本書共包括9章：第1章敘述了巖體力學的發(fā)展歷史、主要研究內(nèi)容與研究方法以及在工程領域中的作用等；第2-5章介紹了巖體力學基礎理論、基礎知識和基本技能，包括巖石物理力學性質(zhì)、巖體力學性質(zhì)、地應力及其測量、巖石本構關系與強度理論；第6-8章重點闡述了巖石地下工程、巖體邊坡工程與巖石地基工程的特點、工程穩(wěn)定性理論分析方法、設計原理與施工技術等；第9章介紹了巖體力學領域的最新研究進展與研究展望。
作為一門與工程實踐緊密結(jié)合的工程學科，巖體力學是采礦工程、土木工程、水利水電工程、地質(zhì)工程等多個專業(yè)的必修課，是一門理論性與實踐性均很強的專業(yè)基礎課。為了貫徹二十大精神，適應新時代國家對人才培養(yǎng)和新工科建設的要求，培養(yǎng)基礎扎實、知識面寬、綜合素質(zhì)高、實踐能力強的應用型復合人才，本教材以全面推進素質(zhì)教育為理念，注重理論知識與工程實踐相結(jié)合，在闡述巖體力學領域的新理論、新技術、新方法的同時，還介紹了大量最新工程實踐成果，使學生從工程范例的解析中提高分析問題、解決問題的能力。
本教材的編寫遵循了以下三個原則。
① 基礎性，即注重基礎理論、基本知識和基本技能的教育。在編寫過程中，對基本知識、經(jīng)典理論、成熟經(jīng)驗的論述力求深入淺出，語言通俗易懂，推導過程嚴密。
② 實踐性，即強調(diào)巖體力學理論與工程實踐相結(jié)合。全書以較大篇幅介紹了三大巖石工程，即巖石地下工程、巖體邊坡工程與巖石地基工程，并詳細講述了如何運用巖體力學理論指導巖石工程的設計、施工和維護等工程實踐。
③ 先進性，即跟蹤巖體力學研究新進展、新動向。隨著科學技術的快速發(fā)展，巖體力學也在不斷向前進步，大量新理論、新技術不斷涌現(xiàn)，本教材介紹巖體力學的最新研究成果，有助于學生了解學科的發(fā)展前沿。
本教材由遼寧石油化工大學劉偉擔任主編，遼寧石油化工大學王魯男、陶傳奇、孫姣姣擔任副主編，中煤科工集團武漢設計研究院有限公司王忠杰參與編寫，全書由劉偉統(tǒng)稿。具體編寫分工為：劉偉編寫第2～5章，王魯男、王忠杰編寫第7章、第9章，陶傳奇編寫第1章、第6章，孫姣姣編寫第8章。
由于編者水平有限，書中尚存不足之處，懇請讀者批評指正。
編者
2022年9月
第1章 緒論 1
1.1 巖體力學與工程實踐 1
1.2 巖體力學的研究內(nèi)容與研究方法 2
1.2.1 巖體力學的研究內(nèi)容 2
1.2.2 巖體力學的研究方法 4
1.3 巖體力學在其他學科中的地位 5
1.3.1 地質(zhì)學科在巖體力學中的作用 5
1.3.2 力學學科在巖體力學中的作用 5
1.4 巖體力學發(fā)展的概況與動態(tài) 5
【思考與練習題】 7
第2章 巖石物理力學性質(zhì) 8
2.1 概述 8
2.2 巖石的組成與結(jié)構 8
2.2.1 巖石的礦物成分 9
2.2.2 巖石的結(jié)構 9
2.2.3 巖石的地質(zhì)成因分類 11
2.3 巖石的物理性質(zhì) 16
2.3.1 巖石的密度 16
2.3.2 巖石的容重 19
2.3.3 巖石的孔隙性 20
2.3.4 巖石的水理性 21
2.3.5 巖石的熱學特性 27
2.4 巖石的力學性質(zhì) 28
2.4.1 巖石的強度特性 29
2.4.2 巖石的變形特性 40
2.5 巖石的流變性質(zhì) 51
2.5.1 巖石流變的概念 51
2.5.2 流變方程 52
2.5.3 巖石長期強度 53
2.6 影響巖石力學性質(zhì)的主要因素 55
2.6.1 水對巖石力學性質(zhì)的影響 55
2.6.2 溫度對巖石力學性質(zhì)的影響 56
2.6.3 風化程度對巖石力學性質(zhì)的影響 56
2.6.4 圍壓與加載速率對巖石力學性質(zhì)的影響 57
【思考與練習題】 57
第3章 巖體力學性質(zhì) 58
3.1 概述 58
3.2 巖體結(jié)構類型 59
3.2.1 巖體結(jié)構類型 59
3.2.2 巖體結(jié)構的地質(zhì)特征 60
3.3 結(jié)構面類型與自然特征 61
3.3.1 結(jié)構面的類型 62
3.3.2 結(jié)構面的分級 64
3.3.3 結(jié)構面的自然特征 65
3.3.4 結(jié)構面的參數(shù)采集 70
3.4 結(jié)構面力學性質(zhì) 72
3.4.1 法向變形 72
3.4.2 剪切變形 74
3.4.3 抗剪強度 75
3.4.4 影響結(jié)構面力學性質(zhì)的因素 77
3.5 巖體強度特性 79
3.5.1 巖體剪切強度 79
3.5.2 裂隙巖體的壓縮強度 80
3.5.3 巖體強度的測定 83
3.5.4 巖體強度的估算 84
3.6 巖體變形特性 87
3.6.1 巖體變形曲線及其特性 87
3.6.2 巖體變形試驗 91
3.6.3 巖體變形參數(shù)的估算 93
3.6.4 巖體動力變形特性 95
3.7 巖體的水力學性質(zhì) 97
3.7.1 裂隙巖體的水力特性 97
3.7.2 巖體滲透系數(shù)測試 98
3.7.3 滲流對巖體物理力學性質(zhì)的影響 99
3.8 工程巖體分類 101
3.8.1 巖石質(zhì)量指標分類 101
3.8.2 巖體地質(zhì)力學分類 101
3.8.3 巴頓巖體質(zhì)量分類 103
3.8.4 邊坡工程巖體分類 103
【思考與練習題】 105
第4章 地應力及其測量 106
4.1 概述 106
4.1.1 地應力的概念與發(fā)展歷史 106
4.1.2 地應力的成因與影響因素 107
4.2 地應力分布的基本規(guī)律 110
4.3 地應力測量方法 112
4.3.1 地應力測量的基本原理 113
4.3.2 水壓致裂法 114
4.3.3 應力解除法 117
4.3.4 聲發(fā)射法 122
4.3.5 應力恢復法 124
4.4 地應力的估算 125
4.4.1 垂直應力的估算 126
4.4.2 水平應力的估算 126
4.5 高地應力區(qū)特征 128
4.5.1 高地應力判別準則 128
4.5.2 高地應力現(xiàn)象 129
【思考與練習題】 129
第5章 巖石本構關系與強度理論 130
5.1 概述 130
5.2 平衡方程與幾何方程 131
5.2.1 平衡方程 131
5.2.2 幾何方程 133
5.2.3 邊界條件 136
5.2.4 巖石力學中的習慣符號規(guī)定 137
5.3 巖石彈性本構關系 137
5.3.1 各向同性線彈性本構關系 137
5.3.2 各向異性線彈性本構關系 139
5.3.3 各向同性非線彈性本構關系 141
5.4 巖石塑性本構關系 143
5.4.1 屈服條件與硬化規(guī)律 144
5.4.2 塑性狀態(tài)的加-卸載準則 145
5.4.3 塑性本構方程 147
5.5 巖石流變本構關系 152
5.5.1 基本元件 152
5.5.2 組合模型 154
5.5.3 流變力學模型識別 162
5.6 巖石強度理論 163
5.6.1 庫倫準則 163
5.6.2 莫爾強度理論 166
5.6.3 格里菲斯強度理論 168
5.6.4 德魯克-普拉格準則 169
5.6.5 統(tǒng)一強度理論 169
5.6.6 霍克-布朗強度準則 170
【思考與練習題】 171
第6章 巖石地下工程 172
6.1 概述 172
6.2 巖石地下工程的應力分布 173
6.2.1 圍巖應力重分布 173
6.2.2 彈性條件下圍巖應力分布 174
6.2.3 彈塑性條件下圍巖應力分布 182
6.3 巖石地下工程變形與計算 187
6.3.1 圍巖的彈性位移 187
6.3.2 圍巖的彈塑性位移 189
6.4 巖石地下工程圍巖壓力與控制 191
6.4.1 圍巖壓力成因與分類 191
6.4.2 圍巖壓力計算 192
6.4.3 巖石地下工程穩(wěn)定與圍巖控制 197
6.5 巖石地下工程的監(jiān)測 205
6.5.1 地壓監(jiān)測概述 205
6.5.2 巖體變形與位移監(jiān)測 206
6.5.3 圍巖應力與支架壓力監(jiān)測 211
6.5.4 光電技術在地下工程監(jiān)測中的應用 212
6.5.5 地質(zhì)超前預報 214
6.6 軟巖工程 219
6.6.1 軟巖的定義 219
6.6.2 軟巖的工程特性 219
6.6.3 軟巖的工程分類 220
6.6.4 軟巖變形力學機制 221
6.6.5 軟巖開挖工程支護非線性力學設計概念 223
【思考與練習題】 224
第7章 巖體邊坡工程 225
7.1 概述 225
7.2 邊坡巖體中的應力分布 226
7.2.1 應力分布特征 226
7.2.2 應力分布的影響因素 227
7.3 邊坡巖體的變形與破壞 228
7.3.1 變形破壞的基本類型 228
7.3.2 變形破壞的影響因素 231
7.4 邊坡巖體穩(wěn)定性分析 232
7.4.1 邊坡巖體穩(wěn)定性分析步驟 232
7.4.2 邊坡巖體穩(wěn)定性分析方法 233
7.4.3 基于GIS的邊坡三維極限平衡分析法 242
7.5 邊坡巖體滑動速度計算及涌浪估計 248
7.5.1 邊坡巖體滑動速度計算 248
7.5.2 庫岸巖體滑動的涌浪估計 249
7.6 滑坡的監(jiān)測與加固措施 250
7.6.1 監(jiān)測 251
7.6.2 預測與預報 253
7.6.3 加固措施 255
【思考與練習題】 258
第8章 巖石地基工程 259
8.1 概述 259
8.2 巖石地基的變形和沉降 261
8.2.1 巖石地基中的應力分布 261
8.2.2 巖石地基的沉降 264
8.3 巖石地基的承載力 268
8.3.1 根據(jù)規(guī)范確定巖石地基承載力 268
8.3.2 采用巖基載荷試驗確定承載力 269
8.3.3 按室內(nèi)飽和單軸抗壓強度計算承載力 270
8.3.4 由巖體強度確定巖石地基的極限承載力 270
8.3.5 由極限平衡理論確定巖石地基的極限承載力 271
8.3.6 較為完整的軟弱巖石地基承載力 272
8.3.7 由理論公式確定巖石地基承載力 273
8.3.8 嵌固樁的巖石地基承載力 273
8.3.9 巖溶地基承載力 274
8.4 壩基巖體的穩(wěn)定性 275
8.4.1 不同類型壩對工程地質(zhì)的要求 275
8.4.2 壩基巖體承受的荷載分析 277
8.4.3 壩基巖體的破壞形式 278
8.4.4 壩基巖體抗滑穩(wěn)定性 281
8.4.5 巖石地基的加固措施 285
【思考與練習題】 286
第9章 巖體力學研究新進展 287
9.1 概述 287
9.2 巖體力學中的分形理論 288
9.2.1 分形幾何理論 288
9.2.2 分形理論在巖體力學中的應用 289
9.3 巖體力學中的數(shù)值分析 290
9.3.1 不連續(xù)變形分析法 291
9.3.2 其他數(shù)值分析方法 292
9.4 巖石損傷力學研究 295
9.4.1 巖石損傷力學主要內(nèi)容 295
9.4.2 巖石損傷測量方法 297
9.4.3 巖石損傷力學的發(fā)展趨勢 298
9.5 巖石斷裂力學研究 299
9.5.1 巖石斷裂力學主要內(nèi)容 299
9.5.2 巖石斷裂力學的發(fā)展趨勢 300
9.6 巖體力學中的多場耦合分析 301
9.6.1 多場耦合過程 302
9.6.2 多場耦合模型 304
9.7 深部巖體力學研究 307
9.7.1 深部巖體力學特性 308
9.7.2 深部巖體工程施工設計特點 309
9.7.3 深部巖體力學的發(fā)展趨勢 310
9.8 智能巖石力學研究 310
9.8.1 智能巖石力學特征 310
9.8.2 智能巖石力學主要內(nèi)容 311
9.8.3 智能巖石力學的應用 312
9.8.4 智能巖石力學的發(fā)展趨勢 317
參考文獻 318
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