前辅文

1绪论

1.1岩石力学学科发展简史

1.1.1学科起源

1.1.2发展阶段

1.2岩石力学研究内容与关键问题

1.2.1岩石的复杂性

1.2.2岩石力学的研究内容

1.2.3岩石力学的核心问题

1.2.4工程中的岩石力学问题

1.3岩石力学主要研究方法

1.4岩石工程与学科发展

1.4.1工程实践促进学科发展

1.4.2我国岩石工程的复杂性

1.4.3我国岩石工程面临的挑战

1.4.4岩石力学学科发展趋势

1.5本书主要内容

习题与思考题

2岩石工程地质环境

2.1岩石工程的特殊性

2.2影响岩体性质的地质要素

2.2.1完整岩块

2.2.2结构面

2.2.3地应力

2.2.4孔隙流体

2.2.5温度

2.3岩石的矿物成分与地质成因

2.3.1岩石的矿物成分与结构构造

2.3.2岩石的地质成因

*2.3.3三大类岩石的野外鉴别

2.4结构面成因与分类

2.4.1结构面地质成因

2.4.2结构面力学成因

2.4.3结构面分级与岩体结构类型

2.5地应力及其分布规律

2.5.1地应力的基本构成

2.5.2影响地应力场的因素

2.5.3浅部地应力分布的一般规律

2.5.4地应力测量方法简介

2.5.5初始应力场的估算原则

习题与思考题

3岩石物理力学性质

3.1岩石物理性质

3.1.1岩石密度与比重

3.1.2岩石的孔隙性

3.1.3岩石的水理性

*3.1.4岩石的热学特性

3.2岩石强度特性

3.2.1岩石单轴抗压强度

3.2.2岩石点荷载强度

3.2.3岩石三轴抗压强度

3.2.4岩石抗拉强度

3.2.5岩石抗剪强度

3.3岩石变形特性

3.3.1岩石变形指标及其确定

3.3.2单轴压缩条件下的变形特征

3.3.3循环荷载作用下的变形特征

3.3.4三轴压缩条件下的变形特征

3.3.5岩石的扩容

3.4岩石的流变

3.5影响岩石力学性质的因素

3.5.1矿物成分的影响

3.5.2岩石结构构造的影响

3.5.3水的影响

3.5.4温度的影响

3.5.5风化程度的影响

3.5.6围压与加载速率的影响

习题与思考题

4结构面与岩体力学性质

4.1结构面自然特征与参数采集

4.1.1结构面的自然特征

4.1.2结构面的参数采集

4.2结构面力学性质

4.2.1结构面法向变形

4.2.2结构面切向变形

4.2.3结构面抗剪强度

4.2.4结构面剪切特性影响因素

4.3岩体强度特性

4.3.1岩体强度经验关系估算

4.3.2岩体强度理论分析

4.3.3岩体强度数值分析

4.3.4岩体强度原位测试

4.4岩体变形特性

4.4.1岩体变形曲线及特征

4.4.2岩体变形参数经验估算

4.4.3岩体变形参数原位测试

4.5岩体水力学性质

4.5.1渗流对岩体物理力学性质的影响

4.5.2岩体渗透系数测试

习题与思考题

5工程岩体分级

5.1岩体地质力学分级（RMR）

5.2矿山岩体分级（MRMR）

5.3巴顿岩体质量分级（Q）

5.3.1Q分级系统

5.3.2Q值与地下工程支护措施

5.3.3Q系统在边坡工程中的应用

5.4地质强度指标（GSI）

5.5边坡工程岩体质量评价

5.5.1边坡工程岩体分级（SMR）

5.5.2中国边坡工程岩体分级（CSMR）

5.6工程岩体分级系统的关联

5.7工程岩体分级方法的发展趋势

习题与思考题

6岩石强度理论

6.1岩土介质与理想材料的差异

6.2岩石强度理论发展历程

6.2.1经典岩石强度理论

6.2.2经验岩石强度理论

6.3基本概念

6.3.1应力不变量

6.3.2应变不变量

6.3.3主应力空间与偏平面

6.3.4屈服与破坏

6.4屈瑞斯卡准则

6.5米赛斯准则

6.6莫尔-库仑强度准则

6.6.1库仑准则

6.6.2莫尔强度理论

6.7德鲁克-普拉格准则

6.8松岗元-中井照夫准则

6.9格里菲斯理论

6.10统一强度理论

*6.11摩擦材料广义非线性强度准则

6.12三维霍克-布朗强度准则

6.12.1双参数偏平面函数

6.12.2修正三维霍克-布朗强度准则

习题与思考题

7岩石本构关系

7.1平衡方程和几何方程

7.1.1平衡方程

7.1.2几何方程

7.1.3边界条件

7.2岩石弹性本构关系

7.2.1各向同性线弹性本构关系

7.2.2各向异性线弹性本构关系

7.2.3各向同性非线弹性本构关系

7.3岩石塑性本构关系

7.3.1屈服条件

7.3.2加卸载准则与硬化规律

7.3.3全量型本构关系

7.3.4增量型本构关系

7.3.5塑性势及流动法则

*7.3.6结构面的弹塑性本构关系

7.4岩石流变本构关系

7.4.1基本元件的力学模型及本构方程

7.4.2组合元件的力学模型及本构方程

7.4.3流变力学模型识别

7.4.4岩石长期强度

习题与思考题

8岩石地下工程

8.1围岩二次应力状态分析

8.1.1围岩二次应力状态的弹性分布

8.1.2围岩二次应力状态的弹塑性分布

8.1.3地下工程围岩稳定性判别

8.2围岩压力计算

8.2.1围岩压力的分类

8.2.2塑性形变压力

8.2.3松动压力

*8.2.4竖井围岩压力计算

8.3地下结构设计方法

8.3.1结构力学方法

8.3.2收敛-约束法

8.4地下工程施工理念与方法

8.4.1新奥法

8.4.2新意法

8.4.3挪威法

8.5地下硐室主要支护与加固技术

8.5.1锚杆（锚索）

8.5.2喷射混凝土

8.5.3拱架

8.5.4现浇混凝土

8.5.5超前支护

习题与思考题

9深部岩石工程

9.1岩体开挖力学响应与影响要素

9.2深部岩体工程的赋存环境与力学特性

9.2.1深部“三高”环境

9.2.2深部岩体力学特性

9.3高地应力硬岩岩爆

9.3.1岩爆的定义及分类

9.3.2板裂破坏强度准则及剧烈程度判定

9.3.3岩爆倾向性分析与岩爆等级划分

9.3.4岩爆现场监测预警

9.3.5岩爆控制技术

9.4高地应力软岩大变形

9.4.1软岩的定义

9.4.2高地应力条件下软岩大变形等级划分

9.4.3高地应力条件下软岩大变形控制方法

9.4.4大变形特殊支护结构及让压支护体系

9.5高地温与岩体力学性质

9.5.1高温对岩石物理力学性质的影响

9.5.2高地温对岩体工程的影响及应对措施

习题与思考题

10岩石地基工程

10.1岩石地基与基础结构形式

10.1.1岩石地基

10.1.2基础结构形式

10.1.3岩基上的荷载

*10.2岩石地基中的应力分布

10.3岩石地基的沉降变形

10.3.1弹性半空间表面作用竖向集中力的位移解

10.3.2岩基上浅基础的沉降

10.3.3嵌岩桩基础的沉降

10.4岩石地基的承载力

10.4.1岩基承载的破坏形式

10.4.2岩基极限承载力计算

10.4.3岩基承载力的确定方法

10.4.4特殊条件下的岩基承载力

10.5岩石地基（坝基）的稳定性

10.5.1岩基的稳定性

10.5.2坝基的失稳模式

10.5.3坝基的抗滑稳定性计算

习题与思考题

11岩石边坡工程

11.1边坡与灾害

11.1.1边坡变形破坏的演化阶段

11.1.2边坡破坏特征与分类

11.1.3边坡灾害的后果

11.2边坡稳定性影响因素

11.2.1岩土体性质与地质结构

11.2.2水的影响

11.2.3振动的影响

11.3岩石边坡工程的行业特征及设计要求

11.3.1岩石边坡工程的行业特征

11.3.2岩石边坡的设计要求

11.4边坡稳定性评价指标与设计标准

11.4.1边坡稳定性评价指标

11.4.2设计安全系数的选用

11.5边坡稳定性分析方法

11.5.1定性分析图解法

11.5.2结构面控制型边坡失稳模式与分析

11.5.3二维极限平衡条分法

11.5.4三维极限平衡条分法

11.5.5稳定性分析方法的选用原则

11.6边坡防护与加固

11.6.1边坡灾害防控原则

11.6.2边坡灾害防控措施

11.7边坡稳定性监测

习题与思考题

12岩石动力学

12.1岩石动力学概述

12.2岩石动力学试验方法

12.3岩石的动力强度

12.3.1岩石动态增强因子

12.3.2岩石动态强度准则

12.4岩体工程中的应力波理论

12.4.1应力波基础知识

12.4.2连续介质内一维应力波传播分析方法

12.4.3应力波作用下节理本构模型

12.4.4岩体内应力波传播的等效连续介质方法

12.4.5岩体内应力波传播的位移不连续方法

12.5岩石动力学在工程中的应用

12.5.1爆破破岩与爆破振动测试

12.5.2冲击破岩

12.5.3声波测试

习题与思考题

13岩石工程流固耦合

13.1流固耦合基本概念

13.2岩石的有效应力

13.2.1岩石有效应力基本模型

13.2.2岩石的双重有效应力

13.3裂隙岩体渗流规律

13.3.1含单裂隙岩体渗流规律

13.3.2含一组裂隙岩体渗流规律

13.3.3含多组裂隙岩体渗流规律

13.4三维应力下裂隙渗流耦合机制

13.4.1裂隙岩体法向变形与渗流的耦合关系

13.4.2三维应力下含单裂隙岩体渗流规律

13.4.3三维应力下裂隙岩体渗流规律

13.5岩体流固耦合基本方程

13.5.1渗流连续性方程

13.5.2应力平衡方程

13.5.3岩体流固耦合方程

13.6高压流体致裂技术应用

13.6.1非常规储层改造中的水力压裂

13.6.2采矿工程中的水力压裂

13.6.3超临界二氧化碳压裂

习题与思考题

14岩石力学数值分析方法

14.1概述

14.2有限单元法

14.2.1有限单元法简介

14.2.2有限元法求解问题的步骤与要点

14.2.3强度折减法与失稳判据

14.2.4基于强度折减法的边坡稳定性分析实例

14.3有限差分法

14.3.1有限差分法简介

14.3.2有限差分法求解问题的基本步骤

14.3.3FLAC软件简介

14.3.4软弱围岩隧道大变形分析实例

14.4离散单元法

14.4.1离散单元法简介

14.4.2颗粒流基本理论

14.4.3接触本构模型与细观参数选择

14.4.4PFC软件在岩石力学与工程领域的应用

14.5连续-非连续单元法

14.5.1连续-非连续单元法简介

14.5.2岩体损伤破裂的力学模型

14.5.3单元接触检测方法

14.5.4基于CDEM的三维台阶爆破全过程分析实例

14.6无单元伽辽金法

14.7数值流形法

14.8数值分析方法展望

习题与思考题

主要参考文献

后记