1、巖石力學B課程教學大綱課程英文名稱：Rock Mechanics B課程編號：133992080 課程類別：專業課課程性質：限選學 分： 2.5學 時：40（其中：講課34學時： 實驗6學時；上機學時：0 ）適用專業： 地質工程開課部門： 環境與資源學院一、課程教學目的和課程性質巖石力學是高等學校巖土類專業本科學生的一門必修的專業技術基礎課程。它是應用必要的力學知識研究巖體的力學特性以及工程巖體的變形和穩定性問題，其基本知識、基本理論和基本技術是從事巖石工程施工、設計和研究的工程技術人員所必修掌握的。 通過本課程的學習，應使學生熟練掌握巖石的基本物理力學性質與巖石的強度理論；掌握結構面的力學特

2、性與巖體的力學性質；掌握地下工程圍巖應力、應變與位移的分布規律，如隧道地壓和位移的計算以及穩定性分析；掌握巖石與巖體的力學試驗方法、理論依據和基本知識；了解沖擊地壓、巖體的各向異性等概念；了解原巖應力測定方法和設備；具有利用巖石力學知識建立巖體工程問題的力學模型，分析和解決巖體工程實際問題的能力。二、本課程與相關課程的關系本課程的先行課程：高等數學、工程力學、彈性力學基礎、地質學，學有余力者可現行選修結構力學、斷裂力學、塑性力學、流變力學、流體力學基礎、土力學等課程。本課程的后續課程：爆破工程、巖土工程、隧道工程、巖體測試技術、邊坡工程、巖土工程安全與評價、地基勘測技術等課程。三、課程的主要內

3、容及基本要求（一）理論學時部分第1單元 緒論 （1學時）知 識 點巖石與巖體的界定；巖體力學的研究任務與內容；巖石和巖體力學的研究方法；巖體力學在其他學科中的地位；巖體力學的發展簡史。 基本要求1、識 記：巖石、巖體等。2、領 會：巖石和巖體力學的研究方法。3、簡單應用：一點（單元體）的應力表達。第2單元 巖石的基本物理力學性質 （5學時）知 識 點巖石的基本物理性質（巖石的密度、巖石的孔隙性、巖石的水理性、巖石的透水性、巖石的碎脹性）巖石的靜力學特性（巖石的強度特性、巖石的變形特性）巖石的流變性（巖石的力學性能的時效性、粘性）巖石的各向異性影響巖石力學性質的因素。重 點巖石單軸壓縮變形特性，

4、全應力應變曲線及工程意義；巖石的抗壓、抗拉、抗剪強度及其實驗室測定方法；巖石的流變性（微分模型原件構成，Maxwell模型與Kelvin模型的蠕變、卸載與應力松弛特性）；影響巖石力學性質的因素。難 點巖石在三軸壓縮條件下的力學特性；巖石和巖體的流變性；巖體強度的各向異性。基本要求1、識 記：密度、重度、巖石的孔隙性、孔隙率、孔隙比、巖石的水理性、吸水率、飽水率、飽水系數、巖石的透水性、滲透系數、巖石的抗凍性、巖石的碎脹性、碎脹系數、巖石的軟化性、軟化系數、脆性、韌性、彈性、塑性、延性、粘性（流變性）、蠕變、松弛、彈性后效、擴容、巖石的強度、抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度、峰值強度、長期強度、殘余

5、強度、真三軸試驗、常規三軸試驗、極限莫爾圓、莫爾圓包絡線、點荷載強度、單調加載、循環加載、巖石的變形、全應力應變曲線、各向同性、各向異性、正交各向異性、橫觀各向同性、巖石的結構、巖體的構造、剛性試驗機等。 2、領 會：巖石單軸壓縮變形特性，巖石三軸壓縮變形特性，全應力應變曲線及工程意義；影響巖石力學性質的因素（尤其是水對于巖石強度的影響）；巖石強度的各向異性等。3、簡單應用：巖石的抗壓、抗拉、抗剪強度與力學參數的實驗室測定方法。4、綜合應用：巖石力學性能的綜合討論（綜合所有影響因素）。第3單元 巖體的力學性質（5學時）知 識 點巖體結構基本類型；巖體結構面；結構面的力學性質；巖體的變形特征；巖

6、體的強度特征；巖體的水力學性質；巖體質量評價及其分類。重 點巖體結構；結構面的力學特征；巖體的強度特征；巖體的破壞機理；巖體的分類。難 點結構面的力學特征；巖體的強度特征；巖體的破壞機理。基本要求1、識 記：巖石、巖體、結構面、結構體、巖體結構、完整結構、塊裂結構、板裂結構巖體、碎裂結構巖體、斷續結構巖體、散體結構、原生結構面、沉積結構面、火成結構面、變質結構面、構造結構面、次生結構面、結構面的產狀、結構面的形態、結構面的延展度、結構面的密集度、巖體裂隙度、巖體的切割度、JRC、剪脹、巖體強度、準巖體強度、巖體變形、巖石RQD質量指標、完整性系數、巖石堅固性系數等 。2、領 會：結構面充填情況

7、對于力學性能的影響，結構面的分類與分級，巖體結構面力學特征及其意義，巖體的強度特征，巖體的破壞機理，巖體分類方法與工程應用情況等。3、簡單應用：單一結構面對于巖體強度的影響，多組結構面對于巖體強度的影響。 4、綜合應用：結合工程特點，對于巖體進行綜合評價或分級。 第4單元 地應力及其測量 （5學時）知 識 點基本概念；巖體自重應力；巖體構造應力；巖體初始應力場測定；巖體初始應力分布狀態。重 點巖體初始應力場（自重應力與構造應力場的疊加）的構成；巖體初始應力場測定；巖體初始應力分布狀態。難 點應力解除法與水壓致裂法測定巖體初始應力場；巖體初始應力分布狀態。基本要求1、識 記：原巖、原巖應力、圍巖

8、、圍巖應力、次生應力、自重應力、構造應力、應力場、應力解除法、應變花、水壓致裂法、關閉壓力、凱塞聲發射法等。2、領 會：巖體自重應力與構造應力各自產生的原因與鑒別等。3、簡單應用：巖體自重應力的計算。 4、綜合應用：應力解除法（孔底應力解除法、孔徑變形法、孔壁應變法）與水壓致裂法測試原巖應力的基本原理與工藝過程。 第5單元 巖體的本構關系與強度理論 （5學時）知 識 點彈性體的本構關系；塑性體本構關系簡介；粘性體的本構關系；巖石的強度理論。重 點彈性體的本構關系；巖石的強度理論。難 點塑性體本構關系簡介；粘性體的本構關系。基本要求識 記：彈性本構關系（物理方程、廣義虎克定律）、塑性本構關系（L

9、evy-Mises本構關系、Prandtl-Reuss本構關系、Hencky-伊柳辛本構關系）、粘性（流變）本構關系（Maxwell本構關系、Kelvin本構關系）、蠕變、應力松弛、彈性后效、穩定蠕變、非穩定蠕變、長期強度、流變模型、摩擦塊、阻尼器、最大伸長應變強度理論、Coulomb強度理論、強度曲線、Coulomb-Mohr強度理論、Griffith強度理論、裂紋擴展、Teresca屈服準則、Mises屈服準則、Drucker-Prager屈服準則等。領 會：彈性本構關系，簡單流變（粘性）本構關系，各個強度理論與屈服準則的基本觀點；了解塑性本構關系和復雜的粘性本構關系等。簡單應用：最大伸長

10、應變強度理論，Coulomb強度理論，Coulomb-Mohr強度理論，Griffith強度理論公式記憶與語言描述。綜合應用：用最大伸長應變強度理論，Coulomb-Mohr強度理論或Griffith強度理論分析判定巖石或巖體的穩定性。 第6單元 巖石地下工程 （9學時）知 識 點地下工程圍巖應力分析；巷道圍巖穩定性分析與壓力計算；巷道圍巖位移；圍巖壓力計算；豎井圍巖應力計算及穩定性分析。重 點圓形、橢圓形、矩形巷道圍巖應力分布規律；巷道圍巖穩定性分析與壓力計算；支架位移與地壓關系，支架特性曲線，圍巖與支架共同作用原理；變形地壓、塊體位移地壓與松散體地壓；豎井圍巖應力計算及穩定性分析，臨界深度

11、的確定。難 點巷道圍巖穩定性分析與壓力計算；支架位移與地壓關系，支架特性曲線，圍巖與支架共同作用原理；變形地壓、塊體位移地壓與松散體地壓；基本要求1、識 記：原巖應力、圍巖應力、側壓系數、應力集中、軸比、等應力軸比、脆性破壞、塑性破壞、剪切滑移體、巖性區、塑性區、松弛區、圍巖壓力、廣義地壓、狹義地壓、圍巖位移、圍巖變形、支架變形、支架特性曲線、似內摩擦角、自然平衡拱、豎井臨界深度等。2、領 會：變形地壓的計算，石根華塊體平衡理論，普氏理論，太沙基理論，豎井臨界深度等。3、簡單應用：圓形巷道圍巖應力計算，橢圓形巷道圍巖應力計算，石根華塊體平衡理論圍巖壓力計算、普氏理論圍巖壓力計算、太沙基理論圍巖

12、壓力計算、豎井地壓與臨界深度確定計算。4、綜合應用：矩形巷道圍巖應力分布定性描述，支架特性曲線意義，支架與圍巖的相互作用關系，支架與圍巖相互作用關系，豎井圍巖應力與臨界深度的計算確定。第7單元 邊坡穩定 （4學時）知 識 點邊坡的破壞形式及其影響因素；邊坡穩定性分析；滑坡的防治與檢測。重 點邊坡的破壞形式及其影響因素；邊坡穩定性分析。難 點1、邊坡穩定性分析。基本要求1、識 記： 松動、蠕動、崩塌、滑坡、平面剪切滑動、旋轉剪切滑動、滑塌、巖塊流動、巖層曲折、穩定系數等。2、領 會：邊坡穩定系數的計算的理論依據等。 3、簡單應用：平面滑動穩定系數的計算。 4、綜合應用：非平面滑動邊坡穩定系數的計

13、算。學時分配 知識單元理論學時1、緒論12、巖石的基本物理力學性質 53、巖體的力學性質54、地應力及其測量55、巖體的本構關系與強度理論56、巖石地下工程9邊坡穩定4合計34（二）實驗學時部分實驗教學環節作用及目的 為使學生鞏固課堂所學巖石單軸抗壓強度、巖石抗拉強度、巖石剪切強度和巖石應力應變特性等基本概念，培養學生測試巖石各種強度指標與應力應變關系的基本技能，開設如下實驗。實驗教學環節培養學生能力標準 實驗前對于試件的描述與尺寸測量；實驗中掌握儀器設備的操作，記錄實驗數據；實驗后數據處理；實驗后試件描述，破壞機理分析；撰寫實驗報告。實驗項目、內容、學時分配及實驗類型1、必開實驗序號實驗項目

14、實驗內容學時實驗類型(演示、驗證、綜合、設計研究)組數每組學生人數1巖石抗壓強度試驗熟悉萬能材料試驗機巖石單軸抗壓強度測試2綜合152巖石抗拉強度與剪切強度試驗巖石抗拉強度測試巖石剪切強度測試2綜合153巖石應力應變試驗巖石單軸壓縮狀態下應力應變關系的測試2綜合152、選開實驗序號實驗項目實驗內容學時實驗類型(演示、驗證、綜合、設計研究)組數每組學生人數1數值試驗直墻拱形巷道圍巖應力分布規律2設計22主要儀器設備 萬能材料試驗機、電阻應變儀、RFPA數值計算軟件、計算機、其它輔助設備設施。四、教學方法與手段 理論課程以課堂教授為主，全面實施啟發式教學，具體形式包括討論式、案例式、設問設答式、設問不答式；教學手段為PPT教學課件，輔助一定量的板書。五、考核要求、方式與成績評定考核要求：考試內容需覆蓋各章節全部教學內容，每單元的重點內容即為考核重點內容。考核形式：考試。成績評定：筆試：60%；平時作