第一章绪论

岩体力学是近代发展起来的一门新兴学科和边缘学科，是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。它应用广泛，涉及采矿、土木建筑、水利水电、铁道、公路、地质、地震、石油、地下工程、海洋工程等众多的与岩石工程相关的工程领域。

●1.1岩石力学的定义、发展历史和概貌

岩石力学的定义、发展历史和概貌

●1.2岩石力学的基本研究内容和研究方法

岩石力学的基本研究内容和研究方法

第二章岩石的物理力学性质

岩石或岩体的基本构成和基本分类尤为重要，它将从根本上影响岩石的物理性质和力学性质，是岩石力学计算模型的根本。本章将从岩石的基本构成及岩石的成因分类入手，然后介绍岩石的物理、力学性质，最后介绍影响岩石物理、力学性质的主要因素。

●2.1岩石的物理性质

岩石的物理性质是指由岩石固有的物质组成的和结构特征所决定的基本属性。广义的岩石物理性质包括狭义的物理性质和水理性质。物理性质主要包括：岩石的密度、岩石的容重、岩石的比重及岩石的孔隙性。水理性质主要包括含水率、吸水性、透水性、软化性、抗冻性。

●2.2岩石的力学性质

岩石的力学性质主要包括岩石的强度和岩石的变形性质。

第三章岩石本构关系与强度理论

岩石本构关系与强度理论，包括如下五部分内容：岩石弹性本构关系、岩石流变的概念、流变模型理论、岩石的莫尔库伦准则、其他强度理论。

●3.1岩石弹性本构关系

简要介绍与岩石本构关系相关的几个基本概念，对平衡微分方程、几何方程、本构方程的进行分析，通过平衡方程，几何方程，本构方程三类方程，引入边界条件，求出应力分量和位移分量，并对平面应力与平面应变问题两类问题进行讨论。

●3.2岩石流变理论

本节通过岩石流变的概念、流变模型理论两部分内容进行讲解，介绍流变的基本概念以及流变研究发展历程，对两种类型的蠕变以及蠕变三个阶段的变化规律进行分析讨论，并对流变常用的分析方法进行讲解，介绍流变模型的三个基本元件并分析其流变特性。讨论串联和并联的性质，分析圣维南体、马克斯威尔体、开尔文体、伯格斯体等4种流变模型的流变特性。

●3.3岩石强度理论

本节主要通过岩石的莫尔库仑准则、其他强度理论两部分内容进行讲解，介绍岩石强度理论的基本概念，一般形式下库仑准则和主应力形式的库仑准则进行讲解分析，讨论在此库仑准则条件下，岩石可能发生以下四种方式的破坏。介绍莫尔强度理论、格里菲斯强度理论、德鲁克-普拉格准则、霍克-布朗准则，对其它们的特性以及优缺点进行了分析，并对强度准则的实用选择问题进行讨论。

第四章岩体力学性质

本章主要介绍岩体的概念及基本分类结构，岩体结构面及其充填特征，结构面力学性质，岩体的变形和强度特性，岩体质量评价及其分类。

●4.1岩体概念及基本分类结构

本节介绍岩体的概念，岩体结构分类依据、分类方案，各类岩体结构的地质特征，岩体结构的相对性及工程岩体结构的唯一性。

●4.2岩体结构面及其充填特征

本节介绍结构面的类型及特征，结构面的分级，结构面形态。

●4.3结构面力学特性

本节介绍结构面的法向变形、剪切变形和抗剪强度。

●4.4岩体变形强度

本节介绍岩体的单轴和三轴压缩变形特征、剪切变形特征、各向异性变形特征，岩体单轴压缩强度、抗剪强度和三轴压缩强度的测定，结构面的强度效应以及岩体强度的估算。

●4.5岩体质量评价

本节介绍岩体质量评价及分类的目的、原则和方法，工程岩体典型分类方法，岩体质量评价及其分类的发展趋势。

第五章地应力及其测量

地应力是引起采矿、水利水电、土木建筑、铁道、公路、军事和其他各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要前提条件。本章讲述地应力基本概念及分布规律、地应力的直接测量法和地应力的间接测量法三个方面的内容。

●5.1地应力基本概念及分布规律

地应力是指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。从地应力测量的必要性出发，本节介绍与地应力相关的几个基本概念、地应力的成因和地应力分布的一些基本规律。

●5.2地应力的直接测量法

本节从地应力测量的目的出发，介绍地应力测量的分类方法。根据目前国内外多数人的观点，依据测量原理的不同，将地应力测量方法分为直接测量法和间接测量法两大类。水压致裂法是目前应用最为广泛的直接测量法，本节从水压致裂法的实验方法，基本原理，测量步骤及其评价四个方面对其进行重点介绍。

●5.3地应力的间接测量法

岩体地应力的间接测量法有很多，其共同点是人为地将需测量地应力部位的岩体单元和周围岩体分离，此时岩体单元上受到的应力就会被解除，同时该单元体的几何尺寸也会发生弹性恢复。采用一定的仪器可以测量这种弹性恢复引起的孔径、孔壁变形或应变。基于岩体为连续、均质、各向同性的弹性体假设，根据弹性理论就可以反求外部释放应力即岩体的初始地应力。空心包体应变法是国际岩石力学学会推荐使用的地应力间接测量方法，是目前使用最为广泛的地应力间接测量方法。本节从空心包体应变法基本步骤和空心包体应变法原理对其进行重点介绍。

第六章岩石地下工程

岩石地下工程指的是地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程。修建地下工程必然要进行岩石开挖和施筑维护结构工程，岩石开挖围岩失去原有的平衡状态，其内部原有应力场将发生改变，如围岩新应力场中的应力没有超过岩石承载能力，岩石就会自然平衡，否则发生破坏，需对围岩进行人工稳定。

●6.1概述

岩石地下工程与人民生活息息相关。岩石开挖，围岩失去原有的平衡状态，应力重新分布，此时，地下工程稳定分为自稳和人工稳定。按地下工程埋入的深浅，分为浅埋地下工程和深埋地下工程。地下工程施工地质较复杂且多变，对周围建筑影响较大，计算时误差通常很大，很难精确计算，并且较地面工程来说，其造价也很高。

●6.2岩石地下工程围岩应力解析法分析

针对围岩的不同状态，选择不同的应力解析方法。围岩自稳，其处于全应力应变曲线的峰前段，采用变形体力学研究；围岩失稳，围岩处于全应力-应变曲线的峰后段，岩体将产生刚体滑移或张裂，可采用如块体力学或一些初等力学的方法。通过给定圆形巷道围岩的弹性应力状态的基本假设，分析了轴对称圆形巷道、一般圆形巷道围岩的应力解析表达式。当工程中的岩体应力处在岩石应力应变曲线峰前区弹塑性阶段时，通过给轴对称圆形巷道围岩基本假设，采用弹塑性力学分析方法，给出了巷道塑性区半径和支护反力的公式。

●6.3围岩压力与控制

地压分为狭义地压和广义地压，地压的表现在地下岩体开挖过程中很常见。围岩与支护是一种共同体，它们之间互为耦合、互为影响形成围岩-支架共同作用。而岩石地下工程的支护可能有变形压力、松动压力两种极端情况，为避免极端情况，需要充分利用共同作用原理，把握好支护时间，充分发挥围岩自承能力。针对地下工程特点，运用围岩与支架的共同作用理论，从合理利用和充分发挥岩体强度、改善围岩条件、合理支护、监测与信息反馈等4个方面进行了巷道稳定性分析，考虑从围岩加固、支护方面进行巷道稳定性设计。

第七章岩体工程数值计算方法

工程实践中，当研究对象为具有简单几何、边界条件的线弹性均质连续介质时，可以采用解析方法进行求解。然而，岩体虽为一般材料，但确是一种地质结构体，它具有非均质、非连续、非线性、以及复杂的加卸载条件和边界条件。这使得岩体力学问题通常无法用解析方法简单求解。相比之下，岩体力学数值分析方法是解决岩体工程问题的有效工具之一。本章对岩体工程中的常见数值分析方法进行介绍。

●7.1岩体工程数值计算方法

本节从岩体工程解析方法的障碍出发，介绍岩体工程数值方法的优势、岩体工程数值分析的对象及方法分类、岩体工程数值方法的共同特点、有限元法的基本思想、有限差分法的基本思想和离散元法的基本思想六个方面的内容。