二、岩体的特征
• 岩体既不是理想的弹性体，也不是典型的 塑性体，既不是连续介质，又不是松散介质，而 是一种特殊的复杂的地质体，这就造成了研究它 的困难性和复杂性。因此，只用一般的固体力学 理论尚不能完善解决岩体工程中的所有问题。
三、岩体力学的研究内容与研究方法
岩体力学研究的主要对象是岩体，
研究岩体在力场作用下，所发生的变形、 破坏和移动规律的理论及其实际应用的科 学，是一门应用型基础学科。
（2）经验理论阶段（20世纪初～20世纪30年代）
• 该阶段为岩石力学发展的第二阶段。在这个 阶段出现力根据生产经验提出的地压理论，并开 始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的 支护问题。松散介质学派（例如普氏理论）占主 导地位，他们借助土力学理论解决岩石力学问题 ，提出巷道地压计算原理和采场地压假说。 • 在此阶段更加深入地研究岩石的破坏机理。
授课计划
• 总 学 时：
•
其 中：
• 理论学时：
• 实验学时：
•
38 学时
32 学时 6 学时
授课内容
•第一章 •第二章 •第三章 •第四章 •第五章 •第六章 •第七章 •第八章
绪论 岩石的物理力学性质 结构面的力学性质 岩体力学性质及其分类 原岩应力及测量 巷道围岩应力分布及稳定性分析 井巷地压 井巷维护原则与锚喷支护
矿山岩石力学
2020年6月5日星期五
教材及参考书
1. 矿山岩体力学（主要教材） 高延法，张庆松主编.徐州:中国
矿业大学出版社，2000 •2. 矿山岩石力学（主要教材、作业） 李通林等编著 重庆大学出 版社 1991年1月第1版 •3. 岩石力学基础 耶格、库克 高教出版社 •4. 矿山岩体力学 郑永学编著 冶金工业出版社 1988年10月第1 版 •5. 岩体力学，王文星编著 中南大学出版社 2004年10月第1版 •6. 岩石力学与工程 蔡美峰主编 科学出版社 2004年8月第1版 •7. 岩体力学 沈明荣主编 同济大学出版社 1999年3月第1版 •8. 矿山岩体力学 高磊等编著 冶金工业出版社 1979年7 月第1版 •9. 矿山岩石力学 华安增编著 煤炭工业出版社 1980年5月第1版
• 岩体力学按末--20世纪初)
• 岩体力学最早起源于采矿工程，在这个阶段 ，开采规模小，采深近于地表，开采空间不大， 岩石力学的问题主要是巷道顶板冒落和地下开采 所引起的地表移动。
• 在该阶段，岩石力学处于萌芽时期，产生了 初步理论以解决岩体开挖的力学计算问题。例如 ，1912年海姆(A．Heim)提出了静水压力的理论 ．他认为地下岩石处于一种静水压力状态。
第一章 绪 论
•本章内容： •一、 岩石和岩体 •二、 岩体的特征 •三、 岩体力学的研究内容和研究方法 •四、 岩体力学的产生及其发展 •五、 采矿工程中岩体力学的特点 •六、 岩体力学与其他学科的关系
第一章 绪 论
•授课学时：1学时 •本章的重点： •1、岩石与岩体的界定； •2、岩体力学的研究任务与内容，岩体力学的研究方法。 •关键术语：岩石；岩体；岩体工程；稳定性 •要求： •1、必须掌握本课程重点内容； •2、了解岩体力学的发展简史以及岩体力学在其他学科中 的地位。
一、岩石和岩体
岩石是在一定的生成条件下，具有一定的矿物成
分和一定的结构、构造特征的地壳的组成材料或物质。 是各种裂隙切割而成的岩块，又称结构体。
岩体是个地质体，它包括岩石和各种地质构造形
迹，如节理、裂隙、褶皱等结构面。岩体就是岩石和这 些结构面的统一体。
岩石和岩体是既有区别又互相联系的两个概念。
岩石是岩体的组成物质，岩体是岩石和结构面的统一体 。
二、岩体的特征
•1、岩体是非均质各向异性的材料。 •2、岩体内存在着原始应力场。 • 主要包括重力和地质构造力，重力场是以铅垂应力为 主，构造应力场通常是以水平应力为主。 •3、岩体内存在着一个裂隙系统。 • 岩体既是断裂的又是连续的，岩体是断裂与连续的统 一体,可称之为裂隙介质或准连续介质。当岩体应力超过 其强度时，就会使原有断裂进一步扩展，形成新的断裂。 而旧断裂的扩展与新断裂的形成，又均会导致岩体内的应 力重新分布。
四、岩体力学的产生及其发展
• 岩体力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工 程的建设和数学力学等学科的进步而逐步发展形成的一门 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。它的应用范围涉及采矿、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。一方面，岩体力学 是上述工程领域的理论基础；另一方面，正是上述工程领 域的实践促使了岩体力学的诞生和发展。
•试验法 为岩体变形和稳定性分析计算提供必要的物理 力学参数。
•数学力学分析法 通过建立岩体力学模型和利用适当的 分析方法，预测岩体在各种力场作用下的变形与稳定性 ，为设计和施工提供定量依据 。
•综合分析法 采用多种方法考虑各种因素(包括工程的 、地质的及施工的等)进行综合分析和综合评价，得出 符合实际情况的正确结论。
（4）现代发展阶段（20世纪60年代～现在）
• 用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩体力学问题， 把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息技术 等最新成果引入了岩体力学。而计算机的发展使用有限元、 边界元、离散元等解算岩体力学问题得以实现。
1、岩体力学研究的内容：
• 岩体的地质特征 • 岩块、结构面的力学性质 • 岩体的力学性质 • 岩体中天然应力 • 岩体中重分布应力 • 地下硐室围岩稳定性计算与评价 • 工程处理与加固
2、岩体力学的研究方法
•工程地质研究法 研究岩块和岩体的地质与结构特征， 为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料。
（3）经典理论阶段（20世纪30年代～60年代）
• 该阶段是岩石力学学科形成的重要阶段，岩 石力学以弹塑性理论为基础，将岩体视为弹塑性 介质，应用弹塑性力学方法来研究岩体的应力、 应变和位移，确定了一些经典计算公式，形成围 岩和支护共同作用的理论。结构面对岩体力学性 质的影响受到重视。在弹塑性分析的基础上引入 流变理论，将某些岩体视为带粘性的介质，考虑 时间因素对岩体应力、应变和位移的影响。