岩体力学形成与发展

岩体力学的形成和发展，是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验，地下洞室受天然水平应力作用的研究，可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初，出现了岩块三轴试验，课题内容主要集中在地下工程的围岩压力和支护方面。1920年，瑞士联合铁路公司采用水压洞室法，在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中，进行原位岩体力学试验，首次证明岩体具有弹性变形性质。不久，弹性力学被引入岩体力学的研究，并成为解决岩体工程问题的重要理论基础。

1950～1960年，岩体力学扩大了应用范围，得到了比较全面的发展。这一时期除了地下洞室围岩稳定性研究以外，还有岩质边坡和地基岩体稳定性研究等；开始利用深孔应力解除法，实测岩体中的天然应力；岩体的空隙性，特别是岩体的裂隙空隙性、岩体中的不连续面，以及岩体力学性质的各向异性和不连续性的研究，被提到重要地位；逐渐发展了原位岩体性质的各项测试技术和试验研究；在预测和评价岩体稳定性方面，发展了图解分析法，以及块体极限平衡理论分析法；在加固和稳定岩体措施方面，提出了效果良好的锚喷法。这一时期形成了著名的奥地利学派，他们认为岩体力学属不连续介质力学，岩体的强度和变形特性，主要受岩体结构内部单元岩块之间的联结力以及岩块之间的相对位移所控制。他们的研究成果，促进了岩体力学的发展。

1957年，法国的J.塔洛布尔（曾译J.塔罗勃）著《岩石力学》，从岩体概念出发，较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期，岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来，岩体力学的发展进入了一个新的历史时期，研究内容和应用范围不断扩大，对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究，取得了成果和发展；有限元法、边界元法、离散元法先后被引入，岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。

在中国，系统地研究岩体力学始于50年代初期。1952年出版了《矿内地压与顶板管理论文专集》。1956年开始开展了原位岩体力学性质的试验研究。1965年明确提出了岩体结构概念，并逐渐形成了岩体力学性质和岩体稳定性主要受岩体结构控制的“岩体结构控制论”，为岩体力学的发展作出了贡献。

岩体力学 rock mass mechanics

岩体力学是工程力学与工程地质学相互渗透的边缘学科。主要研究一定地质环境中的岩石和岩体的强度、变形破坏、破碎等规律，合理利用岩体，避免不利因素，并制定岩体改造方案和技术措施。

岩体力学是一门十分年轻的学科。第二次世界大战以后，土木工程建设规模不断扩大，高坝，深埋长隧道、大跨度高边墙地下建筑相继出现，对岩体力学理论和技术的需求日益迫切，岩体力学工作逐步发展起来。

1951年，在奥地利的萨尔茨堡组织了第一个地区性岩石力学协会。1962年，在该协会倡议下成立了国际岩石力学学会，并于1966～1983年间召开了五次国际岩石力学讨论会，对岩体力学发展起了推动作用。

中国在1949年以后，在水利水电建设过程中形成自己的岩体力学勘测试验队伍，成立了中国科学院岩体土力学研究所、长江水利水电科学院岩基研究室等研究机构，促进了中国岩体力学的发展。

二十世纪70年代以来，在一些高等院校中建立了岩体力学教研室，开设了岩体力学课；在一些工程勘察设计院中建立了岩体力学试验研究队伍。开始了对高坝坝基，大跨度高边墙地下洞室围岩稳定性，及高达300米以上的岩质边坡稳定性问题，以及对岩石流变、岩石断裂及岩体结构力学效应等理论开展了研究。

其他建筑学分支学科

建筑学概述、建筑物理学、建筑光学、建筑热工学、建筑声学、建筑经济学、建筑构造学、建筑设计学、室内声学、室内设计学、园林学、城市规划、土木工程、工程力学、水力学、土力学、岩体力学、滨海水文学、道路工程学、交通工程学、桥梁工程学、水利工程学

岩体力学连续介质力学阶段

岩体力学的发展可分为两个阶段：连续介质力学阶段。把岩体视为一种完整的连续介质材料，将连续介质力学的理论和方法，特别是把土力学理论移植过来，用于解决在工程建设中遇到的岩体力学问题。这是岩体力学发展的早期阶段；

岩体力学碎裂岩体力学阶段

在20世纪50年代末和60年代初，国际上发生了几次大型水坝工程事故。在对这些重大事故研究过程中，逐渐注意到岩体并不是完整一块，而是由节理、断裂等切割成的碎裂岩体。在岩体力学研究中重视了节理、断裂面等力学作用，提出了不连续性、不均匀性、各向异性是岩体的重要特征；注意到尺寸效应等现象。在力学分析上出现了块体分析的理论和方法。

连续介质力学理论仍具有支配作用。同时，正在注意研究碎裂介质岩体力学分析理论和方法；研究结构力学的理论和方法在岩体力学研究中的应用；研究运用岩体变形观测反分析与岩体改造措施相结合的实用岩体力学问题，不断地深入认识岩体，修改设计，补充岩体改造措施，使岩体工程设计逐步完善，并有了一套应用岩体力学的理论和方法。岩体力学主要研究岩体上各种工程地基的变形、破坏；岩体边坡的变形、破坏；地下工程的围岩变形、破坏、开挖和支护；岩体改造方案及技术。必须研究的基本问题有：岩体结构，特别是结构面的地质规律；岩体中应力，包括地应力及工程建设引起的二次应力；岩体变形规律；岩体破坏机制及强度理论；岩体水力学理论。

岩体力学的基本理论主要有岩体地质研究 、岩体力学试验和实验、岩体的力学分析和；岩体改造方案及技术措施研究。这四部分研究工作与岩体工程研究的阶段相对应，逐步地开展和应用。

岩体力学的应用主要是与岩体工程阶段结合分为三类：岩体力学特性普查 、专门岩体力学问题研究和岩体变形观测监测及反分析。

岩体力学研究的核心内容，是定量预测和评价岩体的稳定性，岩体的改造和加固措施。它除了要研究岩体结构、岩体的基本特性、岩体所处的地质环境等因素以外,还要充分考虑工程因素,如工程规模、爆破、开挖程序和加固措施等的影响。岩体力学研究可大致归纳为9个方面：

岩体的结构型式岩体的地质特征,包括岩体的物质组成、岩体结构、岩体中的天然应力、岩体中水的状态以及岩体温度的研究； 岩体的物理与水理性质，包括空隙性、渗透性、膨胀性、崩解性以及溶蚀性的研究； 岩体的力学性质，包括岩体的变形和强度特性与测试方法，特别是不连续面力学效应和岩体结构力学效应的研究； 岩体的动力特性与测试方法的研究； 岩体的变形、破坏机制、本构关系与破坏判据的研究； 岩体的稳定性，包括地基、边坡与地下工程围岩变形、失稳的预测、评价的理论和技术途径的研究； 岩体性质改造和加固的研究； 模型模拟试验，包括室内模型模拟试验和原位岩体工程模拟试验技术、理论与应用的研究； 原型观测、施工监测、反分析，以及工程事故的分析与应用研究。

岩体力学研究采用下列方法：

岩体力学工程地质研究法

指从工程观点出发，采用地质学的一些研究方法。如应用岩矿鉴定法，地史学、构造地质学、动力地质学等方法，研究岩体的地质特征，特别是那些与岩体力学性质和力学作用有关的问题。

岩体力学试验法

包括岩块工程性质的室内试验、岩体工程性质的原位试验、岩体中天然应力的量测、模型模拟试验、原型观测以及施工监测等方法（见岩土试验、工程地质力学模拟）。试验法不仅可以获得岩体变形和稳定性分析中所必需的计算参数，而且有助于确定力学模型，研究岩体力学的理论问题。

岩体力学力学分析法

在研究岩体地质特征和地质环境的基础上，根据岩体力学介质类型，分别采用不同的力学理论和不同的分析方法，对岩体的变形和稳定性进行力学分析。 综合分析法。利用不同的力学理论和不同的分析方法，分析岩体的变形和稳定性，最后通过分析对比和综合判断，获得比较符合实际的结论。

岩体力学的相关书籍在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。诸如高坝坝基岩体及拱坝拱座岩体的变形和稳定性；大型露天采坑边坡、库岸边坡及船闸、溢洪道等边坡的稳定性；地下洞室围岩变形及地表塌陷；高层建筑、重型厂房和核电站等地基岩体的变形和稳定性；以及岩体性质的改善与加固技术等等。对这些问题能否做出正确的分析和评价，将会对工程建设和生产的安全性与经济性产生显著的影响，甚至带来严重的后果。

广义地讲，岩体力学包括如下分支： （1）工程岩体力学——为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。通常所讲的《岩体力学》就是指的《工程岩体力学》。 （2）构造岩体力学——为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。 （3）破碎岩石力学——为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。

【书名】 《岩体力学》

【作者】 刘佑荣等

【ISBN】 978-7-5625-1429-9

【印次】 1版9次

【开本】 16K 【编辑】 张晓红

【字数】 360千字

【日期】 2010-08-01

【定价】 20.00元 【专业】 土木工程、机械工程、地质工程、水利工程

【出版社】中国地质大学出版社

【类型】 地学、资源类教材

内容提要

全书分十章，包括：绪论，岩块和岩体的地质特征，岩石的物理、水理及热学性质,岩块的变形与强度性质，结构面的变形与强度性质，岩体的力学性质，岩体中的天然应力,地下洞室、边坡及地基岩体稳定性分析。

本书是作者在总结自己多年教学经验基础上，博采近年来国内外同类教材之所长，同时反映了本学科最新研究成果，较系统全面地介绍了岩体力学基本理论、基本知识及其在工程上的应用。全书体系合理,内容充实、新颖,实用性强，叙述清楚，深入浅出。

本书可作为岩土工程、地质工程、工业民用建筑、地下建筑及环境工程专业本科生教材，亦可供高等院校有关专业师生及从事相关专业工作的科技人员参考。2100433B

目录

绪论

第一部分 岩体力学的地质基础

第二部分 块裂介质岩体力学

第三部分 连续介质岩体力学

第四部分 碎裂介质岩体力学

第五部分 岩体力学试验原理及方法

参考文献 2100433B

《岩体力学及其工程应用》为岩体力学的基本理论及其工程应用，简明扼要叙述了作为岩体力学理论基础的弹塑性理论、强度理论和流变理论；介绍了岩体中不连续面和含有不连续面的非均匀岩体的力学特征；以及如何根据岩体力学特性以及工程与岩体相互作用关系，建立简单实用的力学模型，把固体力学相关分支融入岩体力学，并纳人工程应用。

《岩体力学实验指导书》是作为土木工程、地质工程、勘查技术与工程等专业《岩体力学》教材的组成部分，编入了岩石物理力学性质和岩体力学性质的主要实验。岩体力学实验教学是“岩体力学”课程的重要环节，通过实验教学使学生在学习岩体力学基本理论的同时，能理论联系实际，培养学生工作能力及严谨的科学态度，进一步巩固课堂教学内容。为此要求学生掌握实验的基本原理与方法，其中包括仪器的装置以及工作原理。为便于学生理解，在《岩体力学实验指导书》编写过程中，编者力求从教学出发，联系生产实际，配合理论课，阐明实验基本原理与实验步骤，并辅以思考题。2100433B