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第一章 绪论1

第一节 岩体的基本概念1

一、岩石(岩块)和岩体的基本概念1

二、岩体结构的基本概念2

三、岩体的分类3

第二节 岩体力学的任务4

第三节 岩体力学的研究方法5

第二章 岩石的基本物理力学性能7

第一节 岩石的基本物理与水理性质7

一、岩石的重量指标7

三、岩石的水理性质8

二、岩石的孔隙性8

第二节 岩石的变形特性9

一、岩石在单向压力作用下的变形特性9

二、岩石的弹性和塑性11

三、岩石在三向压力作用下的变形性质14

四、岩石的变形能15

五、岩石的流变性15

六、岩石的力学介质模型16

第三节 岩石的强度特性18

一、岩石的单向抗压强度18

二、岩石的单向抗拉强度21

三、岩石的剪切强度23

一、单元体的应力状态和莫尔应力圆24

四、岩石的三向压力强度24

第四节 岩石的强度理论24

二、莫尔强度理论26

三、格里菲斯强度理论28

第三章 岩体的基本力学性能30

第一节 岩体结构面分析30

一、结构面的概念30

二、结构面的分类30

三、岩体破碎程度的分类31

四、结构面的几何特征34

第二节 结构面的变形特性34

一、节理的法向变形35

二、节理的切向变形37

第三节 结构面的力学效应43

一、单节理和多节理的力学效应43

二、当c=0时节理面的力学效应45

第四节 岩体的应力-应变分析46

一、岩体的应力-应变(σ-ε)曲线46

二、现场岩体的变形模量47

第五节 岩体力学性能的现场测试48

一、岩体的变形试验48

二、现场岩体直剪试验52

三、现场三轴强度试验55

第一节 碎块体力学特征57

第四章 碎块体力学基础57

第二节 碎块体模型58

一、岩块的排列58

二、接触力和应力59

第三节 碎块体力学理论60

一、应力的传递60

二、楔体力学效应61

三、单坡力学效应64

第四节 外荷载作用下碎块体地基中的应力分布65

一、静力荷载作用65

第五节 碎块体破坏68

二、动力荷载作用68

一、沿节理面产生的破坏69

二、岩块-节理破坏72

第五章 岩体的初始应力状态74

第一节 自重应力74

第二节 构造应力76

第三节 影响岩体初始应力状态的因素77

一、地形和地质条件对自重应力的影响77

二、地震应力78

三、水压力和热应力79

第四节 侧压力系数79

一、弹性岩体的侧压力系数79

二、海姆静水压力假设80

三、无粘结力松散岩体的压力系数81

第六章 围岩的二次应力状态83

第一节 弹性理论的基本方程84

一、平面问题的基本方程84

二、平面问题的极座标方程88

三、平面弹性力学问题的复变函数解92

第二节 厚壁圆筒的弹性理论解97

第三节 深埋圆形洞室的二次应力状态99

一、侧压力系数λ=1时圆形洞室的二次应力状态100

二、侧压力系数λ为任意值时圆形洞室的二次应力状态101

三、圆形洞室的弹性变形105

第四节 深埋非圆形洞室的二次应力状态107

第五节 深埋非圆形洞室的二次应力状态的复变函数解法112

一、椭圆形洞室的二次应力状态112

二、正方形和矩形洞室的二次应力状态115

三、直墙拱形洞室的二次应力状态120

第六节 浅埋圆形洞室的二次应力状态121

第七节 二孔问题和正交各向异性岩体124

一、二孔问题124

二、正交各向异性岩体125

第八节 深埋圆形洞室二次应力状态的弹塑性分析127

一、侧压力系数为1时的塑性区127

二、侧压力系数为任意值时的塑性区边界133

三、圆形洞室的塑性变形134

第九节 松散岩体中的应力136

第十节 半平面体中的应力139

一、集中力作用下半平面体的应力139

二、集中力作用下半面体的位移141

三、集中力作用下圆板的应力143

第七章 围岩压力理论146

第一节 围岩的变形和破坏146

第二节 围岩压力分类149

一、松动压力149

二、塑性形变压力149

四、膨胀压力150

三、冲击压力150

第三节 影响围岩压力的因素151

一、地质方面的因素151

二、工程方面的因素152

第四节 松散岩体围岩压力的计算153

一、浅埋洞室松动压力的计算153

二、普氏理论155

三、太沙基理论158

四、特殊情形下围岩压力的计算159

五、围岩压力的空间问题162

一、井筒围岩破碎状况164

二、坚井围岩松动压力的计算方法164

第五节 竖井和斜井围岩压力的计算164

三、斜井围岩松动压力的计算方法165

第六节 松动压力的塑性理论分析166

第七节 塑性形变压力的计算169

一、岩层处于初始弹性状态和侧压力系数等于1时洞室的计算170

二、岩层处于初始弹性状态和侧压力系数较小情况下的计算173

三、岩层处于初始塑性状态下洞室的计算175

第八节 围岩压力的经验公式175

三、太沙基的地层压力分类176

四、比尔鲍曼的顶部地层压力分类176

二、《岩石地下建筑技术措施》中的围岩分类176

一、铁路隧道围岩压力经验公式176

第八章 有限单元法178

第一节 平面应变分析179

一、应力-应变关系179

二、位移模式179

三、应力矩阵及刚度矩阵180

四、荷载矩阵183

第二节 各向异性岩体的分析186

第三节 弹塑性分析189

第四节 岩体不连续性的模拟191

一、“无张力”分析191

二、非抗张性节理系193

三、断层193

第五节 节理单元模型194

第六节 工程实例195

第九章 现场量测与模拟试验198

第一节 岩体应力量测198

一、应力解除法198

二、应力恢复法204

第二节 围岩变形量测207

第三节 围岩压力的量测209

一、量测仪器209

二、用压力盒量测围岩压力的方法211

第四节 弹性波测试212

一、基本原理212

二、主要测试仪器与测试方法213

三、弹性波测试的应用214

第五节 模拟试验219

一、概述219

二、模拟试验的相似材料和试验技术219

三、光测弹性法221

第十章 岩体稳定性分析224

第一节 洞室围岩稳定性分析224

一、洞室围岩稳定的概念224

二、围岩的整体稳定性计算224

三、围岩局部稳定计算的平面课题225

四、洞室围岩的加固措施227

一、岩基中的应力分布228

第二节 岩基稳定性分析228

二、岩基上基础的沉降231

三、岩基的承载能力234

四、岩基的抗滑稳定237

五、岩基的加固措施238

第三节 岩坡稳定性分析239

一、边坡的应力分布239

二、岩坡破坏型式的分类242

三、岩石崩塌的力学稳定分析243

四、平移滑动的力学稳定分析243

五、转动滑动249

六、岩块流动249

七、边坡岩层的曲折250

八、岩质边坡的加固措施251

结束语--岩体力学发展前景252

一、岩体力学的发展概况252

二、岩体力学今后研究的趋向253

附录一 相似原理257

一、基本概念257

二、相似必需具备的条件257

附录二 岩体力学试验数据处理261

一、误差分析261

二、试验公式的作法265

参考文献267