巖石力學(xué)及其工程應(yīng)用講義PPT51

愿本課程帶帶您進(jìn)入巖巖石力學(xué)的的世界巖石力力學(xué)RockMechanics本課程的教第一章緒緒論論第二章巖巖石的物理理性狀（性性質(zhì)）第三章巖巖石的的強度第四章巖巖石的的變形第五章巖巖體天天然應(yīng)力力與洞室室圍巖的的應(yīng)力分分布第六章礦礦山壓壓力與圍圍巖穩(wěn)定定性第七章巖巖基應(yīng)應(yīng)力及穩(wěn)穩(wěn)定分析析第八章巖巖坡穩(wěn)穩(wěn)定分析析本節(jié)內(nèi)容容——Next巖石力學(xué)學(xué)研究的的對象及及特點巖石力學(xué)學(xué)研究的的主要內(nèi)內(nèi)容巖石力學(xué)學(xué)的研究究方法同時，我我們將通通過一個個大型水電電工程宣宣傳片，使同學(xué)學(xué)們對巖巖石力學(xué)學(xué)與水電電工程的的關(guān)系有有一個較較為形象象的認(rèn)識識。第一章緒緒論論Chapter1Introduction對象：巖石—對象—巖石材料料—地殼中堅堅硬的部部分；方法：力學(xué)的觀觀點、理理論、方方法綜合：巖巖石力學(xué)學(xué)就是用力學(xué)的的理論，，觀點和和方法去去研究巖巖石材料料的力學(xué)學(xué)行為及及其工程程應(yīng)用的的學(xué)科。（實際上也也稱為“巖體力學(xué)學(xué)”，是水利利學(xué)科的的一個重重要分支支學(xué)科））1.1.1巖石力學(xué)學(xué)的概念念§1.1巖石力學(xué)學(xué)研究的的對象及及特點作為力學(xué)的一一個分支支，巖石力力學(xué)主要要解決水利、土土木工程程等建設(shè)中中的巖石石工程問問題，它是一門門新興的的,與有有關(guān)學(xué)科科相互交交叉的工工程學(xué)科科,需要要應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)、固體力學(xué)學(xué)、流體力學(xué)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、土木工程程學(xué)等知識，，并與這這些學(xué)科科相互滲滲透。a、既古老老，又年年輕1.1.2巖石力學(xué)學(xué)的特點點1）研究的的廣泛性性古老：舊舊石器時時期(巖石作為為生產(chǎn)工工具)，利用石石器生活活場所及及宗教建建筑等(洞穴、房房屋、橋橋梁<趙州橋>、都江堰堰、埃及及金字塔塔、巴比比倫人的的“空中中花園””等)；§1.1巖石力學(xué)學(xué)研究的的對象及及特點年輕：從從20世紀(jì)40年代開始始（美國國，法國國，意大大利、中中國修建建了大量量的巖體體工程））。1.1.2巖石力學(xué)學(xué)的特點點§1.1巖石力學(xué)學(xué)研究的的對象及及特點人類最早早接觸和和最早使使用的材材料：舊舊、中、、新石器器時代的的標(biāo)志是是人類使使用巖土土材料的的水平；；土與文化化：幾大大古文明明中人類類起源的的傳說：：不約而而同地認(rèn)認(rèn)為人是是上帝（（神）用用土創(chuàng)造造的；表土與人人類文明明：人類類的幾大大古文明明的發(fā)生生與衰落落;土地與農(nóng)農(nóng)業(yè)：““普天之之下，莫莫非王土土”－權(quán)權(quán)力與與財富；；朝代代的更替替；農(nóng)民民戰(zhàn)爭農(nóng)業(yè)文明明－土與與水目前名川川大河的的中下游游，土層層深厚—形成農(nóng)業(yè)業(yè)、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、文化化、政治治中心海洋文化化：三角角洲文明明（交通通與信息息）巖土與哲哲學(xué)的天天然聯(lián)系系。巖土與哲哲學(xué)的關(guān)關(guān)系§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點20世紀(jì)下半葉發(fā)發(fā)生了3次震驚水利水水電工程界的的重大工程事事故：法國Malpasset雙曲拱壩潰壩壩；意大利Vajout雙曲拱壩近壩壩庫區(qū)左岸發(fā)發(fā)生2.5億m3的大滑坡；美美國Teton土壩在巖基壩壩段潰決。大大大促進(jìn)了巖巖石力學(xué)的發(fā)發(fā)展。§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點在我國：1958年，三峽巖基基組成立并著著手開始三峽峽壩區(qū)巖石力力學(xué)的研究；；1970年，萬里長江江第一壩——葛洲壩水電站站修建時，成成立的專門的的巖石力學(xué)研研究機(jī)構(gòu)；…………………近年來，隨著著大量礦山、、交通、國防防、水電工程程的修建，從從事巖石力學(xué)學(xué)研究的科技技人員大幅增增加，大大促促進(jìn)了巖石力力學(xué)學(xué)科的發(fā)發(fā)展，我國的的巖石力學(xué)工工作者在世界界巖石力學(xué)領(lǐng)領(lǐng)域也逐漸占占有一席之地地，如我國的的馮夏庭教授授。1979年，中國（CRSM）加入國際巖巖石力學(xué)學(xué)會會ISRM；1.1.2巖石力學(xué)的特特點1）研究的廣泛泛性水電——三峽、二灘、、溪洛渡、錦錦屏、龍灘；；（圖示）鐵道——長隧道、大型型橋梁、邊坡坡；公路——隧道、路堤等等；冶金——礦山開采；建筑——大跨度地下商商業(yè)中心，建建筑物基礎(chǔ)，，城市地鐵；；b、跨行業(yè)§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點NEXT§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點中國第二大水水電站，壩高高278m§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點世界上最高的的混凝土雙曲曲拱壩，最大大壩高305m§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點中國第三大水水電站，三項項世界之最——1、規(guī)模最大的的地下廠房。。廠房長３８８８.５m，寬２８.５m，高７６.４m。2、最高的碾壓壓混凝土大壩壩。最大壩高高２１６.５m，壩頂長８３３２m，壩體混凝土土方量７３６６萬立方米。。3、提升高度最最高的升船機(jī)機(jī)。全長１８８００多m，最大提升高高度１７９m?！?.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點伊泰普Itaipu大壩（巴西和巴拉圭）原世界第一，，現(xiàn)世界第二二大水電站！！§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點美國胡佛大壩（HooverDam）美國大古力GrandCoulee電站Return1.1.2巖石力學(xué)的特特點2）研究對象的的復(fù)雜性a、組成巖石——地質(zhì)體（單獨獨的力學(xué)性質(zhì)質(zhì)+耦合效應(yīng)）；；巖塊、結(jié)構(gòu)構(gòu)面→組合形形成；塊狀結(jié)結(jié)構(gòu)、破碎結(jié)結(jié)構(gòu)、離散結(jié)結(jié)構(gòu)RockandRockMassb、背景地質(zhì)力學(xué)環(huán)境境的復(fù)雜性（（地應(yīng)力、地地下水、物理理、化學(xué)作用用等）§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點1.1.2巖石力學(xué)的特特點3）工程應(yīng)用性性（實踐性））非常強4）社會經(jīng)濟(jì)效效益顯著如：“七五””攻關(guān)期間，，四川大學(xué)、、成勘院、清清華大學(xué)聯(lián)合合開展“二灘灘壩基可利用用巖體研究””，節(jié)約投資資7000多萬；獲得了了國家科技進(jìn)進(jìn)步一等獎；；§1.1巖石力學(xué)研究究的對象及特特點巖石力學(xué)是伴伴隨工程的應(yīng)應(yīng)用而發(fā)展起起來的，沒有有實際的工程程就沒有巖石石力學(xué)發(fā)展的的社會需求，，反過來，巖巖石力學(xué)理論論的發(fā)展又進(jìn)進(jìn)一步提高了了工程的科技技含量，促進(jìn)進(jìn)了工程的安安全性，經(jīng)濟(jì)濟(jì)型等§1.2巖石力學(xué)的基基本內(nèi)容水電工程中的的三大應(yīng)用：：基礎(chǔ)（壩基、、壩肩）工程程、邊坡工程程（天然、工工程開挖）、地下洞室（隧隧洞、廠房等等）、基本理論材料實驗工程應(yīng)用三大部分巖體地應(yīng)力巖體的強度巖體的變形裂隙水力學(xué)§1.3巖石力學(xué)的研研究方法物理模擬→數(shù)學(xué)模型→理論分析→巖石物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)常規(guī)實實驗，地質(zhì)力力學(xué)模型試驗驗；如：有限元FEM、離散元DEM、邊界元BEM等數(shù)值模擬分析；用新的力學(xué)分分支，理論研研究巖石力學(xué)學(xué)問題(分形力學(xué)、神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺遺傳算法、耦耦合分析等)；§1.3巖石力學(xué)的研研究方法§1.3巖石力學(xué)的研研究方法§1.3巖石力力學(xué)的的研究究方法法§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢一、應(yīng)應(yīng)用巖巖石力力學(xué)——環(huán)境安安全和和控制制1、環(huán)境境保護(hù)護(hù)（環(huán)環(huán)境巖巖土工工程））2、存貯貯和棄棄置§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢一、應(yīng)應(yīng)用巖巖石力力學(xué)——環(huán)境安安全和和控制制3、天然然巖質(zhì)質(zhì)邊坡坡的穩(wěn)穩(wěn)定性性巖體體表面面開挖挖§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢一、應(yīng)應(yīng)用巖巖石力力學(xué)——環(huán)境安安全和和控制制4、隧道道工程程§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢一、應(yīng)應(yīng)用巖巖石力力學(xué)——環(huán)境安安全和和控制制5、采礦礦工程程§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢一、應(yīng)應(yīng)用巖巖石力力學(xué)——環(huán)境安安全和和控制制6、地下下洞室室§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢一、應(yīng)應(yīng)用巖巖石力力學(xué)——環(huán)境安安全和和控制制7、石油油工程程8、巖基基工程程§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢二、力力學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象與與溫度度、水水力和和化學(xué)學(xué)現(xiàn)象象的耦耦合1、室內(nèi)內(nèi)實驗驗——壓縮2、室內(nèi)內(nèi)實驗驗——抗剪§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢二、力力學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象與與溫度度、水水力和和化學(xué)學(xué)現(xiàn)象象的耦耦合3、巖體體水力力特性性與力力學(xué)耦耦合現(xiàn)現(xiàn)象的的實驗驗§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢二、力力學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象與與溫度度、水水力和和化學(xué)學(xué)現(xiàn)象象的耦耦合4、巖體體行為為模擬擬5、其它它三、巖巖石動動力學(xué)學(xué)和抗1、天然然地震震和誘誘發(fā)地地震2、巖爆爆§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢三、巖巖石動動力學(xué)學(xué)和技技術(shù)3、地應(yīng)應(yīng)力4、巖石石爆破破§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢三、巖巖石動動力學(xué)學(xué)和技技術(shù)5、巖石石切割割和鉆鉆孔6、巖石石爆破破§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢四、野野外實實驗和和測量量與監(jiān)監(jiān)測1、實驗驗技術(shù)術(shù)§1.4現(xiàn)代巖巖石力力學(xué)研研究及及發(fā)展展趨勢勢四、野野外實實驗和和測量量與監(jiān)監(jiān)測2、巖石石和巖巖體性性質(zhì)的的測定定§1.4現(xiàn)代代巖巖石石力力學(xué)學(xué)研研究究及及發(fā)發(fā)展展趨趨勢勢3、監(jiān)監(jiān)測測、、長長期期測測量量和和風(fēng)風(fēng)險險評評價價4、巖巖石石錨錨固固效效果果監(jiān)監(jiān)測測四、、野野外外實實驗