《岩土力学》课程教学大纲.docx

岩土力学教学大纲课程编号：631070课程名称：岩土力学课程英文名称：Rock and Soil Mechanics课程类别：专业基础课程性质：必修课学时（理论+实践）：64学分：4开课学期：5选用教材：土力学，王常明编,地质出版社，2015岩体力学部分采用自编讲义主要参考书：1、土力学与地基基础，陈希哲，清华大学出版社，20052、土力学，卢廷浩，河海大学出版社，20083、土质学与土力学（第4版），高大钊、袁聚云，人民交通出版社，20094、工程岩土学（第2版），唐大雄等，地质出版社，20055、岩石力学与工程蔡美峰主编，科学出版社，2013年9月第二版，普通 高等教育“十五”国家级规划教材。6、环境地质与工程陈剑平主编，地质出版社，2003年。7、工程地质分析原理张倬元、王士天、王兰生、黄润秋等编著，地质出版社，2009年6月第三版.理解：强度准则、强度理论的概念，最大正应变理论、格里菲斯强度理论属 于拉破裂准则，不同准则的适用范围。掌握：莫尔-库仑准则在不同坐标轴下、不同参数表示下的表达形式。第三章岩体力学性质(8学时)教学目的与要求主要介绍岩体、岩体结构特征及岩体力学性质，要求学生理解岩体稳定性的结构控制论。教学内容1、概述(1)岩体、结构面的概念(2)岩体结构及岩体力学的特殊性2、岩体结构基本类型(1)结构面的主要类型及特征(2)岩体结构分类3、岩体结构面的特征描述(1)充填型结构面的测量与描述(2)非充填型结构面的描述4、结构面的力学特征(1)平直光滑无充填结构面的力学特征(2)粗糙起伏无充填结构面的强度特征(3)非贯通断续结构面的抗剪强度(4)具充填物软弱结构面的力学特征(5)结构面的变形特征(6)结构面的剪切粘滑5、岩体变形特征(1)岩体的压力-变形曲线及变形指标(2)岩体的压力-变形曲线的解释(3)岩体变形的结构效应(4)岩体变形的本构方程6、岩体的强度特性(1)岩体强度的测定(2)结构面的强度效应(3)岩体强度的估算7、岩体质量评价及其分类(1)岩体的工程分类(2)岩体的工程应用分类考核要求7解：Hock-Brown准则的强度理论。理解：不同结构面的力学特征，岩体变形特征，岩体强度特性，岩体的工程 分类。掌握：岩体、岩体结构的基本概念，岩体结构类型，岩体结构面的描述第四章 地壳岩体的天然应力状态及其测量(5学时)教学目的与要求主要介绍天然地应力的基本概念、岩体中地应力分布的几种观点、表现形式、 影响因素及测量方法等。教学内容1、基本概念及研究意义地壳岩体内的天然应力状态，感生应力。2、地应力的成因(1)大陆板块边界受压引起的应力场(2)地幔热对流引起的应力场(3)由地心引力引起的应力场(4)岩浆侵入引起的应力场(5)地温梯度引起的应力场(6)地表剥蚀产生的应力场3、岩体天然应力状态的类型和地应力分布的一些基本规律静水应力分布式的观点垂直应力为主的观点水平应力为主的观点4、岩体天然应力状态的表现形式基坑底鼓、爆裂和沿已有的倾斜结构面逆冲错动。边墙向临空面方向的水平位移和沿已有的近水平的结构面发生剪切错动边墙或边坡岩体的倾倒，如拱裂缝掉块、边墙内鼓张裂、缩径等。5、影响天然应力状态的主要因素及其作用岩体的岩性及结构特征对岩体天然应力状态的影响构造作用及其演化历史对岩体天然应力状态形成的影响区域卸荷作用对地壳表层岩体应力状态形成的影响6、岩体内自由临空面附近的应力重分布及应力集中作用应力集中现象：应力集中系数：应力集中的一般规律：7、地壳表层岩体应力状态的复杂性垂直应力的分布的复杂性水平应力的分布的复杂性8、高地应力区及其地质地貌标志与天然应力条件下高水平应力释放有关的浅、表生时效变形现象：与钻进有关的岩体应力释放及伴生的现象：9、地应力测量的必要性10、地应力测量的基本原理和方法考核要求了解:天然地应力的基本概念，产生的条件地应力测量的基本原理和方法。理解：地应力的成因、类型与状态，特别是人类工程活动对地应力场改造的 特点掌握：天然地应力的与残余应力之间的关系，能够对现场的地应力表现有所 认识五、实验项目一览表 六、考核方式以期末闭卷考试的方式作为本课程的主要评定成绩方式，同时综合考虑本课 程实施过程中的各项平时作业环节、包括课堂作业和读书报告，最后给出综合成 绩为本课程的最终学习成绩。七、备注8、岩体水力学导论，件彦卿、张倬元，成都：西南交通大学出版社,1995 年。9、岩体力学，刘佑荣唐辉明，化学工业出版社，2009.1.10、Rock Mechanics， Walter Wittke,胶印版，曾国熙译本，1994.111、岩体力学原理，孙广忠，孙毅著，北京：科学出版社，2011.112、岩体力学，肖淑芳。一、中英文课程简介：岩土力学是为地质工程专业（勘察工程方向）本科生开设的一门工程地质领 域的基础课，课程内容分为土力学和岩体力学两部分。土力学是利用力学原理和土工试验等技术来研究土的应力和应变、强度的 一门学科，主要研究土的基本力学性质和建筑物荷载作用下的力学行为,强度与 变形理论，土压力与地基承载力理论以及土坡稳定性分析方法，为各类建筑物 地基变形、稳定性计算分析和挡土结构、地基基础等工程设计提供科学的方法 与依据。岩体力学是一门理论性、应用性、实践性都很强的工程学科，其研究对象与 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、军事工程等众多的工程领域。本课程是地质工程专业四年制 本科的专业主干基础课程，也是多个领域的基础学科，是研究岩石力学性状的一 门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对其周围物理环境中力场 的反应。本课程选用普通高等教育“十五”国家级规划教材石力学与工程（蔡 美峰）我国第一部岩石力学课程的国家级规划教材。其理论涉及地质学和力学, 须在学习地质学和力学的基础上，学习水文地质学、工程岩土学等课程后 学习本课程，其后续课程是工程动力地质学，一般授课对象是大学三年级学 生。本课程的课程负责人是陈剑平教授，团队成员有，王常明教授、徐佩华副教 授、秦胜伍副教授、张文讲师。陈剑平教授，博士生导师，工程地质系主任。现 任中国地质灾害防治工程行业协会专家，国家自然科学基金委员会第12届专家 评审组成员，地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室学术委员会委员。主 要从事地质灾害与环境教学和科研，主持国家自然科学基金重点基金1项及面上 项目4项，教育部优秀年轻教师基金1项等多项省部委科研项目。发表论文240 余篇，其中三大检索论文百余篇，出版专著2部，获吉林省自然科学成果奖一等 奖1项，省部级科技进步奖二等奖3项、三等奖2项。Soil mechanics is a major course related to the stress-strain relation and shearing strength theory of soils according to mechanics principle and soil tests. The content of the course includes the characteristics of soils and its behavior under loads from different structures, theory of strength and deformation, theory of earth pressure and bearing capacity, and analyzing method of slope stability. It supplies analysis tools for settlement calculation and stability of subsoil and design of retaining structures and foundations.Rock Mechanics is an engineering discipline, which possesses strongtheoretical, applied and practical values. Its research and application arc involved in mining, civil construction, water conservancy, hydropower, railway, highway, geological, seismic, oil, underground engineering, Marine engineering, military engineering, and many other engineering fields. This course is one main basic course for fbur-year students of geological engineering major, is also the basic subject of multiple field, a theory and application of science for the study of rock mechanics properties. And it is a branch of mechanics, which discussed the rock reactions fbr surrounding physical environment. This course selects the ordinary higher education textbook of "fifteen" national planning Rock Mechanics and Engineering(CAImei-fng) ", the first rock mechanics textbook in our country national planning. Its theory involves the geology and mechanics, must be based on the study of geology and mechanics, and must be based on thehydrogeology,Rock and Soil Engineering and other course . It's follow course is the “Dynamic Engineering Geology”，and the student who learn it is junior.二、课程目的、性质与任务课程目的:使三年级的本科生在学完材料力学、弹性力学等力学课程的基础上， 通过本课程的学习，能够较全面地认识与掌握土和岩的基本力学性质和力学行为、 与工程相关的土体变形、强度与稳定性问题及问题解决方法，从而培养认识、分 析、解决工程岩土体力学问题的能力。课程性质：属于土木工程、地质工程学科中的基础课程，以讲授基本概念、 基本理论、基本方法为主，兼顾实际工程问题的分析。课程的任务：通过课程教学，使学生了解土和岩的基本力学性质与问题，掌 握分析问题的基本理论与计算方法，并能初步应用于实际工程。三、教学基本要求岩土力学课程的教学过程中注重土力学的基本概念、基本理论、基本计算方 法和基本应用问题的同时，应注意以下几个方面：1 .鉴于土体的力学性质的特殊性，在讲授时，必须结合土的成因、物质组 成、微观结构征、边界条件及自然环境的变化等；2 .在介绍土体的力学测试方法时，应介绍清楚测试手段的基本原理及方法 的正确选用；3 .要注重土体变形与强度理论公式的简单推导，更要重视基础理论的应4 .岩土力学中运用了大量的力学、数学知识，是偏于计算的理论课程，因此要注重基本公式的推导和对参数的理解；5 . 了解岩土力学的研究现状，注意引入岩土力学相关的新技术、新方法。6、了解岩石力学的研究现状和前沿7、掌握岩石力学变形性质和强度特征指标8、掌握岩石力学强度理论9、掌握岩体结构特征描述方法及岩体质量等级划分方法四、各章节内容及学时分配第一部分 土力学部分（32学时）第1章土的基本性质与工程分类8学时1.1 概述土的物质组成与结构1.2 土的基本物理指标土的工程分类1.3 土的压实特性土的渗透性第2章土的应力与变形8学时有效应力原理2.1 基底压力地基附加应力2.2 地基沉降量计算沉降与时间的关系第3章士的抗剪强度4学时莫尔-库伦强度理论4.1 土中一点极限平衡条件土的抗剪强度试验4.2 粘性土的剪切特性无粘性土的剪切特性第4章土体稳定分析12学时概述4.1 土压力4.1.1 土压力的概念与分类4.1.2 朗肯土压力理论4.1.3 库伦土压力理论4.1.4 特殊情况下的土压力计算地基承载力4.1.5 地基破坏模式432地基极限承载力4.3.3 地基容许承载力土坡稳定性分析4.4.1 土坡破坏形式4.4.2 直线形滑动面的极限平衡法4.4.3 圆弧形滑动的条分法4.4.4 传递系数法4.4.5 土坡稳定性分析中的几个问题第二部分岩体力学(32学时)绪论(1学时)1、岩石力学的发展历史和概貌2、岩石力学的基本研究内容和研究方法3、岩石力学研究的主要问题4、岩石力学与工程发展前景展望第一章岩石物理力学性质(10学时)教学目的与要求主要介绍岩石的基本构成、物理性质、力学性质及影响因素等。教学内容1、基本概念及研究意义认识岩石或岩体的基本构成和基本分类和了解岩石的主要物理性质和力学性质及其影响这些性质的主要因素的意义。2、岩石的基本构成和地质分类(1)岩石的主要物质成分(2)常见的岩石结构类型(3)岩石的地质成因分类3、岩石的物理性质(1)岩石的容重(2)岩石的比重(3)岩石的孔隙性(4)岩石裂隙度与声波传播速度(5)岩石的水理性4、岩石的力学性质(1)岩石的强度(2)岩石的变形性质5、影响岩石力学性质的主要因素(1)水对岩石力学性质的影响(2)温度对岩石力学性质的影响(3)加载速度对岩石力学性质的影响(4)围压对岩石力学性质的影响(5)风化对岩石力学性质的影响考核要求了解：影响岩石力学性质的主要因素。理解：常见岩石的结构类型，岩石与岩体的区别，岩石强度指标测试中的影 响因素，全应力-应变曲线的测试方法及应用。掌握：岩石的地质成因分类，岩石物理性质的描述指标及测试、计算方法, 岩石基本力学性质的描述指标及测试方法、长期强度的概念及测试方法第二章岩石的强度理论(8学时)教学目的与要求主要介绍几种常用的岩石强度准则，要求学生重点掌握莫尔库仑准则。教学内容1、概述介绍强度准则、强度理论的概念。2、最大正应变理论3、莫尔-库仑准则(1)莫尔应力圆(2)不同坐标轴下的库仑准则形式(3)不同参数表示的库仑准则表达式4、剪应变能理论和八面体应力理论(1)从能量的观点和应力观点出发得出相同的强度理论(2)强度条件的几何意义5、联合强度理论6、德鲁克-普拉格(Drucker-Prager)准则7、格里菲斯强度理论(1)裂纹扩展的能量准则(2)裂纹扩展的应力准则考核要求了解：联合强度理论。