第一章 巖石力學(xué)緒論

巖石力學(xué)土木工程(tǔmùgōngchéng)專業(yè)基礎(chǔ)課主講(zhǔjiǎng)：童立紅土建學(xué)院巖土所共五十七頁(yè)聯(lián)系方式我的聯(lián)系方式：電話

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辦公地址：9#教學(xué)樓306(土建(tǔjiàn)學(xué)院辦公樓）。共五十七頁(yè)本課程(kèchéng)學(xué)習(xí)安排二、學(xué)習(xí)內(nèi)容

1、巖石物理力學(xué)性質(zhì)：巖石的基本構(gòu)成及分類，巖石的物理性質(zhì)，巖石的力學(xué)性質(zhì)，巖石強(qiáng)度理論，影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素(yīnsù)。

2、巖體力學(xué)性質(zhì)：巖體結(jié)構(gòu)，巖體結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)，巖體的強(qiáng)度與變形特性，巖體破壞準(zhǔn)則

3、巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及其分類。

4、地應(yīng)力及其測(cè)量方法一、學(xué)習(xí)目的

學(xué)習(xí)巖石力學(xué)的有關(guān)基本概念、基本理論和基本方法，為將來(lái)從事與巖石工程有關(guān)的設(shè)計(jì)和施工打下一定基礎(chǔ)。共五十七頁(yè)5、巖石地下工程：巖石地下工程圍巖應(yīng)力分布，圍巖壓力(yālì)與控制。6、巖石邊坡工程：巖石邊坡的破壞形式及其影響因素，邊坡穩(wěn)定性分析。7、巖石地基工程：巖石地基承載力的確定，建筑物巖石地基，巖石路基。三、學(xué)習(xí)方法

課堂講授為主，做好課堂筆記，加強(qiáng)自學(xué)；注意與土力學(xué)的異同。四、考核作業(yè)：每章布置一定量作業(yè)，要求按時(shí)完成。占總成績(jī)15％筆記：最好預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)時(shí)做筆記，應(yīng)完整、認(rèn)真。占總成績(jī)15％課堂考察：隨機(jī)提問(wèn)，回答正確獎(jiǎng)勵(lì)1分，錯(cuò)誤罰1分，缺勤扣3分。期末考試：閉卷考試，占總成績(jī)的70％五、紀(jì)律課堂上注意聽(tīng)講，未經(jīng)允許請(qǐng)勿講話、討論問(wèn)題，嚴(yán)禁(yánjìn)睡覺(jué)和從事與本課程無(wú)關(guān)的活動(dòng)。共五十七頁(yè)目錄(mùlù)課程內(nèi)容及課時(shí)分配2巖石力學(xué)的主要研究問(wèn)題4巖石力學(xué)的發(fā)展概況3巖石力學(xué)的定義和特點(diǎn)5巖石與巖體的基本概念6課程簡(jiǎn)介1共五十七頁(yè)課程(kèchéng)簡(jiǎn)介課程名稱：巖石力學(xué)（RockMechanics）課程性質(zhì)：必修課學(xué)時(shí)數(shù)：32學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)：2學(xué)分推薦(tuījiàn)教材：張永興主編，《巖石力學(xué)》，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008年第二版。參考書(shū)目：（1）蔡美峰，《巖石力學(xué)與工程》，北京：科學(xué)出版社，2002。（2）吳德倫，黃質(zhì)宏，趙明階，《巖石力學(xué)》，重慶：重慶大學(xué)出版社，2002。（3）JohnA.Franklin.MauriceB.Dusseault.RockEngineeringApplications.NewYork:McGraw-Hill,Inc,1991共五十七頁(yè)課程內(nèi)容及課時(shí)(kèshí)分配緒論（2學(xué)時(shí)）巖石的物理力學(xué)性質(zhì)（8學(xué)時(shí)）巖體的力學(xué)特性（8學(xué)時(shí)）巖體地應(yīng)力及其測(cè)量方法（4學(xué)時(shí)）巖石地下工程（4學(xué)時(shí)）巖石邊坡工程(gōngchéng)（4學(xué)時(shí)）巖石地基工程（2學(xué)時(shí)）共五十七頁(yè)第一章：緒論(xùlùn)1.1巖石(yánshí)力學(xué)的定義和特點(diǎn)1.2巖石力學(xué)的主要研究問(wèn)題1.3巖石力學(xué)的研究方法1.4巖石力學(xué)的發(fā)展概況1.5巖石與巖體的基本概念共五十七頁(yè)本章(běnzhānɡ)重點(diǎn)重點(diǎn)：什么是巖石？什么是巖體？?jī)烧叩膮^(qū)別與聯(lián)系是什么？巖石力學(xué)(lìxué)研究?jī)?nèi)容與研究方法？共五十七頁(yè)

緒論：巖石力學(xué)的定義(dìngyì)和特點(diǎn)

巖石力學(xué)定義巖石力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支（力學(xué)，固體力學(xué)，巖石力學(xué)）關(guān)于巖石力學(xué)定義的說(shuō)法很多，比較公認(rèn)的說(shuō)法是：“巖石力學(xué)是關(guān)于巖石的力學(xué)性態(tài)理論和應(yīng)用的科學(xué)，它是與巖石性態(tài)對(duì)物理環(huán)境(huánjìng)的力場(chǎng)反應(yīng)有關(guān)的力學(xué)分支?！保绹?guó)地質(zhì)協(xié)會(huì)巖石力學(xué)委員會(huì)，1966）巖石力學(xué)與一般固體力學(xué)的顯著區(qū)別：

●巖石（或巖體）具有非均質(zhì)、非連續(xù)、非線性和各向異性特征。●巖石（或巖體）不是簡(jiǎn)單的固體，而常常是“水—固—?dú)狻比嘟橘|(zhì)。●巖石中存在地應(yīng)力，很多情況下巖石是：“卸載”破壞而不是“加載”破壞。共五十七頁(yè)

緒論：巖石力學(xué)(lìxué)的定義和特點(diǎn)

巖石力學(xué)的特點(diǎn)巖石力學(xué)是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。

●其任務(wù)是為解決巖石工程疑難問(wèn)題提供理論指導(dǎo)和實(shí)用方法。

●巖石工程復(fù)雜程度的增加不斷提出新問(wèn)題，推動(dòng)巖石力學(xué)發(fā)展。巖石力學(xué)是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科。

●研究對(duì)象的復(fù)雜性，導(dǎo)致其涉及的理論領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。

●主要涉及的學(xué)科：固體力學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算(jìsuàn)數(shù)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈塑性理論、工程地質(zhì)和地球物理學(xué)等。共五十七頁(yè)第一章：緒論(xùlùn)1.1巖石力學(xué)(lìxué)的定義和特點(diǎn)1.2巖石力學(xué)的主要研究問(wèn)題1.3巖石力學(xué)的研究方法1.4巖石力學(xué)的發(fā)展概況1.5巖石與巖體的基本概念共五十七頁(yè)

緒論：巖石力學(xué)(lìxué)的主要研究問(wèn)題

在水利水電、交通設(shè)施、城鎮(zhèn)建設(shè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的諸多領(lǐng)域，有許多問(wèn)題需要應(yīng)用巖石力學(xué)的理論和方法進(jìn)行研究和加以解決。在采礦工程中，主要研究問(wèn)題有：

(1)露天采礦邊坡設(shè)計(jì)及穩(wěn)定加固技術(shù)；

(2)巷道和采場(chǎng)圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題（特別是軟巖巷道和深開(kāi)采）；

(3)礦柱穩(wěn)定性及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)(jiégòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題；

(4)礦井突水預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)及預(yù)處理理論和技術(shù)；

(5)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及處理理論和技術(shù)；

(6)巖爆、巖爆預(yù)報(bào)及預(yù)處理理論和技術(shù)；

(7)采空區(qū)處理及地面沉降問(wèn)題；

(8)巖石破碎問(wèn)題。等等。共五十七頁(yè)第一章：緒論(xùlùn)1.1巖石力學(xué)的定義和特點(diǎn)1.2巖石力學(xué)的主要研究問(wèn)題1.3巖石力學(xué)的研究方法1.4巖石力學(xué)的發(fā)展(fāzhǎn)概況1.5巖石與巖體的基本概念共五十七頁(yè)

緒論：巖石力學(xué)(lìxué)的研究方法

由于巖石力學(xué)是一門邊緣交叉學(xué)科，研究的內(nèi)容廣泛，對(duì)象復(fù)雜，這就決定了巖石力學(xué)研究方法的多樣性。根據(jù)所采用的研究手段或所依據(jù)的基礎(chǔ)理論所屬學(xué)科領(lǐng)域的不同，巖石力學(xué)的研究方法大概可歸納為以下(yǐxià)四種：

●工程地質(zhì)研究方法；

●科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法；

●數(shù)學(xué)力學(xué)分析方法；

●整體綜合分析方法。共五十七頁(yè)工程地質(zhì)研究方法著重于研究與巖石和巖體的力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的巖石和巖體地質(zhì)特征。如：

●用巖礦鑒定方法，了解巖體的巖石類型、礦物組成及結(jié)構(gòu)(jiégòu)構(gòu)造特征；

●用地層學(xué)方法、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)方法及工程勘察方法等，了解巖體的成因、空間分布及巖體中各種結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況等；

●用水文地質(zhì)學(xué)方法了解賦存于巖體中地下水的形成與運(yùn)移規(guī)律等。

緒論(xùlùn)：巖石力學(xué)的研究方法

共五十七頁(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)實(shí)驗(yàn)是巖石力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，它包括：

●實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)參數(shù)的測(cè)定；

●模型試驗(yàn)（光彈模型、相似(xiānɡsì)材料模型、離心模型）；

●原位試驗(yàn)和原位監(jiān)測(cè)；

●地應(yīng)力的測(cè)定；

●巖體構(gòu)造的測(cè)定（鉆孔攝像、聲波測(cè)試等），等。

試驗(yàn)結(jié)果可為理論分析提供必要的物理力學(xué)參數(shù)，有些結(jié)果（如模擬試驗(yàn)和原位監(jiān)測(cè)）還可直接用于評(píng)價(jià)巖體的變形和穩(wěn)定性。

緒論：巖石力學(xué)(lìxué)的研究方法

共五十七頁(yè)

緒論：巖石力學(xué)的研究(yánjiū)方法

共五十七頁(yè)數(shù)學(xué)(shùxué)力學(xué)分析方法它是通過(guò)建立工程巖體的力學(xué)模型和利用(lìyòng)適當(dāng)?shù)姆治龇椒?，預(yù)測(cè)工程巖體在各種力場(chǎng)作用下的變形和穩(wěn)定性，為巖石工程設(shè)計(jì)和施工提供定量依據(jù)。這種方法中，建立符合實(shí)際的力學(xué)模型和選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒ㄊ顷P(guān)鍵。

常用的力學(xué)模型有：●剛體力學(xué)模型；●彈性及彈塑性力學(xué)模型；●流變模型；●斷裂力學(xué)模型；●損傷力學(xué)模型；●滲透網(wǎng)絡(luò)模型；●拓?fù)淠Ｐ停鹊取?/p>

緒論：巖石力學(xué)的研究方法

共五十七頁(yè)常用(chánɡyònɡ)的分析方法有：●數(shù)值分析方法▲有限差分法▲有限元法▲邊界元法▲無(wú)界元法▲流形元法

▲不連續(xù)(liánxù)變形分析法▲塊體力學(xué)▲反演分析法等

●不確定性和系統(tǒng)分析法▲隨機(jī)分析▲可靠度分析▲靈敏度分析▲趨勢(shì)分析▲時(shí)間序列分析

▲灰色系統(tǒng)理論等

●極限平衡法（在邊坡穩(wěn)定性分析中常用）

數(shù)學(xué)力學(xué)分析方法

緒論：巖石力學(xué)的研究方法

共五十七頁(yè)整體綜合分析方法就整個(gè)工程進(jìn)行(jìnxíng)多種方法并以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)的綜合分析。

●由于巖石力學(xué)與巖石工程研究中每一環(huán)節(jié)都是多因素的，且信息量大，因此必須采用多種方法并考慮多種因素（工程的、地質(zhì)的、施工的）進(jìn)行綜合分析和綜合評(píng)價(jià)，特別注重理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，才能得出符合實(shí)際情況的正確結(jié)論。就巖石工程而言，整體綜合分析方法又必須以不確定性分析方法為指導(dǎo)。

●因?yàn)樵趲r石工程問(wèn)題中，存在著多方面的不確定性因素，只有采用不確定性研究方法，才能擺脫傳統(tǒng)的確定性分析方法的影響，使研究和分析結(jié)果更符合實(shí)際，更可靠和實(shí)用。

●現(xiàn)代非線性科學(xué)理論、信息科學(xué)理論、系統(tǒng)科學(xué)理論、模糊數(shù)學(xué)、人工智能、灰色理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為不確定性分析方法奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。

緒論：巖石力學(xué)的研究(yánjiū)方法

共五十七頁(yè)

緒論(xùlùn)：巖石力學(xué)的發(fā)展概況

兩大著名工程災(zāi)害法國(guó)馬爾帕塞（Malpasset）薄拱壩（67m高）●時(shí)間：1959.12.2

●事故：壩基(bàjī)失穩(wěn)，毀于一旦，死亡380人，百余人失蹤。意大利瓦昂（Vajont）拱壩（265m高）●時(shí)間：1962.10.9

●事故：上游左岸大規(guī)?；?，滑坡體長(zhǎng)達(dá)1800m，約2～3億m3的巖塊滑入水庫(kù)，沖到對(duì)岸形成

100～150m高的巖堆，致使庫(kù)水漫頂，沖毀下游的郎格羅尼鎮(zhèn)，死亡約2500人。共五十七頁(yè)巖石力學(xué)形成背景一般認(rèn)為，巖石力學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科存在，大概在上世紀(jì)(shìjì)50年代。巖石力學(xué)是在這樣的背景下誕生的：●二戰(zhàn)后，各國(guó)急于醫(yī)治戰(zhàn)爭(zhēng)創(chuàng)傷，大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)；●水電、礦山等能源、資源的開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致工程規(guī)模越來(lái)越大；●工程條件卻越來(lái)越差，經(jīng)常發(fā)生滑坡、頂板冒落等嚴(yán)重事故；●迫使人們研究失事原因，開(kāi)始從巖石力學(xué)著手探索。●特別是兩起震驚世界的特大工程災(zāi)害，給人們敲響了警鐘，從而催化了巖石力學(xué)的萌芽。

緒論：巖石力學(xué)(lìxué)的發(fā)展概況

共五十七頁(yè)

緒論(xùlùn)：巖石力學(xué)的發(fā)展概況

國(guó)外發(fā)展簡(jiǎn)史

比土力學(xué)發(fā)展晚30年原因——需要，本身復(fù)雜性二十世紀(jì)中期以后，大規(guī)模巖石(yánshí)工程（采礦、水力水電工程、交通運(yùn)輸工程、土木建筑工程、國(guó)防人防工程等）的興建，促進(jìn)了巖石(yánshí)力學(xué)的發(fā)展。

1956年4月，科羅拉多礦業(yè)學(xué)院舉行巖石工程專業(yè)會(huì)議，開(kāi)始使用

“巖石力學(xué)”名詞。

1957年，J．Talobre的專著“巖石力學(xué)”出版

1959年，法國(guó)馬爾帕塞拱壩失事

1963年，意大利瓦依昂水庫(kù)巖坡大滑坡

1963年，奧地利薩爾茲堡成立“國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)”

1966年，里斯本召開(kāi)第一次國(guó)際巖石力學(xué)會(huì)議（4年一次）

1974年，繆勒主編的“巖體力學(xué)”文集出版共五十七頁(yè)兩個(gè)里程碑事件舉行以巖石(yánshí)力學(xué)為主題的第一次國(guó)際巖石力學(xué)討論會(huì)

●時(shí)間：1951

●地點(diǎn)：奧地利的薩茨堡●發(fā)起人：奧地利工程地質(zhì)學(xué)家施迪尼和繆勒等人。成立世界性的組織——國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)●時(shí)間：1962

●發(fā)起者及參加者：薩茨堡學(xué)派及世界各國(guó)包括不同學(xué)派觀點(diǎn)的學(xué)者?！瘛暗刭|(zhì)與土木工程”雜志也改名為“巖石力學(xué)”繼續(xù)出版。

緒論：巖石(yánshí)力學(xué)的發(fā)展概況

繆勒（L.Miiller）共五十七頁(yè)

薩茨堡學(xué)派（SalzburgCircle）一個(gè)起源于奧地利薩茨堡，由施迪尼、繆勒等16人組成的地質(zhì)力學(xué)研究組發(fā)展而形成的學(xué)術(shù)派別。該學(xué)派強(qiáng)調(diào)運(yùn)用(yùnyòng)地質(zhì)力學(xué)的觀點(diǎn)和方法研究巖石力學(xué)。法國(guó)學(xué)派——彈塑性理論學(xué)派（工程巖石力學(xué)學(xué)派）

緒論(xùlùn)：巖石力學(xué)的發(fā)展概況

共五十七頁(yè)我國(guó)巖石力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)況我國(guó)是世界上發(fā)展巖石力學(xué)較早的國(guó)家之一，所投入的力量和為工程進(jìn)行的試驗(yàn)工作量為世界之最。奠基人——陳宗基教授應(yīng)用：三峽工程、葛洲壩工程、二灘水電站、南京長(zhǎng)江大橋、麥積山石窟國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)工程等大體可分為(fēnwéi)四個(gè)階段：萌芽階段、起步階段、成長(zhǎng)階段、發(fā)展階段。

緒論：巖石力學(xué)(lìxué)的發(fā)展概況

共五十七頁(yè)萌芽階段（上世紀(jì)50年代）50年代，北京水科院將巖石力學(xué)作為土力學(xué)的分支開(kāi)始著手研究，并起草了《巖石力學(xué)（實(shí)驗(yàn)室）試驗(yàn)操作規(guī)程(cāozuòguīchéng)》

（初稿）；

同時(shí)，第一次開(kāi)展了水壓法測(cè)定隧洞圍巖抗力系數(shù)的大型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和抗剪強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

緒論：巖石力學(xué)的發(fā)展(fāzhǎn)概況

共五十七頁(yè)起步階段（1958年～70年代初）1958年10月成立三峽巖基專題研究組。此期間我國(guó)開(kāi)始具體建立機(jī)構(gòu)和結(jié)合工程(gōngchéng)開(kāi)發(fā)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該階段試驗(yàn)做得不少，但如何結(jié)合工程實(shí)際，認(rèn)識(shí)還很模糊。

緒論：巖石(yánshí)力學(xué)的發(fā)展概況

共五十七頁(yè)成長(zhǎng)階段（70年代初～1985年）1985年，中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)成立。該期間，我國(guó)巖石力學(xué)逐步走向成熟(chéngshú)。主要表現(xiàn)在：●計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始引入巖石力學(xué)領(lǐng)域，大大提高了研究水平。●隊(duì)伍擴(kuò)大，成立了全國(guó)性的情報(bào)網(wǎng)，開(kāi)始與國(guó)際學(xué)術(shù)交流?！衽d建葛洲壩，開(kāi)展了大規(guī)模的巖石力學(xué)試驗(yàn)研究工作?！?/p>

80年代初新奧法在我國(guó)開(kāi)始推廣，圍巖變形監(jiān)測(cè)得到空前發(fā)展。

緒論：巖石力學(xué)的發(fā)展(fāzhǎn)概況

共五十七頁(yè)發(fā)展(fāzhǎn)階段（1985年～現(xiàn)在）該期間，我國(guó)巖石力學(xué)得到了高速發(fā)展，體現(xiàn)在：●有了專業(yè)組織，提供了廣泛學(xué)術(shù)交流的講壇和陣地?！袢龒{工程等世界級(jí)工程的興建，極大地提高了我國(guó)的研究水平?！駠?guó)家建設(shè)的不斷需求（西部大開(kāi)發(fā)、南水北調(diào)）成為我國(guó)巖石力學(xué)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)力?！窀鞣N研究手段引入巖石力學(xué)領(lǐng)域，學(xué)術(shù)思想空前活躍。

緒論：巖石力學(xué)的發(fā)展(fāzhǎn)概況

共五十七頁(yè)第一章：緒論(xùlùn)1.1巖石力學(xué)的定義和特點(diǎn)1.2巖石力學(xué)的主要研究(yánjiū)問(wèn)題1.3巖石力學(xué)的研究方法1.4巖石力學(xué)的發(fā)展概況1.5巖石與巖體的基本概念共五十七頁(yè)巖石和巖體是巖石力學(xué)的直接(zhíjiē)研究對(duì)象，因此學(xué)習(xí)和研究巖石力學(xué)，首先要建立巖石（或巖塊）和巖體的基本概念。幾個(gè)基本概念●巖石（Rock）：礦物、巖屑的集合體?！窠Y(jié)構(gòu)面（StructuralPlane）：指地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長(zhǎng)度，厚度相對(duì)較小的地質(zhì)界面或帶?！駧r塊（Rockblock或Rock）：指不含顯著結(jié)構(gòu)面的巖石塊體，是構(gòu)成巖體的最小巖石單元體?！駧r體（Rockmass）：指地質(zhì)歷史過(guò)程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。●巖體結(jié)構(gòu)（RockmassStructure）：指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的排列組合關(guān)系。其包括兩個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)巖石與巖體的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：①巖石可以看作是一種材料，巖體是巖石與各種不連續(xù)面的組合體；②巖石可以看作是均質(zhì)的，巖體是非均質(zhì)的（在一定(yīdìng)的工程范圍內(nèi)）；③巖石具有彈、塑、粘彈性，巖體受結(jié)構(gòu)面控制，性質(zhì)更復(fù)雜，強(qiáng)度更低；④巖體通常是指一定工程范圍內(nèi)的地質(zhì)體，巖石則無(wú)此概念。聯(lián)系：①都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地質(zhì)作用形成的地質(zhì)體，性質(zhì)都很復(fù)雜；②巖石是巖體的組成成分之一，巖體的物理力學(xué)性質(zhì)與構(gòu)成它的巖石有關(guān)。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)巖石巖石是組成地殼的基本物質(zhì)，它是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質(zhì)體。巖石可由單種礦物組成。

●如：純潔的大理石由方解石組成。多數(shù)的巖石則是由兩種以上的礦物組成。

●如：花崗巖主要由石英、長(zhǎng)石、云母(yúnmǔ)三種礦物組成。按照成因，巖石可分為三大類：巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)花崗巖玄武巖

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)閃長(zhǎng)巖流紋巖

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)礫巖(lìyán)砂巖(shāyán)

緒論：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)石灰?guī)r紅砂巖

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)片麻巖千枚巖

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)板巖(bǎnyán)蛇紋巖

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)巖漿巖（火成巖）巖漿巖是由巖漿冷凝而形成(xíngchéng)的巖石，如花崗巖。巖漿巖絕大多數(shù)是由結(jié)晶礦物組成，很少由非結(jié)晶礦物組成。由于組成巖漿巖的各種礦物的化學(xué)成分和物理性質(zhì)較為穩(wěn)定，它們之間的連接是牢固的，故巖漿巖通常具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和物質(zhì)性。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

花崗巖共五十七頁(yè)沉積巖沉積巖是由母巖（巖漿巖、變質(zhì)巖或早已形成的沉積巖）在地表經(jīng)風(fēng)化剝蝕而產(chǎn)生的物質(zhì)，通過(guò)搬運(yùn)、沉積和固結(jié)作用而形成的巖石，如板巖，砂巖(shāyán)等沉積巖由顆粒和膠結(jié)物組成，各有不同的成分。

●顆粒包括各種不同形狀和大小的巖屑及不同礦物?！衲z結(jié)物常見(jiàn)的有鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)、泥質(zhì)等。沉積巖的物理力學(xué)性質(zhì)不僅與顆粒有關(guān)，還與膠結(jié)物有很大關(guān)系。如：

●硅質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)的沉積巖強(qiáng)度一般較高?！衲噘|(zhì)膠結(jié)的沉積巖強(qiáng)度較低。由于沉積環(huán)境的影響，沉積巖具有層理構(gòu)造，具有各向異性特征

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)變質(zhì)巖變質(zhì)巖是由巖漿巖、沉積巖甚至變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)活動(dòng)性流體的影響下發(fā)生變質(zhì)而形成(xíngchéng)的巖石。它在礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造上具有變質(zhì)過(guò)程中所產(chǎn)生的特征，也常常殘存有原巖的某些特點(diǎn)。

●因此，它的物理力學(xué)性質(zhì)不僅與原巖的性質(zhì)有關(guān)，而且與變質(zhì)作用的性質(zhì)和變質(zhì)程度有關(guān)。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

大理巖試件照片共五十七頁(yè)結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面是巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大(jiàodà)、厚度較小的面狀地質(zhì)界面?！袼ㄎ镔|(zhì)的分界面

和不連續(xù)面。結(jié)構(gòu)面是巖體的重要組成單元，巖體質(zhì)量的好壞與結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度取決于它的特性，即它的粗糙度及充填物的性質(zhì)。研究結(jié)構(gòu)面時(shí)，一方面要注意結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度、密度及其延展性，另一方面還需注意結(jié)構(gòu)面的規(guī)模大小和它們之間的組合關(guān)系。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體（StructuralElement）是指被結(jié)構(gòu)面所包圍的完整巖石，或隱蔽裂隙的巖石。結(jié)構(gòu)體也是巖體的重要組成部分。結(jié)構(gòu)體的不同形態(tài)稱為(chēnɡwéi)結(jié)構(gòu)體的形式?！癯Ｒ?jiàn)的單元結(jié)構(gòu)體有塊狀、柱狀、板狀體，以及菱形、楔形、錐形體等。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)巖體結(jié)構(gòu)的類型巖體結(jié)構(gòu)是由結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度和組合關(guān)系，或結(jié)構(gòu)體的規(guī)模及排列形式?jīng)Q定的。巖體結(jié)構(gòu)類型的劃分反映出巖體的不連續(xù)性和不均勻性特征。

中科院地質(zhì)所將巖體結(jié)構(gòu)分為六類（P3）：

（1）塊狀結(jié)構(gòu)（2）鑲嵌結(jié)構(gòu)（3）碎裂結(jié)構(gòu)（4）層狀結(jié)構(gòu)（5）層狀碎裂結(jié)構(gòu)（6）松散結(jié)構(gòu)我國(guó)不少(bùshǎo)專為工程目的的巖體分類（如鐵路隧道規(guī)范分類等），都是以巖體結(jié)構(gòu)分類為基礎(chǔ)的。

緒論(xùlùn)：巖石和巖體的基本概念

共五十七頁(yè)瓦依昂大壩(dàbà)和馬爾帕塞壩失事原因分析共五十七頁(yè)第一章緒論(xùlùn)瓦依昂大壩(dàbà)共五十七頁(yè)

瓦依昂壩位于意大利阿爾卑斯山東部皮亞韋(Piave)河支流瓦依昂河下游河段，距離最近的城市為瓦依昂市。距匯入皮亞韋河的瓦依昂河河口約2km?；炷岭p曲拱壩，最大壩高262m，水庫(kù)總庫(kù)容1.69億立方米，水電站裝機(jī)容量0.9萬(wàn)kW。施工年份1956～1960年(5年)。該壩址位于下白堊紀(jì)和上侏羅紀(jì)的石灰?guī)r侵蝕的峽谷中，狹谷兩岸陡峭，底寬僅10m，巖層傾向上游，巖層內(nèi)分布有薄層泥灰?guī)r和夾泥層。基巖具有良好的不透水性，巖石動(dòng)力彈性模量在壩頂高程(gāochéng)處最小值為330MPa，谷底為1400MPa。壩址區(qū)主要地質(zhì)問(wèn)題為向斜褶皺裂隙和斷裂較發(fā)育，褶皺軸方向大致為東西向，且稍向東緩傾，即河床巖層由下游向上游微傾。向斜褶皺兩翼巖層由河谷兩岸向河床傾斜，河谷中央部分巖層近于水平，向兩側(cè)延伸的巖層走向?yàn)槟媳保瑑A向東，傾角約18°～20°，然后向兩側(cè)延伸，巖層突然陡傾，向上延伸，其走向變?yōu)闁|西，左岸傾向北，右岸傾向南，傾角約40°～50°。壩址主要有三組裂隙，一是層理和層理裂隙，充填有極薄的泥化物；二是與河流流向垂直的垂直裂隙；三是兩岸岸坡卸荷裂隙，重疊分布，形成深度為100～150m的卸荷軟弱帶，這三組裂隙將巖體切割成7m×12m×14m的斜棱形體。地震烈度7～8度。第一章緒論(xùlùn)共五十七頁(yè)

水庫(kù)滑坡區(qū)緊靠拱壩左壩肩。1957年施工時(shí)即發(fā)現(xiàn)岸坡不穩(wěn)定。1960年2月水庫(kù)蓄水，同年10月當(dāng)庫(kù)水位高程為635m時(shí)，左岸坡地面出現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)1800～2000m"M"形張開(kāi)裂縫，并發(fā)生了70萬(wàn)立方米的局部崩塌。當(dāng)即采取了一些(yīxiē)措施，例如，限制水庫(kù)蓄水位；在右岸開(kāi)挖一條排水洞，洞徑4.5m，長(zhǎng)2km。在水庫(kù)蓄水影響下，經(jīng)過(guò)3年緩慢的蠕變，到1963年4月，在2號(hào)測(cè)點(diǎn)測(cè)出的總位移量達(dá)338cm。9月25日前后，14d的日位移量平均達(dá)到1.5cm。9月28日至10月9日，水庫(kù)上游連降大雨，引起兩岸地下水位升高，并使庫(kù)水位雍高。10月7日，2號(hào)測(cè)點(diǎn)所進(jìn)行的最后一次觀測(cè)測(cè)得總位移已達(dá)到429cm，其中最后12d的位移量為58cm。1963年10月9日，岸坡下滑速度達(dá)到25cm/d，晚上22時(shí)41分岸坡發(fā)生了大面積整體滑坡，范圍長(zhǎng)2km、寬約1.6km，滑坡體積達(dá)2.4億立方米?；麦w將壩前1.8km長(zhǎng)的庫(kù)段全部填滿，淤積體高出庫(kù)水面150m，致使水庫(kù)報(bào)廢(當(dāng)時(shí)的庫(kù)容為1.2億立方米)?；聲r(shí)，滑動(dòng)體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)下滑運(yùn)動(dòng)速度為15～30m/s，涌水淹沒(méi)了對(duì)岸高出庫(kù)水面259m的凱索村。涌浪還向水庫(kù)上游回溯到拉瓦佐鎮(zhèn)，波高仍有近5m?；聲r(shí)，涌浪高達(dá)250m，漫過(guò)壩頂，漫頂水深約150m。約有300萬(wàn)立方米水注入深200多米的下游河谷，涌浪前鋒到達(dá)下游距壩1400m的瓦依昂峽谷出口處，立波還高達(dá)70m，在匯口處，涌入皮亞韋河，使匯口對(duì)岸的蘭加隆鎮(zhèn)和附近5個(gè)村莊大部分被沖毀，共計(jì)死亡1925人。在涌浪到來(lái)之前，產(chǎn)生了巨大的空氣沖擊波，沖擊波和水浪的破壞力極強(qiáng)，地下廠房的工字梁扭曲后被剪斷，調(diào)壓室鋼門被推出達(dá)12m。當(dāng)時(shí)在左岸管理大樓內(nèi)的20多名技術(shù)人員，在右岸辦公室和旅館的40人，除有1人幸存外，其余全部死亡。第一章緒論(xùlùn)共五十七頁(yè)

滑坡及涌浪對(duì)拱壩形成約400萬(wàn)t推力，由于壩體設(shè)計(jì)安全余量較大，施工質(zhì)量較好，而且兩岸壩肩均經(jīng)過(guò)錨固和灌漿處理，拱壩經(jīng)受住了巨大荷載的沖擊，除左壩肩頂混凝土被沖壞一段(破壞深度達(dá)1.5m，長(zhǎng)9m)外，基本末受嚴(yán)重破壞。事故發(fā)生之后，意大利政府組織了對(duì)事故原因的大量調(diào)查研究，1977～1988年又由美國(guó)專家進(jìn)行了重新評(píng)估。對(duì)滑坡原因取得了以下共識(shí)：地質(zhì)水文因素方面：河谷兩岸的2組卸荷節(jié)理，加上傾向河床的巖石層面，構(gòu)造斷層和古滑坡面等組合在一起，在左岸(zuǒàn)山體內(nèi)形面一個(gè)大范圍的不穩(wěn)定巖體，其中有些軟弱巖層，尤其是粘土夾層成為主要滑動(dòng)面，對(duì)水庫(kù)失事起了重要作用；長(zhǎng)期多次巖溶活動(dòng)使地下孔洞發(fā)育。山頂?shù)孛鎺r溶地區(qū)成為補(bǔ)給地下水的集水區(qū)；地下的節(jié)理、斷層和溶洞形成的儲(chǔ)水網(wǎng)絡(luò)，使巖石軟化、膠結(jié)松散，內(nèi)部揚(yáng)壓力增大，降低了重力摩阻力；1963年10月9日前的2周內(nèi)大雨，庫(kù)水位達(dá)到最高，同時(shí)滑動(dòng)區(qū)和上部山坡有大量雨水補(bǔ)充地下水，地下水位升高，場(chǎng)壓力增大，以及粘土夾層、泥灰?guī)r和裂隙中泥質(zhì)充填物中的粘土顆粒受水飽和膨脹形成附加上托力，使滑坡區(qū)椅狀地形的椅背部分所承受的向下推力增加，椅座部分抗滑阻力則減小，最終導(dǎo)致滑坡面失去平衡而重新活動(dòng)，緩慢的蠕動(dòng)立即轉(zhuǎn)變?yōu)樗矔r(shí)高速滑動(dòng)。第一章緒論(xùlùn)共五十七頁(yè)馬爾帕塞壩地質(zhì)結(jié)構(gòu)(jiégòu)與拱之間關(guān)系第一章緒論(xùlùn)共五十七頁(yè)

馬爾帕塞壩位于法國(guó)東南部瓦爾省萊朗(Rayran)河上，壩址距入海河口14km。混凝土雙曲拱壩，最大壩高66.0m，水庫(kù)總庫(kù)容0.51億m3，防洪庫(kù)容0.045億m3。工程主要(zhǔyào)用于壩址附近70km范圍的供水、灌溉和防洪。工程總費(fèi)用5.8億法郎。1954年9月建成，1959年12月2日大壩突然潰決，造成500余人死亡和失蹤，財(cái)產(chǎn)損失達(dá)300億法郎，是一次嚴(yán)重大壩失事。壩址區(qū)巖體由帶狀片麻巖組成，巖層走向一般為南北向，片麻巖呈眼球狀和片狀。節(jié)理傾角一般為35°～50°，傾向下游右岸。左岸和右岸下部為片狀結(jié)構(gòu)，右岸上部為塊狀結(jié)構(gòu)。壩址河谷段的岸坡無(wú)任何明顯的不穩(wěn)定現(xiàn)象。根據(jù)片麻巖試樣的試驗(yàn)，獲得的結(jié)果為巖樣平均力學(xué)強(qiáng)度為7