巖石力學(xué)及其工程應(yīng)用講義T51

愿本課程帶您進(jìn)入巖石力學(xué)的世界巖石力學(xué)RockMechanics本課程的教學(xué)內(nèi)容

Contents第一章緒論第二章巖石的物理性狀（性質(zhì)）第三章巖石的強(qiáng)度第四章巖石的變形第五章巖體天然應(yīng)力與洞室圍巖的應(yīng)力分布第六章礦山壓力與圍巖穩(wěn)定性第七章巖基應(yīng)力及穩(wěn)定分析第八章巖坡穩(wěn)定分析本節(jié)內(nèi)容——Next巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)巖石力學(xué)研究的主要內(nèi)容巖石力學(xué)的研究方法

同時(shí)，我們將通過一個(gè)大型水電工程宣傳片，使同學(xué)們對(duì)巖石力學(xué)與水電工程的關(guān)系有一個(gè)較為形象的認(rèn)識(shí)。第一章緒論

Chapter1Introduction

對(duì)象：巖石—對(duì)象—巖石材料—地殼中堅(jiān)硬的部分；方法：力學(xué)的觀點(diǎn)、理論、方法

綜合：巖石力學(xué)就是用力學(xué)的理論，觀點(diǎn)和方法去研究巖石材料的力學(xué)行為及其工程應(yīng)用的學(xué)科。（實(shí)際上也稱為“巖體力學(xué)”，是水利學(xué)科的一個(gè)重要分支學(xué)科）1.1.1巖石力學(xué)的概念§1.1巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)

作為力學(xué)的一個(gè)分支，巖石力學(xué)主要解決水利、土木工程等建設(shè)中的巖石工程問題，它是一門新興的,與有關(guān)學(xué)科相互交叉的工程學(xué)科,需要應(yīng)用數(shù)學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、土木工程學(xué)等知識(shí)，并與這些學(xué)科相互滲透。a、既古老，又年輕

1.1.2巖石力學(xué)的特點(diǎn)

1）研究的廣泛性

古老：舊石器時(shí)期(巖石作為生產(chǎn)工具)，利用石器生活場所及宗教建筑等(洞穴、房屋、橋梁<趙州橋>、都江堰、埃及金字塔、巴比倫人的“空中花園”等)；§1.1巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)

年輕：從20世紀(jì)40年代開始（美國，法國，意大利、中國修建了大量的巖體工程）。1.1.2巖石力學(xué)的特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)人類最早接觸和最早使用的材料：舊、中、新石器時(shí)代的標(biāo)志是人類使用巖土材料的水平；土與文化：幾大古文明中人類起源的傳說：不約而同地認(rèn)為人是上帝（神）用土創(chuàng)造的；表土與人類文明：人類的幾大古文明的發(fā)生與衰落;土地與農(nóng)業(yè)：“普天之下，莫非王土”－權(quán)力與財(cái)富；朝代的更替；農(nóng)民戰(zhàn)爭農(nóng)業(yè)文明－土與水目前名川大河的中下游，土層深厚—形成農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、文化、政治中心海洋文化：三角洲文明（交通與信息）巖土與哲學(xué)的天然聯(lián)系。巖土與哲學(xué)的關(guān)系§1.1巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)20世紀(jì)下半葉發(fā)生了3次震驚水利水電工程界的重大工程事故：法國Malpasset雙曲拱壩潰壩；意大利Vajout雙曲拱壩近壩庫區(qū)左岸發(fā)生2.5億m3的大滑坡；美國Teton土壩在巖基壩段潰決。大大促進(jìn)了巖石力學(xué)的發(fā)展?！?.1巖石力學(xué)研究的對(duì)象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)在我國：1958年，三峽巖巖基組成立立并著手開開始三峽壩壩區(qū)巖石力力學(xué)的研究究；1970年，萬里長長江第一壩壩——葛洲壩水電電站修建時(shí)時(shí)，成立的的專門的巖巖石力學(xué)研研究機(jī)構(gòu)；；…………………近年來，隨隨著大量礦礦山、交通通、國防、、水電工程程的修建，，從事巖石石力學(xué)研究究的科技人人員大幅增增加，大大大促進(jìn)了巖巖石力學(xué)學(xué)學(xué)科的發(fā)展展，我國的的巖石力學(xué)學(xué)工作者在在世界巖石石力學(xué)領(lǐng)域域也逐漸占占有一席之之地，如我我國的馮夏夏庭教授。。1979年，中國（（CRSM）加入國際際巖石力學(xué)學(xué)學(xué)會(huì)ISRM；1.1.2巖石力學(xué)的的特點(diǎn)1）研究的廣廣泛性水電——三峽、二灘灘、溪洛渡渡、錦屏、、龍灘；（（圖示）鐵道——長隧道、大大型橋梁、、邊坡；公路——隧道、路堤堤等；冶金——礦山開采；；建筑——大跨度地下下商業(yè)中心心，建筑物物基礎(chǔ)，城城市地鐵；；b、跨行業(yè)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)NEXT§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)中國第二大大水電站，，壩高278m§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)世界上最高高的混凝土土雙曲拱壩壩，最大壩壩高305m§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)§1.1巖石力學(xué)研研究的對(duì)象象及特點(diǎn)中國第三大大水電站，，三項(xiàng)世界界之最——1、規(guī)模最大大的地下廠廠房。廠房房長３８８８.５m，寬寬２２８８.５m，高高７７６６.４m。2、最最高高的的碾碾壓壓混混凝凝土土大大壩壩。。最最大大壩壩高高２２１１６６.５m，壩壩頂頂長長８８３３２２m，壩壩體體混混凝凝土土方方量量７７３３６６萬萬立立方方米米。。3、提提升升高高度度最最高高的的升升船船機(jī)機(jī)。。全全長長１１８８００００多多m，最最大大提提升升高高度度１１７７９９m?！?.1巖石石力力學(xué)學(xué)研研究究的的對(duì)對(duì)象象及及特特點(diǎn)點(diǎn)伊泰普Itaipu大壩（巴西和巴拉圭）原世世界界第第一一，，現(xiàn)現(xiàn)世世界界第第二二大大水水電電站站??！§1.1巖石石力力學(xué)學(xué)研研究究的的對(duì)對(duì)象象及及特特點(diǎn)點(diǎn)美國胡佛大壩（HooverDam）美國大古力GrandCoulee電站Return1.1.2巖石石力力學(xué)學(xué)的的特特點(diǎn)點(diǎn)2）研研究究對(duì)對(duì)象象的的復(fù)復(fù)雜雜性性a、組組成成巖石石———地質(zhì)質(zhì)體體（（單單獨(dú)獨(dú)的的力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)+耦合合效效應(yīng)應(yīng)））；；巖巖塊塊、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面→→組組合合形形成成；；塊塊狀狀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、破破碎碎結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、離離散散結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)RockandRockMassb、背背景景地質(zhì)質(zhì)力力學(xué)學(xué)環(huán)環(huán)境境的的復(fù)復(fù)雜雜性性（（地地應(yīng)應(yīng)力力、、地地下下水水、、物物理理、、化化學(xué)學(xué)作作用用等等））§1.1巖石石力力學(xué)學(xué)研研究究的的對(duì)對(duì)象象及及特特點(diǎn)點(diǎn)1.1.2巖石石力力學(xué)學(xué)的的特特點(diǎn)點(diǎn)3）工工程程應(yīng)應(yīng)用用性性（（實(shí)實(shí)踐踐性性））非非常常強(qiáng)強(qiáng)4）社社會(huì)會(huì)經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益顯顯著著如：：““七七五五””攻攻關(guān)關(guān)期期間間，，四四川川大大學(xué)學(xué)、、成成勘勘院院、、清清華華大大學(xué)學(xué)聯(lián)聯(lián)合合開開展展““二二灘灘壩壩基基可可利利用用巖巖體體研研究究””，，節(jié)節(jié)約約投投資資7000多萬萬；；獲獲得得了了國國家家科科技技進(jìn)進(jìn)步步一一等等獎(jiǎng)獎(jiǎng)；；§1.1巖石石力力學(xué)學(xué)研研究究的的對(duì)對(duì)象象及及特特點(diǎn)點(diǎn)巖石石力力學(xué)學(xué)是是伴伴隨隨工工程程的的應(yīng)應(yīng)用用而而發(fā)發(fā)展展起起來來的的，，沒沒有有實(shí)實(shí)際際的的工工程程就就沒沒有有巖巖石石力力學(xué)學(xué)發(fā)發(fā)展展的的社社會(huì)會(huì)需需求求，，反反過過來來，，巖巖石石力力學(xué)學(xué)理理論論的的發(fā)發(fā)展展又又進(jìn)進(jìn)一一步步提提高高了了工工程程的的科科技技含含量量，，促促進(jìn)進(jìn)了了工工程程的的安安全全性性，，經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)型型等等§1.2巖石石力力學(xué)學(xué)的的基基本本內(nèi)內(nèi)容容水電電工工程程中中的的三三大大應(yīng)應(yīng)用用：：基礎(chǔ)（壩基、、壩肩）工程程、邊坡工程程（天然、工工程開挖）、地下洞室（隧隧洞、廠房等等）、基本理論材料實(shí)驗(yàn)工程應(yīng)用三大部分巖體地應(yīng)力巖體的強(qiáng)度巖體的變形裂隙水力學(xué)§1.3巖石力學(xué)的研研究方法物理模擬→數(shù)學(xué)模型→理論分析→巖石物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)常規(guī)實(shí)實(shí)驗(yàn)，地質(zhì)力力學(xué)模型試驗(yàn)驗(yàn)；如：有限元FEM、離散元DEM、邊界元BEM等數(shù)值模擬分析；用新的力學(xué)分分支，理論研研究巖石力學(xué)學(xué)問題(分形力學(xué)、神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺遺傳算法、耦耦合分析等)；§1.3巖石力學(xué)的研研究方法§1.3巖石力學(xué)的研研究方法§1.3巖石力學(xué)的研研究方法§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢一、應(yīng)用巖石石力學(xué)——環(huán)境安全和控控制1、環(huán)境保護(hù)（（環(huán)境巖土工工程）2、存貯和棄置置§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢一、應(yīng)用巖石石力學(xué)——環(huán)境安全和控控制3、天然巖質(zhì)邊邊坡的穩(wěn)定性性巖體表面開開挖§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢一、應(yīng)用巖石石力學(xué)——環(huán)境安全和控控制4、隧道工程§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢一、應(yīng)用巖石石力學(xué)——環(huán)境安全和控控制5、采礦工程§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢一、應(yīng)用巖石石力學(xué)——環(huán)境安全和控控制6、地下洞室§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢一、應(yīng)用巖石石力學(xué)——環(huán)境安全和控控制7、石油工程8、巖基工程§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢二、力學(xué)現(xiàn)象象與溫度、水水力和化學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象的耦合1、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)——壓縮2、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)——抗剪§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢二、力學(xué)現(xiàn)象象與溫度、水水力和化學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象的耦合3、巖體水力特特性與力學(xué)耦耦合現(xiàn)象的實(shí)實(shí)驗(yàn)§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢二、力學(xué)現(xiàn)象象與溫度、水水力和化學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象的耦合4、巖體行為模模擬5、其它§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢三、巖石動(dòng)力力學(xué)和抗震技技術(shù)1、天然地震和和誘發(fā)地震2、巖爆§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢三、巖石動(dòng)力力學(xué)和技術(shù)3、地應(yīng)力4、巖石爆破§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢三、巖石動(dòng)力力學(xué)和技術(shù)5、巖石切割和和鉆孔6、巖石爆破§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢四、野外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和測量與監(jiān)監(jiān)測1、實(shí)驗(yàn)技術(shù)§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢四、野外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和測量與監(jiān)監(jiān)測2、巖石和巖體體性質(zhì)的測定定§1.4現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)研究及發(fā)展展趨勢3、監(jiān)測、長期期測量和風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)評(píng)價(jià)4、巖