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第一章 绪言1

1-1 岩体力学的研究任务1

1-2 岩体力学的研究内容和方法2

1-3 岩体力学的形成与发展4

一、岩体力学的形成4

二、岩体力学形成以后的发展6

1-4 岩体力学与工程地质学的关系7

第二章 岩块与岩体的地质特性9

2-1 岩块9

一、岩块的组成9

二、岩块的结构与构造10

三、岩石的风化程度12

四、研究岩块的实际意义13

2-2 软弱面14

一、软弱面对岩体力学问题的影响14

(一) 软弱面的胶结充填特征14

(二) 软弱面的空间方向和位置15

(三) 软弱面的连续性15

(四) 软弱面的密度17

(五) 软弱面的形态18

(六) 软弱面的张开度18

(七) 软弱面的组合关系19

二、软弱面的成因类型20

(一) 软弱面的地质成因类型20

(二) 软弱面的力学成因类型21

2-3 岩体22

一、岩体的组成及其特性22

二、岩体的成因与岩体的特性24

三、岩体的工程分类25

(一) 岩块的工程分类26

(二) 岩体的工程分类27

第三章 岩石的物理及水理性质32

3-1 岩石的物理性质32

一、岩石的重量32

(一) 岩石的比重32

(二) 岩石的容重32

二、岩石的空隙性34

3-2 岩石的水理性质37

一、岩石的吸水性38

二、岩石的水力传导性40

(一) 单个裂缝中地下水的流动40

(二) 岩体的水力传导性41

第四章 岩块的力学性质44

4-1 基本的力学概念44

4-2 岩块的强度性质46

一、岩块的单轴抗压强度46

二、岩块的抗拉强度50

三、岩块的三轴压缩强度与剪切强度54

四、岩块强度性质的特征59

4-3 岩块的变形性质60

一、单轴压缩条件下岩块的变形性质60

(一) 连续加载条件下岩块的变形特征61

(二) 循环荷载条件下岩块的变形特征65

二、三轴压缩条件下岩块的变形特征66

三、岩块的变形和破坏机理67

(一) 破裂开始的条件68

(二) 破裂在τ=0、σ3<0条件下的发展69

(三) 破裂在τ>0、σ3>0条件下的发展71

第五章 岩体的力学性质73

5-1 岩体的强度性质73

一、原位剪切试验73

二、软弱面的抗剪强度75

(一) 泥化面的抗剪强度76

(二) 层理面的抗剪强度77

(三) 片理面的抗剪强度78

(四) 光滑破裂面的抗剪强度78

(五) 粗糙破裂面的抗剪强度79

三、岩体的剪切强度81

5-2 岩体的变形性质83

一、原位岩体变形试验83

二、岩体的变形性质86

(一) 岩体的法向变形性质87

(二) 岩体的剪切变形性质90

5-3 时间因素的力学效应92

一、加荷速度的力学效应93

二、岩体的蠕变94

5-4 岩体中任一点破坏的判据97

一、库伦-纳维尔判据97

二、莫尔判据99

三、格里菲斯判据100

5-5 岩体的破坏方式与破坏机理101

一、岩体的破坏方式101

二、岩体的破坏机理102

第六章 岩体中的天然应力105

6-1 研究岩体中天然应力的意义105

一、天然应力与区域稳定性的关系106

二、天然应力与岩体稳定性的关系106

(一) 天然应力与地下洞室围岩稳定性的关系106

(二) 天然应力与边坡岩体稳定性的关系107

(三) 天然应力与坝基岩体稳定性的关系108

6-2 岩体中天然应力的量测110

一、钻孔位移法110

二、钻孔应力法112

三、钻孔应变法116

四、钻孔水压张裂法117

6-3 岩体中天然应力量测的结果118

一、岩体中的铅直应力118

二、岩体中的水平应力121

三、应力轴与水平面的相对位置关系123

四、岩体中水平应力与铅直应力的比值124

五、岩体中天然应力来源的理论解释124

第七章 岩体边坡稳定性的分析127

7-1 岩体稳定性的分析方法127

一、刚体极限平衡法127

二、弹性理论和弹塑性理论分析法129

三、有限单元计算法130

7-2 岩体边坡中的应力分布131

7-3 岩体边坡的破坏133

一、岩体边坡破坏的基本类型133

二、岩体边坡破坏的基本特征136

(一) 平面滑动破坏的特征136

(二) 双平面滑动破坏的基本特征138

7-4 岩体边坡稳定性的分析计算139

一、岩体边坡稳定性分析的方法步骤139

(一) 几何边界条件的分析139

(二) 剪切强度参数和受力条件的确定140

(三) 岩体边坡稳定性系数的计算和评价142

二、平面滑动的稳定性计算143

三、异向双平面滑动的稳定性计算144

四、同向双平面滑动的稳定性计算151

五、多平面滑动的稳定性计算151

7-5 边坡滑动体滑动速度的计算153

第八章 坝基岩体抗滑稳定性的分析155

8-1 坝基的岩体力学问题155

8-2 坝基岩体稳定性的计算156

一、坝基岩体滑动破坏的型式156

二、坝基岩体承受的荷载158

三、坝基岩体抗滑稳定性的计算161

(一) 接触面抗滑稳定性的计算161

(二) 坝基岩体内滑动稳定性的计算163

8-3 拱坝坝座岩体抗滑稳定性的计算166

一、坝座岩体滑动的几何边界条件167

二、坝座岩体抗滑稳定性的计算168

第九章 地下洞室围岩稳定性分析169

9-1 围岩应力的计算169

一、围岩重分布应力的计算170

(一) 开挖后围岩仍保持弹性时的重分布应力计算170

(二) 地下开挖后围岩出现塑性圈时重分布应力计算176

二、内水压力引起的围岩附加应力计算179

(一) 弹性厚壁筒理论179

(二) 应用厚壁筒理论计算有压隧洞围岩附加应力181

9-2 围岩的变形和破坏182

一、各类岩体围岩变形破坏的特点182

(一) 坚硬块状岩体中围岩变形破坏特点182

(二) 层状岩体中围岩变形破坏特征183

(三) 碎裂岩体中围岩的变形破坏特征184

(四) 松软岩体中围岩的变形破坏特征185

二、洞室围岩位移的计算186

(一) 开挖后围岩处于弹性状态时的位移计算186

(二) 出现塑性圈时位移的计算186

三、围岩破坏区范围的确定方法187

(一) 确定完整围岩破坏圈厚度的弹性理论方法187

(二) 应用弹塑性理论确定破坏圈厚度188

9-3 围岩压力计算191

一、基本概念191

二、围岩压力计算192

(一) 形变压力的计算192

(二) 松动压力计算194

(三) 冲击围岩压力199

(四) 膨胀围岩压力200

三、围岩压力的实测201

(一) 直接测量法201

(二) 间接测量法202

9-4 围岩抗力和极限承载力计算202

一、围岩抗力系数及其测定202

二、围岩极限承载力的确定204

(一) 自重应力作用下围岩极限承载力的确定205

(二) 考虑天然应力时围岩极限承载力的确定206

第十章 岩体力学中的有限单元分析法207

10-1 概述207

10-2 有限单元法的基本原理和步骤208

10-3 单元刚度矩阵210

一、刚度和刚度矩阵的概念211

二、恒定应变三角形单元刚度矩阵求解211

(一) 线性位移函数及变形连续性211

(二) 用结点位移表示应变214

(三) 用结点位移表示应力215

(四) 用结点位移表示结点力--单元刚度矩阵的建立216

三、节理单元及其刚度矩阵219

10-4 荷载向结点移置224

10-5 结点平衡方程组和总刚度矩阵227

10-6 模拟岩体实际变形性质的迭代方法236

一、初应力法236

二、无拉力分析--应力赶移法238

10-7 计算模型、网格划分及成果整理分析239

第十一章 岩体力学问题的模型模拟试验247

11-1 概述247

11-2 模型模拟试验的理论基础248

一、量纲原理248

二、相似理论251

三、模拟试验的理论基础253

11-3 岩体力学问题的模型试验254

一、力学相似的一般原则254

二、相似材料和试验技术256

11-4 岩体力学问题的模拟试验259

一、光弹性模拟试验259

(一) 基本原理259

(二) 在岩体力学中的应用260

二、光塑性模拟试验262

第十二章 岩体性质的保护和改善263

12-1 原岩性质的保护263

12-2 岩体性质的改善265

一、岩体灌浆266

(一) 浆液的力学性态266

(二) 浆液类型及其在裂隙中的传播267

(三) 防渗灌浆269

(四) 固结灌浆271

二、锚杆加固273

(一) 锚杆作用的基本理论274

(二) 锚杆类型和锚固力275

(三) 锚杆参数的计算278

主要参考文献283