)称之为疏松岩石或疏松土，因此曾经用岩土力学这一名词来代替土力学，而岩土工程这一名词就可能由此产生的”。从上述历史回顾中可以看出，岩土工程是以土力学与基础工程为基本内容逐步发展起来的，同时讲到了要重视工程地质学，也说到了岩石力学的出现与发展。俞词梅教授对从1773年至1982年漫长的200多年岩土工程学科形成的这一回顾言简意赅，阐述了组成岩土工程的三个基本学科的历史关系。
岩石力学课本
第一章绪论第一节岩体力学与工程实践岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。
岩体力学的研究对象是各类岩体，而服务对象则涉及到许多领域和学科。
如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂(如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等)以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。
但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。
概括起来，可分为三个方面：①为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。
②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。
③为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。
以上三方面的研究虽各有侧重点，但对岩石及岩体基本物理力学性质的研究却是共同的。
本书主要是以各类建筑工程和采矿工程为服务对象编写的，因此，也可称为工程岩体力学。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。
以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。
然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。
其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，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，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。
岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。
岩石力学名词解释
1. RQD 岩石质量指标，评价岩石质量和稳定性好坏的指标之一，以cm及以上岩芯累计长度与钻孔总长度的比值（％）表示。
2. 安全系数 极限应力与许用应力之比。
3. 搬运作用 风化作用和剥蚀作用产生的各种产物，从原地被转移到另一地方的过程搬运作用。
4. 崩塌 是指块状岩体与岩坡分离向前翻落而下。
崩塌一般以边坡表面的破坏现象体现。
5. 边坡蠕动 边坡岩体在自重应力为主的坡体长期作用下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边坡蠕动。
包括表层蠕动和深层蠕动两种。
6. 边坡松动 边坡形成初期，在坡面上形成一系列与坡面近于平行的陡倾斜张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临方向松开、移动，这种过程和现象称为松动。
7. 边坡松动带 把发育有松动裂隙的坡体部位称为边坡松动带。
8. 边坡稳定性系数 沿最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。
9. 变形模量 表述材料正应力与变形关系的物力量，用正应力与总应变（体应变）的比值表示。
10. 变质岩 在已有岩石的基础上，在适当的温度、压力条件下，经过变质混合作用而形成的岩石。
11. 变质作用 地球上已形成的岩石，在地下特定的环境中，由于受压力、温度或流体作用的影响，使岩石的物质成分、结构和构造发生一系列变化的作用称变质作用。
12. 剥蚀作用 指风及河流、地下水、海(湖)、冰川中的水体在运动状态下对地表或地下岩石产生的破坏，并将破坏形成的产物带走的作用过程，称为剥蚀作用。
13. 泊松比 表述材料横向应变与纵向应变关系的物力量，用横向应变与纵向应变的比值表示。
14. 残余应力 指没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力。
15. 侧压系数 岩体中一点的水平应力与垂直应力的比值。
16. 测压系数 深埋岩体内部垂直应力与水平应力的比值。
17. 层理 层理是沉积岩的构造，指沉积岩在垂向上由于成分、结构或颜色变化形成的层状构造；18. 沉积岩 由风化剥蚀作用火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结或成岩作用而形成的岩石。
岩石力学名词解释
一.岩石的物理力学性质1.岩体：位于一定地质环境中，在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带等）分割下形成的有一定结构的地质体。
由结构面与结构体组成的地质体。
2.岩石：是经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体。
具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3.岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的一门基础学科。
4.结构面：指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。
5.岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
6.空隙指数：指在0.1MPa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。
7.软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。
8.软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。
9.膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。
10.单轴抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。
，11.抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。
12.抗剪强度：指岩石抵抗剪切破坏的能力。
13.形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。
这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。
14.尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。
引起结构面尺寸效应的基本因素：结构面的强度与峰值剪胀角。
15.延性度：指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变。
16.流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。
17.蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。
18.应力松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。
19.弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，弹性应变滞后于应力的现象。
20.峰值强度：若岩石应力—应变曲线上出现峰值，峰值最高点的应力称为峰值强度。
矿山岩石力学
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二、岩体的特征
1、岩体是非均质各向异性的材料。 2、岩体内存在着原始应力场。
主要包括重力和地质构造力，重力场是以铅垂应力为主 ，构造应力场通常是以水平应力为主。 3、岩体内存在着一个裂隙系统。
岩体既是断裂的又是连续的，岩体是断裂与连续的统 一体,可称之为裂隙介质或准连续介质。当岩体应力超过 其强度时，就会使原有断裂进一步扩展，形成新的断裂。 而旧断裂的扩展与新断裂的形成，又均会导致岩体内的应 力重新分布。
矿山岩石力学
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教材及参考书
1. 矿山岩体力学（主要教材） 高延法，张庆松主编.徐州:中国矿 业大学出版社，2000 2. 矿山岩石力学（主要教材、作业） 李通林等编著 重庆大学出版 社 1991年1月第1版 3. 岩石力学基础 耶格、库克 高教出版社 4. 矿山岩体力学 郑永学编著 冶金工业出版社 1988年10月第1版 5. 岩体力学，王文星编著 中南大学出版社 2004年10月第1版 6. 岩石力学与工程 蔡美峰主编 科学出版社 2004年8月第1版 7. 岩体力学 沈明荣主编 同济大学出版社 1999年3月第1版 8. 矿山岩体力学 高磊等编著 冶金工业出版社 1979年7 月第1版 9. 矿山岩石力学 华安增编著 煤炭工业出版社 1980年5月第1版
在此阶段更加深入地研究岩石的破坏机理。
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（3）经典理论阶段（20世纪30年代～60年代）
该阶段是岩石力学学科形成的重要阶段，岩石力 学以弹塑性理论为基础，将岩体视为弹塑性介质， 应用弹塑性力学方法来研究岩体的应力、应变和位 移，确定了一些经典计算公式，形成围岩和支护共 同作用的理论。结构面对岩体力学性质的影响受到 重视。在弹塑性分析的基础上引入流变理论，将某 些岩体视为带粘性的介质，考虑时间因素对岩体应 力、应变和位移的影响。
简明石油工程岩石力学
简明石油工程岩石力学（讲义）金衍陈勉中国石油大学（北京）2007年8月目 录绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 第一章岩石的基本性质和变形特征----------------------------------------------------------------------5 §1.1 岩石力学性质室内试验-----------------------------------------------------------------------------6 §1.2 岩石的变形与强度-----------------------------------------------------------------------------------16 第二章弹性理论-----------------------------------------------------------------------------------------------25 §2.1 应力分析-----------------------------------------------------------------------------------------------25 §2.2 应变分析---------------------------------------------------------------------------------------------42 §2.3 弹性模型-----------------------------------------------------------------------------------------------49 第三章岩石中的流固耦合问题--------------------------------------------------------------------------51 §3.1 孔隙度和渗透率------------------------------------------------------------------------------------51 §3.2 通过孔隙介质流体的流动------------------------------------------------------------------------52 §3.3 体积变形---------------------------------------------------------------------------------------------54 §3.4 Biot静态孔隙弹性理论---------------------------------------------------------------------------54 §3.5 有效应力的概念------------------------------------------------------------------------------------58 第四章井壁围岩的应力状态-----------------------------------------------------------------------------60 §4.1 垂井井壁围岩应力分布---------------------------------------------------------------------------60 §4.2 大斜度井、水平井的井壁围岩应力分布------------------------------------------------------62 第五章油田地应力及确定方法--------------------------------------------------------------------------66 §5.1 地应力的概念---------------------------------------------------------------------------------------66 §5.2 水力压裂法测地应力-------------------------------------------------------------------------------68 §5.3 分层地应力解释方法------------------------------------------------------------------------------71 第六章钻井过程中的井壁稳定问题--------------------------------------------------------------------74 §6.1 井壁力学失稳的形式与原因---------------------------------------------------------------------74 §6.2 井壁坍塌剥落---------------------------------------------------------------------------------------75 §6.3 井壁破裂---------------------------------------------------------------------------------------------80 §6.4 安全钻井液密度窗口------------------------------------------------------------------------------81 第七章水力压裂--------------------------------------------------------------------------------------------83 §7.1 裂缝几何形状---------------------------------------------------------------------------------------83 §7.2 裂缝延伸模型---------------------------------------------------------------------------------------84 第八章出砂问题--------------------------------------------------------------------------------------------92 §8.1 固相产出---------------------------------------------------------------------------------------------92 §8.2 防砂方法的分类------------------------------------------------------------------------------------93 §8.3 预测出砂机理---------------------------------------------------------------------------------------95 §8.4 数学模型---------------------------------------------------------------------------------------------97 第九章油藏固结问题-------------------------------------------------------------------------------------101第十章岩石动力学与应用----------------------------------------------------------------------------111 §10.1 弹性介质中的纵、横波------------------------------------------------------------------------111 §10.2 利用声波测井确定岩石的弹性和强度参数------------------------------------------------112 §10.3 声波测井在石油工程中的应用---------------------------------------------------------------117 §10.4 地震资料的工程预测理论---------------------------------------------------------------------121绪论1绪论一、岩石力学及其发展历史岩石力学是力学的一个分支。
岩土与地下工程的回顾和进展
地下工程是岩土与结构相互作用的一类问题，广 义上仍然包含在岩土工程之中。但由于地下工程施做 的特殊性和使用的独立性，因此往往也将其单列出来， 使之与岩土工程并列，从而构成岩土与地下工程。
三、岩土工程的发展历史
岩土工程的发展历史实际就是土力学的发展历史。 18 世纪的工业革命，带动了经典土力学理论的建立； 20 世纪大规模的上天入地的交通、基础设施及生态环境 工程建设有为岩土工程的发展提供了客观条件。
1. 土力学划时代的人物、理论和年代
1）1773-1776: 法国科学家库伦— 强度理论（C.A.Coulomb建立并后 来由O.Mohr发展）；土压力理论 （1776年出版的著名论文《极大极 小原理应用于建筑中的静力学问 题》）。
C.A.Coulomb
(1736-1806)
2）1856：法国工程师（H.Darcy）—渗透理论：达西定 理。 3）1857：英国学者朗金或朗肯（W.J.M.Rankine） 4）1885：法国数学家布辛纳斯克（J.Boussinesq）— 地基的附加应力（点荷载和线荷载）。 5）1920：普朗德尔（Prandtl）—地基极限承载力（塑 性平衡原理）。 6）1922：瑞典工程师费兰纽斯（Fellenius）—土坡稳 定条分法。 7）1923-1925：奥地利美国科学家 太沙基（Terzaghi，1883-1963） —有效应力原理； 第一本《理论土力学》（1925）
五、岩土与地下工程研究内容
1．基础工程和地基处理
厦门环岛路地基处理
王府井地下连续墙施工
依阿华州立大学桩基础试验场
2. 堤坝稳定和岩石或岩土高边坡稳定
三峡大坝施工全景
宝中线高边坡
长江三峡滑坡
3．路基工程和防护工程
岩土工程发展-ppt(王长科)
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1.3 岩土工程学术组织
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1986年以前，推行工程地质体制 1986年，国家计委提出推行岩土工程体制 1994年，建设部颁布《岩土工程勘察规范》GB50021-94 1998年首次施行《中华人民共和国建筑法》 2000年建设部开始推行施工图审查制度 2002年，举行第一次注册岩土工程师考试 2003年，河北建成统一评标专家库，开始打破行业、地方保护 2004年，河北勘察设计体制改革开始冲刺 2005年， 入世后5年过渡期结束，中国勘察设计与世界全面接 轨。开始出现全国大岩土市场
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1. 综合性：涉及土力学、岩石力学、工程地质 学、建筑材料、工程力学、钢筋混凝土结构、 钢结构、施工技术、工程经济、电子计算机、 力学测试等多个学科。 2. 社会性：和人类同生同在。是人类改造自然 的工程技术之一。洞穴、长城、都江堰、大运 河、赵州桥、金字塔，…，建筑、市政、水 利、铁路、公路、电站、港口、机场、隧道、 地下工程 …… 3. 实践性：发展源于实践，往往是先实践，后 理论。
岩土工程发展
王长科
岩土专业与众不同
岩土师= 建筑师的创造+ 地质师的洞察 +结构师的算术 +建造师的经验
石家庄市勘察测绘设计研究院 2004年5月28日
匠心独具
匠心独具
匠心独具
岩土工程发展
王长科
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1 岩土工程概论
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岩土工程概论 岩土工程勘察 岩土工程治理
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1.1 什么是岩土工程？
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7. 理论和经验相结合 ：世界岩土工程学始祖 太沙基说：“土力学不仅是一门科学，而且是一 门技艺”。 黄文熙说“岩土工程犹如医学”。 卢肇钧说“当面临复杂的土力学问题时，须注 意从多方面进行综合的分析和判断。而在综合 的分析判断工作中，既需要有清晰的理论概 念，又需要有丰富的实践经验，二者不可偏 废。” 王正宏说“运用电子计算机解决岩土工程问 题，如果不加判断地进行输入，那么输入的是 废料，输出的是垃圾。”
岩石力学发展史及力学特性简介
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
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
岩石在单向压缩应力 作用下的压缩变形特征
典型应力应变曲线
岩石在单向压缩应力 作用下的压缩变形特征
岩石在单向压缩应力 作用下的压缩变形特征
岩石在三向压缩应力下 的变形特征
岩石强度特性
• 为了研究岩石的强度特征，经常将岩石制备成试 件在实验室进行试验，依据试样应力状态的不同 分为：岩石单轴抗压强度试验，抗拉强度试验， 抗剪强度试验等。试验时将岩样制备成规定的试 件然后按相应的试验规程进行试验。
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
地质工程毕业论文文献综述
地质工程毕业论文文献综述绪论地质工程是应用地质学原理和方法解决工程问题的学科，主要包括土壤力学、岩土工程、地下工程、岩石力学等研究领域。
本文将综述地质工程领域相关文献，包括历史回顾、研究进展、理论与方法等方面的内容。
一、地质工程历史回顾地质工程的起源可以追溯到19世纪末，当时由于城市化进程和基础设施建设的快速发展，人们开始关注地质对工程建设的影响。
文献综述中可以引用早期地质工程案例，如纽约地铁建设、巴尔干半岛地震破坏等，重点描述这些案例对地质工程理论和实践的影响。
二、地质工程研究进展2.1 土壤力学土壤力学是地质工程的核心内容之一，主要研究土壤的力学性质和行为。
文献综述中可列举历年来的土壤力学研究成果，如孔隙水压力理论、固结与压缩行为、土体侧向应力等，突出土壤力学在地质工程中的重要性和应用范围。
2.2 岩土力学岩土力学是研究岩石和土壤复合体的力学行为和特性的学科。
地质工程中常常涉及岩土界面问题、岩石的强度与变形特性等。
综述中可以引用岩土力学领域的关键进展，如弹塑性本构模型、岩石裂隙扩展机理、固结体与饱和体介质的渗透特性等。
2.3 地下工程地下工程是地质工程的重要分支，主要研究建设地下隧道、地下通道等地下结构的设计与施工。
文献综述中可介绍地下工程方面的关键研究成果，如地下隧道开挖与支护技术、地下水对结构的影响、地下通风系统等。
三、地质工程理论与方法3.1 数值模拟方法数值模拟方法在地质工程中有着广泛的应用，模拟软件（如FLAC、ABAQUS等）的开发与使用为地质工程提供了强大的工具。
综述中可介绍数值模拟方法在地质工程中的应用案例，如岩石边坡稳定性分析、地震作用下的土壤动力响应等。
3.2 室内试验与现场测试室内试验和现场测试是地质工程理论验证和工程设计的重要手段。
文献综述中可展示试验与测试方法的发展历程，包括承载力试验、剪切试验、地应力测量等，突出实验与测试在地质工程中的重要性。
结论地质工程作为应用地质学原理和方法解决工程问题的学科，经历了漫长的发展过程。
岩体力学复习要点
1.岩体力学：是力学的一个分支学科,是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科.2.岩体力学的研究方法:工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法3.岩体：是指在地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
4.结构面：指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带.5.岩块的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。
6.岩块的构造:是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排列组合方式。
7.结构面迹长：是指结构面与露头面交线的长度.8.岩体质量指标RQD:长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。
9.岩石的吸水性:岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力,称为岩石的吸水性。
10.岩石的软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性11.蠕变:是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。
12.影响单轴抗压强度的因素：岩块的抗压强度受一系列因素影响和控制，主要包括两个方面:一是岩石本身性质方面的因素，如矿物组成、结构构造(颗粒大小、连结及微结构发育特征等）、密度及风化程度等等;二是试验条件方面的因素(试件的几何形状及加工精度、加载速率、端面条件、湿度和温度、层理结构）13.剪切强度：在剪切荷载作用下,岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力,称为剪切强度14.岩石的破坏判据：一、库仑—-纳维尔判据适用条件：低应力或坚硬、较坚硬的岩石的剪切破坏.15.二、莫尔判据16.1。
斜直线型：同库仑--纳维尔判据17.2. 二次抛物线型:适用条件：高应力或软弱、较软弱岩石的剪切破坏18.3。
双曲线型：适用条件：中等应力或较坚硬岩的剪切破坏。
三、格里菲斯判据适用条件：非常适用于脆性岩石的拉破坏。
岩石力学基础教程 第2版 第1章 概述
普氏理论(—普罗托吉雅克诺夫)：顶板围岩冒落的自然平衡拱理论；
太沙基：塌落拱理论。
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1.2 岩石力学的发展历史与概况
3、经典理论阶段（20世纪30—60年代） 这是岩石力学形成的重要阶段； 弹性力学、塑性力学和流变理论被引入岩石力学，导出经典计算 公式； 形成围岩与支护体共同作用理论，结构面影响受到重视； 实验方法完善； 连续介质理论特点与不足； 后来的有限单元方法被引入； 地应力测量受到重视； 地质力学理论； 奥地利学派；
第4章 岩体的力学性质 4.1 岩体与岩体结构的概念 4.2 岩体结构面的力学性质 4.3 岩体的力学性质 4.4 岩体质量评价及其分类
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内容提要
第五章 地应力
5.1 地应力的基本概念
5.2 地应力的变化规律
5.3 地应力的实测方法
5.4 高地应力判别准则和高地应力现象
第六章 岩石地下工程稳定分析方法
6.1 概念
6.2 深埋圆形巷道围岩应力的弹性解
6.3 深埋圆形巷道围岩应力的弹塑性解
6.4 古典和现代地压理论
6.5 围岩-支护相互作用分析
6.6 围岩压力的估算
6.7 维护岩石地下工程稳定的原则与主要支护结构
6.8 软岩的概念
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内容提要
第七章 岩石边坡工程稳定分析方法 7.1 概述 7.2 边坡应力状态 7.3 边坡失稳的基本形态 7.4 边坡稳定的分析方法 7.5 岩质边坡加固简介
岩石力学的几个特点： ◎ 天然材料； ◎ 非连续介质； ◎ 释放载荷；
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1.1 岩石力学的定义
工程定义 岩石力学性质具有不确定性和复杂性 岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的 科学。
研究岩石力学的目的 地下工程事故中，约1/3~1/2是因支护不当或支护不及时造成的； 井巷工程成本中，支护及维护费用约占40%~60%； 目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本， 减少支护事故。
围岩、支护作用
围岩、支护作用一、引言岩石地下工程结构设计理论与方法的发展至今已有百余年的历史，与岩石力学的发展有着密切的关系。
众多学者(1-13)进行了大量的研究工作，为岩石地下工程的理论研究、设计与施工做出了重要的贡献。
但工程中的支护设计仍然采用以经验为主的工程类比设计法，再辅之以现场监控和理论分析设计法的原则。
20世纪50～60年代，由弹塑性力学方法导出的围岩一支护相互作用理论曾经一度在岩石力学界占据主导地位。
其基本思路和理论基础(1-7)是：将卡斯特纳方程代入轴对称圆巷周边的弹塑性位移计算公式，得到围岩特性曲线；再与支护结构的支护特性曲线相交求得交点的坐标即为围岩与支护结构达到平衡时需要满足的条件。
我对卡斯特纳方程和基于弹塑性变形的围岩一支护相互作用机制的缺陷和错误作了初步讨论与分析，但认识的深度和广度尚待提高，个别认识尚存在瑕疵。
深入的分析与研究表明：(1)卡斯特纳方程求解中，对支护反力Pl的力学简化处理存在缺陷，不具有工程实际意义；(2)基于弹塑性变形的围岩特性曲线在工程实践中并不存在，因此也不存在其与支护特性曲线相交的可能性。
分析认为，造成岩石地下工程结构现场支护不理想甚至失效的根本原因是设计理论、设计方法落后，不能满足工程实际情况的需要。
其核心问题是，对围岩一支护作用机制的认识，在有些方面概念混乱、不清，甚至是错误的。
本文详细地分析卡斯特纳方程和围岩一支护相互作用机制认识上存在的缺陷和错误，建立基于流变变形的围岩一支护相互作用机制的概念模型，并据该模型得出一些很重要的结论。
二、围岩一支护作用机制评述2．1卡斯特纳方程中的支护反力不具有工程意义卡斯特纳方程（1-7）为Rp=Ro Po+c cotφ1−sinφP1+c cotφ1−sinφ2sinφ（1）式中：肆为塑性区半径；R为巷道半径；Po为原岩应力；P。
为衬砌的支护反力；c，缈分别为围岩的黏聚力和内摩擦角。
为了避免产生误解和歧义，以下对相关问题的讨论在诸如范围、假定条件等方面均与卡斯特纳方程求解模型的条件完全相同。
石油工程岩石力学学科发展与课程思政建设
石油工程岩石力学学科发展与课程思政建设
侯冰;常智;张其星;戴一凡
【期刊名称】《高教学刊》
【年(卷),期】2022(8)29
【摘要】石油工程岩石力学基础作为油气专业的主干课,在众多工科专业中有着广泛的应用。
在黄荣樽教授的倡导下,中国石油大学(北京)在国内最早开设此课程,迄今有近40年的发展历史,在国内外誉有一定的知名度。
岩石力学实验室多年致力于石油工程岩石力学领域的科学研究与技术开发,发挥领航作用,不断推动石油工程岩石力学的理论进步和产学结合,培养了众多岩石力学领域的领军人才。
该文结合石油工程专业特色,回溯国内外石油工程岩石力学的发展历史,并对中国特色社会主义新时代和新工科背景下课程的教学、培养和思政等进行探讨,可对石油工程岩石力学相关学科的院校和学科发展提供借鉴。
【总页数】5页(P88-92)
【作者】侯冰;常智;张其星;戴一凡
【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】G641
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岩石力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工程的建设和数学、力学等学科的进步而逐步发展形成的一门新兴学科，按其发展进程可划分四个阶段：
（1）初始阶段（19世纪末～20世纪初）
这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论以解决岩体开挖的力学计算问题。
例如，1912年海姆（A．Heim）提出了静水压力的理论。
他认为地下岩石处于一种静水压力状态，作用在地下岩石工程上的垂直压力和水平压力相等，均等于单位面积上覆岩层的重量，即γH。
朗金（W．J．M．Rankine）和金尼克也提出了相似的理论，但他们认为只有垂直压力等于γH，而水平压力应为γH乘一个侧压系数，即λγH。
朗金根据松散理论认为；而金尼克根据弹性理论的泊松效应认为。
其中，λ、υ、φ分别为上覆岩层容重，泊松比和内摩擦角，H为地下岩石工程所在深度。
由于当时地下岩石工程埋藏深度不大，因而曾一度认为这些理论是正确的。
但随着开挖深度的增加，越来越多的人认识到上述理论是不准确的。
（2）经验理论阶段（20世纪初～20世纪30年代）
（3）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。
最有代表性的理论就是普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论。
该理论认为，围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分。
于是，确定支护结构上的荷载大小和分布方式成了地下岩石工程支护设计的前提条件。
普氏理论是相应于当时的支护型式和施工水平发展起来的。
由于当时的掘进和支护所需的时间较长，支护和围岩不能及时紧密相贴，致使围岩最终往往有一部分破坏、塌落。
但事实上，围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有的地下空间都存在塌落拱。
进一步地说，围岩和支护之间并不完全是荷载和结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作用。
因此，靠假定的松散地层压力来进行支护设计是不合实际的。
（3）经典理论阶段（20世纪30年代～20世纪60年代）
这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑性力学被引入岩石力学，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论。
结构面对岩体力学性质的影响受到重视，岩石力学文献和专著的出版，实验方法的完善，岩体工程技术问题的解决，这些都说明岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科。
20世纪50年代，鲁滨湟特运用连续介质理论写出了求解岩石力学领域问题的系统著作。
同期，开始有人用弹塑性理论研究围岩的稳定问题，导出著名的劳纳-塔罗勃公式和卡斯特纳公式。
塞拉塔用流变模型进行了隧峒围岩的粘弹性分析。
但是，上述的连续介质理论的计算方法只适用于圆形巷道等个别情况，而对普通的开挖空间却无能为力，因为没有现成的弹性或弹塑性理论解析解可供应用。
20世纪60年代，运用早期的有限差分和有限元等数值分析方法，出现了考虑实际开挖空间和岩体节理、裂隙的围岩和支护共同作用的弹性或弹塑性计算解，使运用围岩和支护共同作用原理进行实际岩石工程的计算分析和设计变得普遍起来。
同时认识到，运用共同作用理论解决实际问题，必须以原岩应力（即地应力）作为前提条件进行理论分析，才能把围岩和支护的共同变形与支护的作用力、支护设置时间、支护刚度等关系正确地联系起来。
否则，使用假设的外荷载条件计算，就失去它的真实性和实际应用价值。
这一认识促进了中国早期的地应力测量工作的开展。
但是，早期的连续介质理论忽视了对地应力作用的正确认识，忽视了开挖的概念和施工因素的影响。
正如一开始就指出的，地应力是一种内应力，由于开挖形成的“释放荷载”才是引起围岩变形和破坏的根本作用力。
而传统连续介质理论采用固体力学或结构力学的外边界加载方式，往往得出远离开挖体处的位移大，而开挖体内边缘位移小的计算结果，这显然与事实不符。
多数的岩石工程不是一次开挖完成的，而是多次开挖完成的。
由于岩石材料的非线性，其受力后的应力状态具有加
载途径性，因此前面的每次开挖都对后面的开挖产生影响。
施工顺序不同，开挖步骤不同，都有各自不同的最终力学效应，也即不同的岩石工程稳定性状态。
因此，忽视施工过程的计算结果将很难用于指导工程实践。
1962年10月，在第13届地质力学讨论会上成立了国际岩石力学学会，米勒担任第一任主席，这是岩石力学发展史上的重要事件
该理论的缺陷是过分强调节理、裂隙的作用，过分依赖经验，而忽视理论的指导作用。
该理论完全反对把岩体作为连续介质看待，也是不正确的和有害的。
因为这种认识阻碍现代数学力学理论在岩石工程中的应用。
譬如早期的有限元应用就受到这种理论的干扰。
因为，虽然岩体中存在这样那样的节理、裂隙，但从大范围、大尺度看仍可将其作为连续介质对待。
对节理、裂隙的作用，对连续性和不连续性的划分，均需由具体研究的工程和处理问题的方法而确定，没有绝对的统一的模式和标准。
1959年12月法国马尔帕塞(Malpasset)坝的破坏，以及1963年10月意大利瓦扬(vajont)坝的失败，都使当地人民生命财产遭到巨大损失。
人们发现，这两个坝的破坏并不是坝体结构强度不够，而是坝基和边坡岩体出了问题，从而使更多的人体会到坝基岩体的稳定与结构物的强度同等重要。
因此有组织地研究岩体力学特性的要求就被提了出来。
（4）现代发展阶段（20世纪60年代～现在）
此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其主要特点是，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。
而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。
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。
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，并认为人类认识是多源的，是多源知识的综合集成，这些为岩石力学理论和岩石工程实践的结合提供了依据。