岩石力学华东交通大学
“岩石力学”课程思政建设与教育教学改革探析
2022年2月第6期Feb. 2022No.6教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“岩石力学”课程思政建设与教育教学改革探析陈祥胜（华东交通大学 土木建筑学院，江西 南昌 330013）［摘 要］ “岩石力学”课程思政建设是落实立德树人的基本方向，突出针对性和实践性教学是“岩石力学”课程教育改革的基本特色。
基于现阶段课程教学现状思考与分析，分别针对教育角色、教学内容及授课方式提出了适用可行的改革措施，旨在优化“岩石力学”课程教学体系、突出学科特色和提升育人效果。
此外，思想政治元素与党史事迹的融入，不仅提升了学科的广度和维度，还增强了学生的国家和民族认同感，达到了为党育才、为国育才、育有用人才的根本目的。
［关键词］ 岩石力学；课程思政；教育教学改革；教学分析［基金项目］ 2020年度江西省高等学校教学改革研究课题“产教融合背景下中部地区高校土木大类专业课程体系改革研究”（JXJG-20-5-1）［作者简介］ 陈祥胜（1994—），男，江西九江人，工学博士，华东交通大学土木建筑学院讲师，主要从事地下能源储备岩石力学与流固耦合渗流研究。
［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）06-0057-04 ［收稿日期］ 2021-05-27引言随着全国高校思想政治工作会议的召开，课程思政被逐渐纳入教育教学，它是高校以落实立德树人根本任务的重要抓手，同时也是专业课程教育教学改革的基本要求［1］。
教育教学首先需将立德放在人才培养的首位，引导学生树立正确的人生观和价值观；其次才是专业知识的授业解惑，提升学生专业知识素养，以实现中国梦为光荣使命。
从发展方面看，课程思政是对新时代教师育人职责的深化和拓展；从理论方面看，课程思政是对教育理念的发展和创新。
在江西省教育厅的指导下，华东交通大学积极开展专业课程思政建设与教育教学改革，坚持以立德树人根本任务为学校建设的办学之基和立身之本。
岩石力学华东交通大学
剪切断层：平移断层，正断层
特点：产状稳定，断面光滑，有擦痕，存在角砾岩 或糜棱岩
节理：张节理，剪节理，层面节理 张节理：张应力作用形成
裂隙宽度大，延伸短，尖灭快，粗糙，分布不均
第三章
岩体力学性质
剪节理：剪应力作用形成
裂隙闭合，方位稳定，平直，延伸较远，有擦痕
层面节理：沿岩层层面破裂形成
劈理：将岩石劈开的密集的、大致平行的破裂面
第三章
岩体力学性质
二、结构体
结构面切割形成的岩石块（可以认为是连续的物体）
1、结构体大小
具有相对性。与工程尺寸有关，要针对研究的问题和对象具体 分析 不同规模的结构面切割形成大小不同的结构体 板块 地质单元 断层切割形成的
节理裂隙切割形成的
微破裂面切割形成的
第三章
岩体力学性质
一般岩土工程重点考察断层和节理裂隙对岩体的切割
室内试验——制作试件（20cm×20cm×25cm），
入模，剪切 现场试验——开挖（1m×1m、加载、测试→σ-τ 曲线
第三章
岩体力学性质
P
T
第三章
岩体力学性质
2、不连续面剪切变形试验
（1）无充填物 ① 平直、光滑不连续面 不产生垂直位移 屈服强度 = 残余强度
0 u
峰值
τ
峰值＝残余强度
τ
② 平直、光滑，但局部连结
第三章
岩体力学性质
重点内容：
1、什么是结构面？按成因分，结构面分为哪几类？
2、原生结构面和构造结构面通常有哪些？
3、什么叫裂隙度？如何计算？ 4、什么叫切割度？如何计算岩体的切割度？ 5、不连续面抗剪强度采用的破坏准则为何？ 6、试给出平直光滑不连续面和平直光滑但有局部联结的 不连续面的抗剪强度表达式。
219402395_利用SHPB_联合测定岩石非线性系数及衰减系数的教学试验
［摘要］利用分离式霍普金森冲击压杆（SHPB ）试验装置测定了岩石的非线性系数和衰减系数，开设了自主探究性科研试验，让学生掌握了测定岩石非线性系数和衰减系数的理论知识，学习并实践了SHPB 系统进行岩石动力试验，了解了SHPB 系统的工作原理，熟练掌握了SHPB 试验设备操作及数据处理方法。
通过该教学试验，锻炼了学生的动手能力，培养了学生自主设计、实施试验的创新能力。
［关键词］分离式霍普金森冲击压杆（SHPB ）；岩石；非线性系数；衰减系数［中图分类号］G642［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2023）16-0081-04利用SHPB 联合测定岩石非线性系数及衰减系数的教学试验①丁海滨（华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013）颗粒材料（如岩石等）由于其内部结构复杂，导致其具有很明显的动力非线性特性[1-2]。
同时，由于材料的内部结构具有孔隙或裂纹等缺陷，导致弹性波在其内传播产生耗散[3-5]，通常采用衰减系数来表征。
目前关于岩石非线性及波在其中传播的衰减特性已有较多的研究。
关于岩石非线性的研究，大多集中于构建对应的理论非线性模型来分析岩石的非线性特性[6-8]，并通过试验结合波动理论测得岩石的非线性系数[9]。
波在岩石介质中传播的衰减特性研究的主要方法有直接测试法[10-11]、构建理论模型[12-13]和数值模拟。
然而，目前还没有关于联合测定岩石非线性系数和衰减系数的相关研究。
分离式霍普金森冲击压杆（SHPB ）系统是国际岩石力学学会推荐的研究岩石冲击动力响应的常用装置系统[14-16]。
本试验拟采用SHPB 试验系统，以岩石为试验材料，结合非线性理论和波动理论实现联合测定岩石非线性系数和衰减系数的目的。
本试验旨在培养学生根据理论模型独立设计试验方案、独立开展试验的能力，同时使学生学会数据处理工作，培养其科研思维能力。
本试验帮助学生进一步掌握SHPB 试验原理及试验操作方法，培养学生的创新意识，可为今后学生从事相关的工作奠定基础。
脆性岩石单轴循环加卸载试验及断裂损伤力学特性研究_周家文
第29卷第6期岩石力学与工程学报V ol.29 No.6 2010年6月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering June，2010脆性岩石单轴循环加卸载试验及断裂损伤力学特性研究周家文，杨兴国，符文熹，徐进，李洪涛，周宏伟，刘建锋(四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都 610065)摘要：以向家坝砂岩单轴循环加卸载室内力学试验结果为基础，结合岩石内部微裂纹的细观力学分析，对脆性岩石单轴循环加卸载的应力–应变曲线特征、峰值强度及断裂损伤力学特性等进行研究。
给出一种根据应力–应变曲线计算损伤变量的方法，损伤变量计算结果和声发射测试数据变化规律较为一致。
试验结果表明，砂岩的循环加卸载强度要比单轴压缩强度要小很多，对于脆性岩石单轴循环加卸载的峰值强度来说，受到多种因素的影响。
弹性常数计算结果表明，循环加卸载过程中泊松比逐渐增大，而弹性模量在第一次循环加卸载增大之后则缓慢减小。
脆性岩石循环加卸载过程中，岩石损伤在逐渐累积，在微裂纹进入不稳定扩展阶段，岩石损伤会迅速增大，岩石宏观力学特性取决于内部微裂纹的细观力学响应。
关键词：岩石力学；脆性岩石；单轴循环加卸载；室内试验；力学特性；声发射；断裂损伤力学中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)06–1172–12EXPERIMENTAL TEST AND FRACTURE DAMAGE MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BRITTLE ROCK UNDER UNIAXIAL CYCLIC LOADING AND UNLOADING CONDITIONSZHOU Jiawen，YANG Xingguo，FU Wenxi，XU Jin，LI Hongtao，ZHOU Hongwei，LIU Jianfeng (State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering，Sichuan University，Chengdu，Sichuan610065，China)Abstract：Based on the uniaxial cyclic loading and unloading test results of the Xiangjiaba sandstone，combined with the mesomechanical analysis of the internal microcracks in rock，the characteristics of stress-strain curves，peak strength，fracture damage mechanical characteristics of brittle rock unloading condition are researched. A computational method for rock damage variable is presented based on the stress-strain curve；the acoustic emission test result shows that this method is reasonable. The experimental test results show that，the peak-strength of sandstone under cyclic loading and unloading conditions is less than that of the uniaxial compressive strength，which is influenced by lots of factors. Elastic constants of computation results show that，the Poisson's ratio is gradually increasing during the cyclic loading and unloading process，while the elastic modulus is increased evidently in the first cyclic loading and unloading process，and then decreases slowly. In the process of cyclic loading and unloading for brittle rock，rock damage will increase gradually，and rock damage will rapidly increase when the microcracks propagation runs into the unstable phase；the rock macromechanical characteristics depend on the mesomechanics response of microcracks.Key words：rock mechanics；brittle rock；uniaxial cyclic loading and unloading；laboratory test；mechanical characteristics；acoustic emission；fracture damage mechanics收稿日期：2010–02–25；修回日期：2010–03–21基金项目：国家自然科学基金资助项目(40972190)；四川省科技支撑计划资助项目(2008SZ0231)；四川大学青年教师基金资助项目(2008047)作者简介：周家文(1982–)，男，博士，2003年毕业于华东交通大学建筑工程专业，现任讲师，主要从事岩石力学与工程方面的教学与研究工作。
《高等岩石力学》课件
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
反复加卸荷作用下两种岩石的变形与声发射特征研究
交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第809期第15期2023年8月反复加卸荷作用下两种岩石的变形与声发射特征研究王小兵1秦金龙1郭啟翔2熊健2（1.核工业华东建设工程集团有限公司，江西南昌330009；2.华东交通大学，江西南昌330013）摘要：【目的】为了研究反复加卸荷作用下不同类型围岩在隧道施工及运营过程中的变形与破坏特征。
【方法】选取花岗岩和砂岩试样进行等荷载反复加卸荷试验。
【结果】研究结果表明：当应力水平低于裂缝损伤应力时，滞回曲线在循环过程中由疏至密；当应力水平高于裂缝损伤应力时，滞回曲线并不会表现出明显的密集特征；当应力水平低于裂缝损伤应力时，在第一次加卸载过程中损伤已基本形成，花岗岩发生的声发射事件有限，而砂岩声发射事件稀少，并在后续循环累积过程中损伤明显减少；当应力水平超过裂缝损伤应力时，两种岩石在循环加卸荷过程中会逐次产生明显的损伤，且应力水平超过裂缝损伤应力越高，损伤增长速度越快。
【结论】循环荷载的增大会促进花岗岩内部裂纹的扩展，导致声发射事件变得活跃，而砂岩只有在应力水平提高至93%时，声发射事件才表现出明显间歇性增长规律。
关键词：隧道；滞回曲线；变形特征；声发射；Felicity 效应中图分类号：TU45文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2023）15-0066-07DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.15.013Study on Deformation and Acoustic Emission Characteristics of TwoRocks Under Repeated Loading and UnloadingWANG Xiaobing 1QIN Jinlong 1GUO Qixiang 2XIONG Jian 2(1.Nuclear Industry East China Construction Engineering Group Co.,Ltd.,Nanchang 330009,China;2.East China Jiaotong Uiversity,Nanchang 330013,China)Abstract ：[Purposes ]In order to study the deformation and failure characteristics of different types of sur⁃rounding rocks during tunnel construction and operation under repeated loading and unloading.[Methods ]Granite and sandstone samples were selected for repeated loading and unloading tests.[Findings ]The results show that when the stress level is lower than the crack damage stress,the hysteresis curve changes from sparse to dense during the cycle.When the stress level is higher than the crack damage stress,the hysteresis curve does not show obvious dense characteristics.When the stress level is lower than the fracture damage stress,the damage has been basically formed during the first loading and unloading process.The acoustic emission events of granite are limited,while the acoustic emission events of sandstone are rare,and the damage is sig⁃nificantly reduced during the subsequent cycle accumulation process.When the stress level exceeds the crack damage stress,the two kinds of rocks will produce obvious damage successively in the process of cyclic load⁃ing and unloading,and the higher the stress level exceeds the crack damage stress,the faster the damagegrowth rate increase.[Conclusions ]The increase of cyclic load will promote the expansion of internal cracks收稿日期：2023-01-29作者简介：王小兵（1973—），男，硕士，高级工程师，研究方向：隧道工程及实际施工。
北京交通大学高等岩石力学1 岩石与岩体的力学特性
第Ⅰ类岩石
第Ⅱ类岩石
大理岩
花岗岩
(c)
凝灰岩
(d)
绿色凝灰岩
日本河津凝灰岩
日本秋芳大理岩
日本稻田花岗岩
秋芳大理岩
稻田花岗岩 河津凝灰岩
葛修润等人(1994)对此峰后曲线提出了不同的看 法，认为所谓的Ⅱ型曲线只不过是人为控制造成的， 实际上并不存在。
圆锥形破坏
柱状劈裂破坏
圆锥形破坏试件内应 力状态
【思考】：如果一个试件上
面软下面硬，在单轴压缩下
会出现什么样破坏。
软
硬
6 岩石的变形参数的确定 岩石的变形参数主要是弹性模量和泊松比。 若岩石为线弹性材料（满足虎克定律） 弹性模量
泊松比
岩石弹性模量的三种计算方法 （1）切线模量
0
（2）割线模量
2 测试内容
1. 轴向荷载；
2. 轴向变形； 符号规定： 3. 径向变形； 压 、缩—— ＋ 4. 轴向应变 ； 拉 、胀—— － 5. 径向应变 。
3 试验数据整理
——试件的轴向应力； P——试件的轴向荷载； D, H——试件的直径和高度。
P
x z
y
体积应变：
P
根据以上的试验测量结果，可以绘制岩石的轴 向应力——轴向应变关系曲线、轴向应力——径向 应变关系曲线、轴向应变——横向应变关系曲线以 及轴向应力——体积应变的关系曲线等 。
通常把岩石由脆性转化为延性的临界围压称为 转化压力。
7） 三轴压缩下的破坏特点
8） 三轴压缩实验资料整理
三轴压缩试验的最主要目的就是确定岩石的强度准 则，通常将同一批试件（5～7块）在不同围压下达到破 坏时的极限莫尔圆绘制在同一坐标系下，然后再绘出这 些莫尔圆的外包络线，即岩石的强度曲线。
岩浆岩的构造
侵入岩的产状
⒌岩墙和岩脉 岩浆顺大致垂直 于层面的裂隙侵 入而形成。 岩墙：岩体较宽。 岩脉：岩体窄小。
华东交通大29 学2016年
侵入岩的产状
华东交通大30 学2016年
喷出岩的产状
熔岩高原
熔岩台地
熔岩流
熔岩脊
熔岩被
熔岩瀑布
等……
华东交通大31 学2016年
喷出岩的产状ຫໍສະໝຸດ 火山颈火山喷发时，岩浆 在火山口通道里冷凝形 成的岩体。
固体物质： •在空中冷却凝 固的岩浆和火 山周围岩石的 碎屑物质。
华东交通大19 学2016年
岩浆的物质组成：
液态物质：
• 熔岩流，是失去了 大部分气体的岩浆。 ①二氧化硅(SiO2) ：
–岩浆的主要成分。 –含量占35～80％。
华东交通大20 学2016年
岩浆的物质组成：
液态物质： ② 各种金属氧化物
3．洋脊带 约 60座活火山，其中45座在大 西洋洋脊上。
4. 大陆断裂地震带，若干活火山分布
14
华东交通大14 学2016年
华东交通大15 学2016年
15
一、岩浆岩的形成过程
基本概念 岩浆
地壳下面存在着的处于高温高压下的， 以硅酸盐为主的熔融状态的物质。 岩浆岩
岩浆沿着地壳薄弱带侵入地表或喷出地 表，随着温度降低，最终冷凝而成的岩石。
埃特纳火山在 “沉睡”了数年 后，2002年当地 时间10月31日又 突然喷发。
12
华东交通大12 学2016年
喷出的熔岩高达数十米
华东交通大13 学2016年
13
世界活火山的分布
1．环太平洋带 有322座活火山，近半数在 西岸岛弧上。
(最新)岩土工程专业考研院校排名
（最新）岩土工程专业考研院校排名地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。
土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程。
岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。
按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。
岩土工程排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1同济大学A+7中国地质大学A13西南交通大学A2浙江大学A+8北京科技大学A14哈尔滨工业大学A3河海大学A+9西安理工大学A15大连理工大学A4清华大学A1东南大学A1南京工业大学A+065中南大学A11北京交通大学A17北京工业大学A6中国矿业大学A12武汉大学AB+等(27个)：西安科技大学、长安大学、东北大学、山东科技大学、天津大学、四川大学、成都理工大学、西安建筑科技大学、武汉理工大学、华中科技大学、重庆大学、上海交通大学、太原理工大学、广西大学、湖南大学、辽宁工程技术大学、安徽理工大学、山东大学、三峡大学、兰州交通大学、华南理工大学、武汉工业学院、河南理工大学、福州大学、西安工业大学、上海大学、武汉科技大学B等(27个)：吉林大学、郑州大学、华北水利水电大学、南京林业大学、贵州大学、浙江工业大学、西华大学、北方工业大学、广东工业大学、天津城市建设学院、桂林工学院、青岛理工大学、北京航空航天大学、兰州理工大学、西北农林科技大学、湖南科技大学、合肥工业大学、长沙理工大学、东华理工大学、华东交通大学、江西理工大学、湖南工业大学、石家庄铁道学院、黑龙江科技学院、河北工业大学、内蒙古工业大学、扬州大学、。
土木类专业介绍
土木类专业介绍专业名称：城市地下空间工程(特设)门类：土木类学科：工学修业年限：四年授予学位：工学学士主要课程：理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、岩石力学、土力学与基础工程、混凝土结构、钢结构、工程制图、地下结构可靠性、地铁与轻轨、隧道工程、地下管网、工程项目管理等。
主要实践性教学环节：包括力学实验、土力学实验、岩石力学实验、地下混凝土结构课程设计，地下建筑结构课程设计，认识实习和生产实习，计算机应用及上机实践，毕业实习和毕业设计等。
专业培养目标：本专业培养具有坚实的数学、力学等自然科学和人文社会科学基础，掌握城市地下工程勘察、规划、工程材料、结构分析与设计、电工技术、工程测量、施工组织和工程概预算、工程监理等方面的基本技术和知识，具备从事城市地下空间工程的规划、设计、研究、开发利用、施工和管理能力，具有较强的计算机应用能力和较高的外语水平的高级专门人才。
专业培养要求：本专业培养具有坚实宽广的基础知识和系统深入的专业知识，了解城市地下空间工程专业的发展与动态，掌握城市地下空间工程专业的设计、施工等最新发展的理论与技术，能承担本专业科研和教学任务，具备组织科研项目或工程生产的能力。
毕业生应具备以下的知识和能力：1.具有坚实的数学、力学等自然科学基础和人文社会科学基础；2.掌握城市地下工程勘察、规划、工程材料、结构分析与设计等方面的基本技术和知识；3.具备从事城市地下空间工程的规划、设计、研究、开发利用、施工和管理能力；4.具有较强的计算机应用能力和较高的外语水平；5.了解城市地下空间工程的前沿技术；6.具有搜索收集信息的能力。
就业前景和方向：本专业就业部门广泛，可在城市地下铁道、地下隧道与管线、基础工程、地下商业与工业空间、地下储库等工程的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发等部门从事技术或管理工作。
专业点评：本专业继续深造可报考岩土工程、结构工程、市政工程、桥梁与隧道工程等专业方向。
《岩石力学》课件(完整版)
（m3/s）
dh
dx ——水头变化率； qx——沿x方向水的流量；h——水头高度； A——垂直x方向的截面面积；k——渗透系数。
四、岩石的抗风化指标（3类）
(1)软化系数（表示抗风化能力的指标）
Rcc——干燥单轴抗压强度、 Rcd——饱和单轴抗压强度；
Rcc / Rcd
（ 1 ）越小，表示
1.频率越低，跨越裂隙宽度俞大，反之俞小
图3-7
2. 裂隙数目越多，则纵波速度愈小
3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小
4.夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈
三、岩体波速与岩体的有效孔隙率n及吸水 率 W f 有关
一些岩浆岩，沉积 岩和变质岩的纵 波速度与有效孔 隙率n之间的关系 见图3－9所示。
静泊松比代替）求 Ed ，则
Vp
/ Vs
[
2(1
)
]
1 2
1 2
• 若 ＝0.25时，
• 经过各方面试验验证， 之间。
Vp /Vs ＝1.73
Vp /Vs 一般在1.6～1.7
三、岩体弹性波速得测定
（一）岩块声波传播速度室内测定
测定时，把声源和接收器放在岩块试件得两端，通 常用超声波，其频率为1000Hz－2MHz。（示波见图3－1）
表3－1表示了各类岩石的弹性波速与岩石种 类之间的关系。 图3－5从实例统计的角度，表示了各类岩 石的弹性波速及密度之间的关系。
VP 0.35 1.88
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
《岩石力学教案》课件
《岩石力学教案》PPT课件第一章：岩石力学概述1.1 岩石力学的定义岩石力学的定义和研究对象岩石力学的应用领域1.2 岩石的物理和力学性质岩石的物理性质岩石的力学性质1.3 岩石力学的研究方法实验研究理论分析和数值模拟第二章：岩石的力学行为2.1 岩石的弹性行为弹性模量和泊松比弹性应变和应力2.2 岩石的塑性行为塑性应变和应力岩石的屈服和破坏2.3 岩石的断裂行为断裂韧性和断裂强度断裂准则第三章：岩石的变形和强度3.1 岩石的变形线应变和切应变弹性变形和塑性变形3.2 岩石的强度压缩强度和拉伸强度剪切强度和抗弯强度3.3 岩石的流变行为粘弹性理论和流变模型岩石的长期强度和蠕变特性第四章：岩石力学实验4.1 岩石力学实验方法实验设备和原理实验步骤和数据采集4.2 岩石力学实验案例压缩实验剪切实验弯曲实验4.3 实验结果分析和讨论实验数据的处理和分析实验结果的可靠性和精度第五章：岩石力学在工程中的应用5.1 岩石工程中的岩石力学问题岩体支护和加固设计5.2 岩土工程中的岩石力学应用岩土工程的稳定性分析岩土工程的支护和加固技术5.3 采矿工程中的岩石力学应用矿山压力和岩层控制矿山支护和通风技术第六章：岩石力学数值模拟6.1 数值模拟方法概述有限元方法离散元方法有限差分方法6.2 岩石力学数值模型连续介质模型离散介质模型6.3 数值模拟案例分析岩体稳定性分析岩石破裂过程模拟第七章：岩石力学在地质工程中的应用7.1 地质工程中的岩石力学问题地质灾害防治7.2 地质工程中的岩石力学应用隧道工程基坑工程7.3 地球物理勘探中的岩石力学地震勘探地球物理测井第八章：岩石力学在土木工程中的应用8.1 土木工程中的岩石力学问题大坝和水库岩体稳定性道路和桥梁基础稳定性8.2 土木工程中的岩石力学应用岩体支护和加固岩体锚固技术8.3 地质灾害防治中的岩石力学滑坡防治岩体崩塌防治第九章：岩石力学在采矿工程中的应用9.1 采矿工程中的岩石力学问题矿山压力和岩层控制矿山支护和通风技术9.2 采矿工程中的岩石力学应用地下开采技术露天开采技术9.3 矿山安全与环境保护矿山安全评价矿山环境保护措施第十章：岩石力学的未来发展趋势10.1 岩石力学研究的新理论连续介质力学的发展非连续介质力学的研究10.2 岩石力学研究的新技术先进的测试技术数字图像分析技术10.3 岩石力学在可持续发展中的作用绿色岩石力学可持续岩石工程设计重点和难点解析重点环节1：岩石的物理和力学性质岩石的物理性质包括密度、孔隙度、渗透率等，这些性质对岩石的力学行为有重要影响。
岩石力学华东交通大学
32
第四章 岩体工程地质调查及分类
2019年11月25日星期一
华东交通大学土木建筑学院
33
第四章 岩体工程地质调查及分类
4、Q分类（巴顿岩体质量分级）
巴顿（1974）根据隧道工程实例提出
（1）考虑因素：RQD
节理组数
节理面粗糙度
节理面蚀变程度
裂隙水及地压力
后4项有评分表可查
式中：Jn ——节理组数
华东交通大学土木建筑学院
21
第四章 岩体工程地质调查及分类
第三节 岩体工程分类
分类作用：综合质量评价
服务于设计、施工
（很好、好、一般、差、很差）
结构分类：划分结构类型
服务于稳定性分析
一、分类的参数因素
岩石强度，完整性，不连续面特征，不连续面的风化蚀变程 度，地下水情况，允许暴露面积，自稳时间 （后两者具有相关 性）
5、BQ分类
国家《工程岩体分级标准》（GB50218-94） （1）分级方法：根据岩石强度指标和完整性计算岩体基本质量
指标BQ值 BQ = 90 + 3Rcw + 250Kv 当Rcw > 90Kv +30 时，以Rcw = 90Kv +30带入上式 当Kv > 0.04Rcw + 0.4时，以Kv > 0.04Rcw + 0.4代入 当无声测资料时，可根据节理组数查表确定Kv
（2）指标计算：Q ( RQD )( J r )( J w ) J n J a SRF
Jr ——节理粗糙度系数 Ja ——节理蚀变影响系数 Jw ——地下水折减系数
SRF——应力折减系数
2019年11月25日星期一
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中国岩石力学
中国岩石力学中国岩石力学的研究历史可以追溯到20世纪50年代初。
自20世纪60年代以来，在岩石力学研究领域中，中国学者取得了一系列杰出的成果，并为国内外岩石力学研究和实际应用做出了突出贡献。
20世纪50年代初，中国矿山机械与自动化研究所于1955年正式成立，成为中国首个专业的岩石力学研究机构。
该机构的研究团队，在南京、北京和其他地方建立了几个实验室，并开展了大量关于岩石力学学科的研究，如宏观岩石力学（粒度，流变性质，材料性质），微观岩石力学（断裂、破裂、破坏），工程岩石力学（瓦斯抽采、爆破）和其他岩石力学相关课题，以及岩石力学数学物理模型的建立。
20世纪60年代中期，中国把研究重点放在深部大面积的工程应用和研究上。
其中，中国最早完成的是福建神农山地下水蓄水抽提处理系统。
由于岩石力学研究的发展，中国在蓄水抽提系统的建立方面发展迅速，已有超过10家企业建成技术研发，并运用在工程中。
20世纪70年代，中国岩石力学研究进入新阶段，着重于岩石力学指标测定和测试。
清华大学、北京理工大学、南京大学和其他大学等岩石力学领域研究机构组成了中国岩石力学研究协会（CIRM），并拟定了中国岩石力学研究计划，继续开展岩石力学研究。
这些研究机构还开发了各种类型的新型实验仪器，以改进岩石力学的测试与试验技术，并为大型岩溶突出研究做出贡献。
20世纪80年代以后，中国岩石力学研究进一步开展，侧重于岩石力学形态与结构研究，以及渗透性等岩石力学特性之间的关系。
中国岩石力学学者继续发掘和研究中国岩石力学的深奥与宽广，承担起推动该学科的发展的重任。
在近几十年来，中国岩石力学学者在研究领域取得了丰硕的成果，为中国岩石力学的发展和实际应用做出了不可磨灭的贡献。
今天，中国岩石力学机构仍在努力推动岩石力学发展，在应用领域取得了重大进展，为全球提供了优质的技术服务和智力支持。
总之，中国岩石力学在近几十年里取得了长足的进步，从实施蓄水抽提处理系统到进行岩石力学形态与结构研究。
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表示：新鲜岩石饱和单轴抗压强度
分类：硬质（极硬，次硬）
软质（次软，极软）
2、岩体完整性
表示：结构面频率（裂隙度）、间距 岩芯采取率
条/m，m
RQD >90（很好）,75-90（好）,50-75（一 般）,25-50（较差）,<25（差）
完整性系数 Kv = V2p / V2
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第四章 岩体工程地质调查及分类
2、沿暴露面的调查方法
布测线
（适当高度水平，便于操作）
不连续面的持续性（规模） 地表，坑内的持续性描述不同
RQD计算（不钻芯）
不能准确反映岩石强度
沿暴露面的调查注意表面未受破坏
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本章重点：
第四章 岩体工程地质调查及分类
1、对岩石工程进行工程地质调查的目的是什么？ 2、常用的工程地质调查方法有那些？ 3、什么是岩体结构？ 4、《岩土工程勘察规范》将岩体结构分为几类？哪几类？ 5、岩体工程分类中，一般考虑哪几方面的因素？ 6、普氏分级方法、RQD分级方法是如何对岩体进行分级的？ 7、 CSIR节理岩体地质力学分类考虑了哪些因素？分为几级？ 8、国家《工程岩体分级标准》（GB50218-94）将岩体分为
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第四章 岩体工程地质调查及分类
1、结构面特征描述
（1）结构面成因类型 层理面 不整合面——老岩层的风化剥蚀面上新岩层的底面（假整合） 断层——张性、压性、张扭、压扭、构造岩、擦痕 节理——未发生错动的断层 劈理
（2）不连续面的张开度或厚度（张开——未充填，厚度——充填） （3）不连续面粗糙度（粗糙、一般、光滑） （4）不连续面渗水性（流水、渗水、潮湿、干燥） 非渗透性 （5）不连续面风化蚀变程度（眼观、回弹值、点荷载）
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第四章 岩体工程地质调查及分类
考虑地下水、应力场、结构面与工程的关系等对BQ修正
[BQ]= BQ – 100(K1 + K2 + K3 ) K1 、K2 、K3 可查表得到
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第四章 岩体工程地质调查及分类
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第四章 岩体工程地质调查及分类
三、优势结构面组分析
（1）赤平极射投影 原理： 极点计数图 极点等密度图
（2）节理玫瑰花图 分组 每组节理数所占比例 以比例数为半径，走 向或倾向或倾角为方向绘图
Jr ——节理粗糙度系数 Ja ——节理蚀变影响系数 Jw ——地下水折减系数
SRF——应力折减系数
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第四章 岩体工程地质调查及分类
（3）质量分级：9级 特别差，极差， 很差， 差， 一般， 好， 很好， 极好， 特别好 <0.01, 0.01-0.1, 0.1-1, 1-4, 4-10, 4-40, 40-100,100-400, >400
（4）分类意义：平均自稳时间，岩体内聚力，内摩擦角取值 （5）评价：考虑因素较全面，使用较方便。适合坚硬节理岩体
不适用于造成挤压、膨胀和涌水的极软弱岩体 （6）问题：地下水因素有3个子项，出现交叉情况怎么办？
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◆ 岩芯采集、保存：摄影，素描（钻孔 柱状图），填表（后两者为主）
◆ 调查表内容：采取率，岩芯总长， >10cm总长，RQD， 节理频率，岩芯柱状图， 点荷载强度，岩芯描述
（风化，蚀变，充填胶结等）
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第三节 岩体工程分类
分类作用：综合质量评价
服务于设计、施工
（很好、好、一般、差、很差）
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第四章 岩体工程地质调查及分类
4、Q分类（巴顿岩体质量分级）
巴顿（1974）根据隧道工程实例提出
（1）考虑因素：RQD
节理组数
节理面粗糙度
节理面蚀变程度
裂隙水及地压力
后4项有评分表可查
式中：Jn ——节理组数
（2）指标计算：Q(RQ)D(Jr )( Jw ) Jn Ja SRF
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第四章 岩体工程地质调查及分类
分类目的
岩 岩体结构分类 分类情况
体
分
分级目的
类 岩体质量分级
普氏分级 参数（因素）RQD分级
分级 分级方法 CSIR分级
分级实例
分级作用
Q分级 BQ分级
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第一节 岩体工程地质调查
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L
N
P
S
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节理条件，地下水情况 （2）方法：根据各因素的具体情况按表打分
计算RMR值 根据节理裂隙的产状对RMR值进行修正 根据RMR值进行分级
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（3）分级：分5级——非常好， 好， 一般， 较差，非常差 100-81，80-61，60-41，40-21，<20
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第四章 岩体工程地质调查及分类
2、RQD岩石质量指标分类（deer于1964年提出）
单指标分级方法
定义：采用NX钻头钻进，每一回次进尺中，长度大于100mm
的完整岩心段所占的百分比。
依据：RQD 分为5级 评价：考虑了岩石的强度和岩体的破碎程度、结构面的一些特
征，简单易用； 地下水、应力环境、结构面与工程的关系位考虑，仍嫌简单。
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第四章 岩体工程地质调查及分类
二、分类方法
1、普氏分级
是一种单指标的综合分级方法，称为普氏系数 表示：岩石单轴抗压强度除以100，即f = σc/100
(σc的单位是kg/cm2) 一般f值为0-20，常见1-15 优缺点：简单易用；
未考虑岩体的结构性，不甚精确
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二、沿暴露面调查
主要用于边坡坡面，坑道（隧道）帮壁
内容：岩体结构——结构面组数、密度、产状、连续性、起伏 性、粗糙度
地下水——丰富性、水压、水位、来源 岩石、不连续面风化情况——风化程度、充填物、蚀变
性、节理宽度 节理岩块强度 壁面回弹值
前三项必做，后两项选作
（4）分类意义：按Q值制作的对数曲线，据以大致确定不需支 护的洞跨度
（5）与RMR的关系（Bieniawski1976年建议）： RMR = 9lnQ + 44
（6）评价：相近情况下，计算的Q值差别太大 参数不易确定，使用不甚方便
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第四章 岩体工程地质调查及分类
3、不连续面条件
产状（与工程临空面的关系）、粗糙度和充填情况（决 定其抗剪强度）
4、岩体及不连续面风化程度
全风化（土状），强风化，弱风化，微风化，未风化 （原岩）
5、地下水情况
动水、静水压力，水理性质
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