具体描述
岩石力学与工程应用 导言 本书系统地探讨了岩石力学的基本原理、研究方法及其在土木工程、采矿工程、水利工程等领域的广泛应用。岩石作为地壳的主要组成部分，其独特的物理力学性质对各类地下工程的安全与稳定至关重要。本书旨在为岩土工程师、地质工程师、结构工程师以及相关专业的研究人员和学生提供一本全面、深入且兼具理论深度和工程实践指导性的参考著作。 第一部分：岩石的本构特性与分类 第一章 岩体的组成与结构 本章首先介绍了岩石圈的形成背景及岩石的宏观结构。重点阐述了岩石的矿物成分、晶体结构及其对宏观力学性能的影响。深入分析了岩体的基本单元——岩石单体（Rock Material）的特性，包括孔隙度、渗透性、密度、比重等基本物理参数的测定方法。 随后，本书详细剖析了岩体结构（Rock Mass Structure）的形成机理。岩体结构主要由不连续面（Discontinuities）控制，包括节理（Joints）、裂隙（Fractures）、层面（Bedding Planes）、断层（Faults）等。对这些不连续面的几何形态、产状（走向、倾角）、密度（裂隙比）、愈合程度和充填物性质进行了系统的描述和量化表征。本章引入了地质强度指标（Geological Strength Index, GSI）的概念，作为评估岩体工程性能的综合性指标之一。 第二章 岩石的本构关系与力学行为 本章聚焦于岩石单体在不同应力状态下的力学响应。首先回顾了线弹性理论在岩石工程中的初步应用，包括弹性模量、泊松比的测定。随后，深入探讨了岩石的非线性、塑性和粘塑性行为。 重点分析了岩石的强度准则。除了传统的莫尔-库仑（Mohr-Coulomb）准则外，本书详细介绍了霍恩-布朗（Hoek-Brown）准则及其在复杂应力状态下的应用，特别是针对不同围压和风化程度的岩石。 在变形特性方面，本章阐述了岩石的蠕变（Creep）和应力松弛（Stress Relaxation）现象，这些是地下工程长期稳定性分析的关键因素。此外，还探讨了岩石在循环荷载（如地震荷载）作用下的动力响应特性和疲劳破坏机制。 第三章 岩石的现场测试与室内实验 可靠的工程设计依赖于准确的岩石参数。本章系统地介绍了室内岩石力学实验方法，包括单轴抗压试验、巴西劈裂试验、三轴试验以及直剪试验，并讨论了试验结果的可靠性评定和数据处理方法。 更重要的是，本章详述了各类岩石力学现场测试技术。主要包括： 1. 钻孔荷载试验（Borehole Loading Tests）：如平板荷载试验（Plate Bearing Test）和压力计试验（Pressuremeter Test），用于获取围压下的变形模量。 2. 岩石质量指标（Rock Quality Designation, RQD）的测定与局限性。 3. 地球物理方法：如地震波速法（P波和S波）在评估岩体完整性和动力参数中的应用。 4. 现场渗透性测试：如Lugeon试验，用于评估岩体渗流特性。 第二部分：岩体工程特性与稳定性分析 第四章 岩体分类系统及其应用 岩体分类是工程实践中连接地质信息与工程参数的桥梁。本章详细比较了国际上主要的岩体分类系统： 1. RMR（Rock Mass Rating）系统：基于六个主要参数的评分体系，侧重于工程适用性。 2. Q系统：主要考虑了节理的粗糙度、充填物和开挖影响，适用于隧道工程。 3. GSI系统：结合了岩体结构和风化程度，易于与Hoek-Brown强度准则结合。 本书强调了不同分类系统适用的工程背景和局限性，并提供了将分类指标转化为可用于结构分析的等效连续介质参数（如等效弹性模量、等效抗剪强度）的方法论。 第五章 岩体结构面的力学特性 岩体强度和变形往往由结构面的性质决定。本章深入分析了岩石结构面（节理、断层等）的力学行为： 1. 结构面的抗剪强度：详细阐述了张伯伦（Chambrelan）的锯齿模型和巴迪（Barton-Bandis）的JRC（Joint Roughness Coefficient，节理粗糙度系数）模型，用于精确计算结构面的有效摩擦角。 2. 结构面的渗透性：讨论了不同法向应力下结构面的渗流规律（层流与湍流），以及渗透性对边坡稳定和地下水控制的影响。 3. 结构面的水-岩相互作用：分析了地下水压力（孔隙水压力）对结构面抗剪强度的折减效应，这是边坡失稳和隧道涌水的主要诱因。 第六章 边坡与岸坡的稳定性分析 岩石边坡的失稳模式主要包括楔形拉倒、倾倒、滑动和弯曲滑动等。本章将岩石边坡稳定性分析分为解析法和数值法： 1. 解析法（基于极限平衡法）：针对结构面控制的稳定分析，重点介绍宏观几何分析法（如折线滑动面法、三维滑动分析）和考虑水压力的稳定性系数计算。 2. 数值分析：采用有限元法（FEM）和离散元法（DEM）对复杂岩石边坡进行应力-变形分析，特别是对软弱结构面和高位远程滑坡的模拟。 3. 边坡支护设计：介绍了锚杆（Rock Bolts）、喷射混凝土（Shotcrete）和重力式支护结构（Gravity Structures）的设计原则和施工控制要点。 第三部分：地下工程的岩石力学 第七章 隧道与硐室的围岩压力与支护 隧道工程是岩石力学应用最核心的领域之一。本章系统分析了隧道开挖对围岩应力场的扰动及围岩的响应。 1. 围岩压力理论：阐述了经典理论（如Terzaghi的压力拱理论）的适用条件，并重点介绍了基于岩体分类和塑性区分析的经验性围岩压力计算方法（如Q-system法和RMR法）。 2. 支护设计：详细介绍了“台阶法”和“新奥法”（NATM）的设计理念。深入分析了钢拱架、混凝土衬砌和预应力锚杆的受力特性、相互作用以及刚度匹配原则。 3. 深埋隧道：讨论了高地应力环境下隧道围岩的应力集中、岩爆（Rock Burst）的发生机理、判据和预防措施。 第八章 地下水与岩体的相互作用 地下水是影响岩石工程稳定性的最关键因素之一。本章整合了水力学和岩石力学的知识： 1. 渗流分析：基于达西定律，分析了恒定流和非恒定流在复杂岩体中的分布规律。 2. 孔隙水压力与有效应力：通过Terzaghi的有效应力原理，量化分析地下水压力如何降低岩体抗剪强度，从而引发边坡失稳或隧道涌水。 3. 水力致裂与渗透破坏：研究了高压水流对结构面和岩体的冲刷、渗透性增大以及水力压裂效应。 4. 地下水控制：介绍了截排水系统、注浆堵水和减压排水等工程措施的设计与实施。 第九章 采矿工程中的岩石力学 本章侧重于岩石力学在矿山开采中的特殊应用，特别是针对地下采空区和露天矿山边坡的设计。 1. 矿山应力场分析：研究采矿引起的围岩应力再分配，包括采空区顶板和侧帮的稳定性分析。 2. 矿山支护与充填：讨论了采空区充填（Backfilling）对围岩应力释放和沉降控制的作用，以及充填材料的力学性能要求。 3. 露天矿边坡设计：侧重于超大尺度边坡的整体稳定性分析，考虑了软弱夹层、构造控制和长期风化效应。 第十章 岩石动力学与工程灾害 本章关注快速荷载和地震作用下的岩石行为。 1. 地震波传播：分析P波、S波在不同岩性中的传播特性和衰减规律。 2. 抗震设计原则：介绍了基于场地效应和反应谱分析的岩石结构抗震设计方法。 3. 地震诱发灾害：重点分析地震作用下岩石边坡失稳的动力触发机制，以及震后边坡的二次稳定性评估。 结论与展望 本书最后总结了岩石力学研究的最新进展，特别是先进的数值模拟技术（如XFEM, PFEM）在处理岩石大规模开裂和结构面滑移方面的优势。展望未来，本书强调了多场耦合（水-力-热-化学）分析在处理复杂地质环境中的重要性，并指出对非常规岩石（如高强度岩石、风化严重岩体）研究的持续需求。 本书内容涵盖了从微观矿物学到宏观工程应用的全过程，力求构建一个逻辑严密、图文并茂的岩石力学知识体系，为工程实践提供坚实的理论基础和可操作的指导。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有