课程申请详细信息

课程代码 :

F100546

课程名称 :

高等岩石力学

课程英文名称 :

Advanced Rock Mechanics

课程简称:

类型 :

院系

开课学期:

秋季

学科/院系:

(010)船舶海洋与建筑工程学院

课程学分:

2

是否跨学期 :

否

总学时:

36

实验课学时 :

讨论学时 :

周学时 :

课程性质 :

专业课

课程层次 :

硕士课程

课程分类 :

全日制课程

课程类型 :

硕士非学位课

考试方式:

上课方式:

课程教材语种类型:

中文教材

授课语言类型:

仅中文

成绩等级 :

通过不通过

是否绩点统计 :

否

开课状态 :

开课

任课老师:

课程简介 :

岩石力学是介于地学与力学之间的一门新兴的边缘学科，是一门认识和控制岩石工程系统的力学行为和功能的科学。在地质、采矿工程、土木建筑、水利水电、铁路、公路、地震、石油、地下工程、海洋工程，以及国防工程等部门都广泛地应用这门学科的理论和知识。岩石力学在这些工程领域中起着重要的作用，本课程适用于岩土工程专业的硕士研究生。　　本课程主要介绍岩石力学的基本研究内容与研究方法，岩石及岩体的力学性质，岩石的本构关系与强度理论（包括弹性本构关系，岩石的各向异性，岩石的强度理论，屈服准则与塑性本构关系，岩石流变理论与长期强度），地应力及其测量技术（包括高地应力条件下的岩石力学问题及一般处理措施），岩石力学试验技术，岩体的弹性波及声发射测试技术及工程应用，岩体结构面的基本特征及力学性质，结构面的力学效应及岩体的强度特性，工程岩体分类与岩体质量评价及其工程应用，岩土工程数值分析技术（包括非线性弹性问题的有限元解法，弹塑性问题的有限元解法，流变问题的有限元分析；边界元方法：线弹性问题的直接解法，线弹性问题的间接解法-虚拟力方法），岩体地下工程及围岩应力、位移分析（包括岩体开挖工程的受力分析特点及模拟开挖计算的必要性，两种力学计算模型的比较与讨论，椭圆形洞室的最佳轴比及其工程意义，深埋圆形洞室围岩应力及位移之弹塑性分析，岩石流变问题的解析解方法，节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力分析，围岩压力分类，松动压力及塑性变形压力，锚喷支护的力学作用及现代支护原理），岩石力学在边坡工程中的应用（包括岩质边坡的破坏形式分类，边坡稳定性分析方法，影响边坡稳定的因素及边坡加固措施），岩石力学在岩基工程中的应用（包括岩基应力及基础沉降计算方法，岩基的承载能力确定，岩基的抗滑稳定性分析及加固措施），以及岩石力学的一些新进展等知识。　　本课程强调理论与实践相结合，旨在培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生掌握分析及解决地下工程、边坡工程、岩基工程等岩体工程方面的一般性问题之基础理论知识，为学生在其学位论文及今后的工程实践方面，提供一定的启发和帮助。

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教材及参考书目
John (John A) Hudson, John P Harrison, Engineering rock mechanics : an introduction to the principles, Tarrytown, N.Y. : Pergamon; B H G ; Yunmei Lin, Advances in rock mechanics, Singapore ; River Edge, N.J. : World Scientific Pub. Co. ISBN:9789812839640, 1998.
1998 (Barry H G) Brady, E T (Edwin T) Brown, Rock mechanics : for underground mining, Dordrecht : Springer, 2006,ISBN:1402020643 ISBN:0080438644, 2005.
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课程英文简介:

This course is therefore suitable to the graduate students in geotechnical engineering. The topics introduced in this course cover the major fields in the domain of rock mechanics. The topics include the followings: the mechanical characteristics of rock material and rock mass, the elastic constitutive relations and the elementary theories of rock strengths, the plastic yield surfaces and the plastic constitutive relations, the theory of rock creep, the virgin stress fields and the measurement methods for the stress fields, the methods for measuring stress waves and acoustic emissions of rock mass and their applications in rock engineering, the other technologies in the measurements of rock mechanics, the characteristics of rock mass structures and the mechanical properties of structural planes, the effects of structural planes on rock mass strengths and the features of rock mass strengths, the engineering classification and the quality evaluation of rock mass and their applications in engineering, the numerical methods in rock mechanics (including finite element method for nonlinear elastic problems and for elastic-plastic and creep problems; boundary element method: the fictitious stress method and the direct boundary integral method for elastic problem), the problems of rock mechanics in underground engineering and the methods for analyzing stresses and displacements of surrounding rock (including the loading characteristics in rock engineering, the necessity of excavation simulation, the comparison and the discussion on tow mechanical calculation models for excavation analysis, the optimum axis ratio of cavity with elliptic section and its significance in underground engineering, the elastic-plastic solutions of cavity with circular section in the deep stratum, analytical methods for creep problems in rock mechanics, the analyses of sheared area and surrounding rock stresses for cavity with circular section, the classification of surrounding rock pressure, analytical calculations of rock loosening pressure and rock deformation pressure, the mechanical effects of lock bolt support with shotcrete and the principles of modern supporting), the problems of rock mechanics in rock slope engineering(including the classification of failure modes for rock slopes, the methods for analyzing the stability of rock slopes, the factors influencing the stability of rock slopes and the measures for reinforcing rock slopes), the problems of rock mechanics in rock foundation engineering for buildings or structures (including the analyses of stresses in rock foundation, the calculations of foundation settlements, the determination of the bearing capacity of rock foundation, the methods for analyzing the stability of rock foundation and the measures for reinforcing rock foundation), and the latest developments such as new theories and new technologies in rock mechanics. The combination of the theories and the relevant practices will be emphasized in this course. The purpose of the course is to introduce the fundamentals of rock mechanics to students, to strengthen the students’ capability for analyzing problems, and to show the students how to solve practical problems in underground engineering, rock slope engineering and rock foundation engineering. The course is also helpful to the students in their thesis work and in their future practices.

教学大纲:

1.绪论：岩石与岩体，岩体力学的研究内容，岩体力学的研究方法，岩体力学与其它学科的关系。　　2.岩石的基本力学性质：岩石的基本构成和地质分类，岩石的基本物理性质，岩石的强度特性，岩石的变形特性及各向异性，影响岩石力学性质的主要因素。　　3.岩石动力学基础：岩石的波动特性，影响岩体波速的因素，弹性波观测技术的应用，岩体声发射观测原理及工程应用。　　4.岩体的基本力学性能：岩体结构面与结构体的概念，岩体结构的基本类型，岩体结构面的基本特征，结构面的力学性质，岩体的变形特性，结构面的力学效应及岩体的强度特性，岩体力学性能的现场测试方法，影响岩体力学性质的主要因素。　　5.工程岩体分类：工程岩体分类的目的与原则，工程岩体代表性分类简介，我国工程岩体分级标准（GB50218-94），岩体质量评价及岩体分类的发展趋势。　　6.原岩应力及其测量：初始应力状态的概念与意义，原岩应力场的成因，重力应力场及构造应力场，地应力分布的主要规律，影响地应力分布的其它因素，岩体初始应力状态的现场量测方法及应力状态的确定，高地应力地区的主要岩石力学问题。　　7.岩石的本构关系与强度理论：问题概述，岩石弹性本构关系，岩石屈服准则与塑性本构关系，岩石流变理论及长期强度，岩石流变问题的解析解方法，岩石的强度理论。　　8.岩石力学数值分析方法：有限元方法的基本方程，非线性问题的基本解法，非线性弹性问题的有限元解法，弹塑性问题的有限元解法，流变问题的有限元分析。边界元方法：线弹性问题的直接解法，线弹性问题的间接解法-虚拟力方法。　　9.岩体地下工程及围岩应力分析：围岩应力的概念，岩体开挖工程的受力分析特点，两种力学计算模型及模拟开挖计算的必要性，两种力学计算模型的比较与讨论，椭圆形洞室的最佳轴比及其工程意义，深埋圆形洞室围岩应力及位移之弹塑性分析，节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力分析，围岩压力的概念及分类，深埋及浅埋洞室的松动压力计算，塑性变形压力的计算，影响围岩压力的因素，锚喷支护的力学作用及现代支护原理。　　10.岩体力学在边坡工程中的应用：一般边坡的应力分布特征，岩质边坡的破坏形式分类，边坡的稳定性分析方法，影响边坡稳定的因素及边坡加固处理技术。　　11.岩体力学在岩基工程中的应用：岩基中的应力分布，岩基上基础的沉降，岩基的承载能力确定，岩基的抗滑稳定性分析，岩基的加固处理措施。基本要求　　通过本课程的学习，要求学生掌握岩石及岩体的力学特性、岩体弹性波与岩体声发射观测原理及其工程应用、岩体中结构面的力学效应、工程岩体分类的作用及应用、岩体中的初始应力与工程稳定性的关系、以及围岩压力与支护结构的相互作用机理；掌握岩体工程设计及计算分析的特点，以及岩体工程中基本的数值分析技术；使学生具备解决地下工程、边坡工程、岩基工程等方面的岩石力学一般性问题的专业基础理论和知识。

教学进度:

考试大纲:

按照本课程的教学大纲要求，开卷考试；或针对岩石力学的一个专题，撰写一份6千字左右的综述报告。