本教材主要內(nèi)容包括：巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)；巖石的本構(gòu)關(guān)系與強度理論；巖體結(jié)構(gòu)及巖體力學(xué)性質(zhì)；工程巖體分類；巖體地應(yīng)力及其測量方法；巖體力學(xué)在地下工程中的應(yīng)用；巖體力學(xué)在邊坡工程中的應(yīng)用；巖體工程模擬；地下巖體工程的礦山壓力觀測；巖體力學(xué)數(shù)值計算方法及新進展；巖體力學(xué)研究方法及展望等內(nèi)容。本書在內(nèi)容選取上基本知識與工程實例結(jié)合，整體結(jié)構(gòu)合理，系統(tǒng)性和完整性好，具有實用性、先進性，便于學(xué)習(xí)。

能源和礦產(chǎn)資源制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展,隨著淺部資源的日益枯竭,國內(nèi)外都陸續(xù)進入深部資源的開采。作為我國的主體能源,煤炭產(chǎn)能目前已經(jīng)達到40億t以上,占一次性能源的70%以上。作為一次性能源消費的主體,為保證煤炭資源在我國礦產(chǎn)資源中的主導(dǎo)地位,進行深部資源開采是必然趨勢,我國的煤炭資源埋深在1 000 m以下的為2.95萬億t,占煤炭資源總量的53%,其中,埋深1 000~1 500 m的煤炭儲量為1.2萬億t,這一部分儲量將為我國21世紀(jì)后備能源保障。同時,由于國家建設(shè)大規(guī)模的需求,大批金屬和有色金屬礦山也已進入采深超過1 000 m的深部開采階段。深部開采與淺部開采的明顯區(qū)別在于深部巖石所處的特殊環(huán)境(高地應(yīng)力、高地溫、高巖溶水壓、開采擾動),深部巖石的組織結(jié)構(gòu)、基本行為特征和工程響應(yīng)發(fā)生根本性變化。

同時,幾十年來,巖石力學(xué)領(lǐng)域研究取得了重大進展,礦山巖石力學(xué)課程內(nèi)容也得到了很大豐富。由于隧道工程、水利工程、礦山工程、交通工程以及建筑工程等相關(guān)巖土工程實際的需要,隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)、力學(xué)、計算機科學(xué)及實驗實測方法的迅速發(fā)展,許多相關(guān)學(xué)科、邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科不斷滲透到巖石力學(xué)領(lǐng)域,新興的科學(xué)理論應(yīng)用于巖石力學(xué),促進巖石力學(xué)研究領(lǐng)域的不斷拓展、理論體系的不斷豐富與完善,大大推動了巖石力學(xué)的發(fā)展。

本教材吸收了李通林、吳德倫、徐志英教授等主編的傳統(tǒng)教材的精髓,同時為了在教學(xué)中體現(xiàn)礦山巖石力學(xué)的新發(fā)展領(lǐng)域,編寫過程中注意吸收礦山巖石力學(xué)新理論、新技術(shù),既反映了我國研究礦山巖石力學(xué)所取得的科研成果和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,也擴充及開辟了適合當(dāng)前礦山開采中巖石力學(xué)的新研究領(lǐng)域。

本書在篇章結(jié)構(gòu)上根據(jù)學(xué)科內(nèi)容體系的特點,圍繞礦山巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)、巖石的變形、巖石的強度理論、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)、巖體力學(xué)性質(zhì)與巖體分類、原巖應(yīng)力及其測量、軟巖力學(xué)、巖石動力學(xué)、巷道圍巖應(yīng)力與穩(wěn)定性、井巷地壓等章節(jié)進行編寫,兼顧工程實用知識及必要的分析理論與方法,力求內(nèi)容系統(tǒng)性、完整性、前沿性,引導(dǎo)學(xué)生融會貫通、學(xué)以致用并為今后從事本學(xué)科相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。

本書為高等教育“十二五”規(guī)劃教材,由安徽理工大學(xué)組織編寫,趙光明任主編,孟祥瑞、孫建、劉欽節(jié)任副主編。具體編寫分工為:第一章由趙光明編寫;第二至第四章由劉欽節(jié)編寫;第五至第七章由孫建編寫;第八、第十章由張小波編寫;第九章由謝理想編寫;第十一章由孟祥瑞編寫。全書由趙光明統(tǒng)稿,孟祥瑞審校。

由于編寫人員水平及時間所限,缺點和錯誤在所難免,懇切希望讀者批評指正。

編　者

2015年7月

第一章　緒論 1

第二章　巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)4

第一節(jié)　概述4

第二節(jié)　巖石的物理性質(zhì)4

第三節(jié)　巖石的應(yīng)力狀態(tài)12

第四節(jié)　巖石的擴容15

第五節(jié)　巖石的流變性質(zhì)16

第六節(jié)　巖石的各向異性22

習(xí)題27

第三章　巖石的變形28

第一節(jié)　巖石在單軸壓縮狀態(tài)下的力學(xué)特性28

第二節(jié)　單軸壓縮狀態(tài)下反復(fù)加卸載時的巖石變形特性29

第三節(jié)　巖石應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)^程曲線29

第四節(jié)　三軸壓縮狀態(tài)下的巖石變形特性32

第五節(jié)　巖石變形特性參數(shù)的測定33

習(xí)題36

第四章　巖石的強度理論37

第一節(jié)　巖石的破壞形式37

第二節(jié)　巖石的抗壓強度38

第三節(jié)　巖石的抗拉強度40

第四節(jié)　巖石的抗剪強度43

第五節(jié)　巖石的破壞準(zhǔn)則46

第六節(jié)　巖石中水對巖石強度影響50

習(xí)題51

第五章　結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)53

第一節(jié)　結(jié)構(gòu)面類型及其特征53

第二節(jié)　結(jié)構(gòu)面的變形特征60

第三節(jié)　結(jié)構(gòu)面的抗剪強度63

第四節(jié)　結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)71

習(xí)題75

第六章　巖體力學(xué)性質(zhì)和巖體分類77

第一節(jié)　巖體的強度77

第二節(jié)　巖體的變形83

第三節(jié)　巖體的分類87

習(xí)題90

第七章　原巖應(yīng)力及其測量91

第一節(jié)　概述91

第二節(jié)　自重應(yīng)力92

第三節(jié)　構(gòu)造應(yīng)力94

第四節(jié)　溫度應(yīng)力97

第五節(jié)　地殼淺部原巖應(yīng)力及變化規(guī)律97

第六節(jié)　原巖應(yīng)力測量99

習(xí)題115

第八章　軟巖力學(xué)116

第一節(jié)　概述116

第二節(jié)　軟巖的基本力學(xué)屬性118

第三節(jié)　軟巖的力學(xué)特性119

第四節(jié)　軟巖的工程力學(xué)特性123

第五節(jié)　軟巖的抗剪強度恢復(fù)129

習(xí)題131

第九章　巖石動力學(xué)132

第一節(jié)　概述132

第二節(jié)　巖石動態(tài)力學(xué)性質(zhì)與本構(gòu)關(guān)系133

第三節(jié)　應(yīng)力波傳播及衰減規(guī)律140

第四節(jié)　破巖機理與爆炸效應(yīng)145

第五節(jié)　沖擊地壓156

習(xí)題161

第十章　巷道圍巖應(yīng)力與穩(wěn)定性163

第一節(jié)　彈性巖體巷道圍巖應(yīng)力164

第二節(jié)　彈塑性巖體巷道圍巖應(yīng)力177

第三節(jié)　巷道圍巖位移183

第四節(jié)　巷道圍巖的蠕變計算187

第五節(jié)　圓形巷道的溫度應(yīng)力192

第六節(jié)　地質(zhì)分析法計算圍巖應(yīng)力196

習(xí)題199

第十一章　井巷地壓201

第一節(jié)　概述201

第二節(jié)　變形地壓207

第三節(jié)　水平巷道松動地壓212

第四節(jié)　豎井地壓222

習(xí)題229

參考文獻231