什麼是巖體力學

主要研究經過變形和破壞的巖體在地應力條件改變時產生再變形和再破壞的力學規律的學科。是力學、地質學與工程學之間的一門邊緣學科。巖體力學的研究目的是運用巖體的力學規律合理地利用巖體，預測、預報巖體工程中出現或可能出現的災害，並擬定防治措施。

形成與發展

巖體力學的形成和發展，是與巖體工程建設的發展和巖體工程事故分不開的。巖塊物理力學性質的試驗，地下洞室受天然水平應力作用的研究，可以追溯到19世紀的下半葉。20世紀初，出現了巖塊三軸試驗，課題內容主要集中在地下工程的圍巖壓力和支護方面。1920年，瑞士聯合鐵路公司採用水壓洞室法，在阿爾卑斯山區的阿姆斯特格隧道中，進行原位巖體力學試驗，首次證明巖體具有彈性變形性質。不久，彈性力學被引入巖體力學的研究，併成為解決巖體工程問題的重要理論基礎。1950～1960年，巖體力學擴大了應用範圍，得到了比較全面的發展。這一時期除了地下洞室圍巖穩定性研究以外，還有巖質邊坡和地基巖體穩定性研究等；開始利用深孔應力解除法，實測巖體中的天然應力；巖體的空隙性，特別是巖體的裂隙空隙性、巖體中的不連續面，以及巖體力學性質的各向異性和不連續性的研究，被提到重要地位；逐漸發展了原位巖體性質的各項測試技術和試驗研究；在預測和評價巖體穩定性方面，發展了圖解分析法，以及塊體極限平衡理論分析法；在加固和穩定巖體措施方面，提出了效果良好的錨噴法。這一時期形成了著名的奧地利學派，他們認為巖體力學屬不連續介質力學，巖體的強度和變形特性，主要受巖體結構內部單元巖塊之間的聯結力以及巖塊之間的相對位移所控制。他們的研究成果，促進了巖體力學的發展。1957年，法國的J.塔洛布爾（曾譯J.塔羅勃）著《巖石力學》，從巖體概念出發，較全面系統地介紹了巖體力學的理論和試驗研究方法及其在水電工程上的應用。至50年代末期，巖體力學形成了一門獨立的學科。60年代以來，巖體力學的發展進入了一個新的歷史時期，研究內容和應用範圍不斷擴大，對不連續面力學效應和巖體性能進行了研究，取得了成果和發展；有限元法、邊界元法、離散元法先後被引入，巖體中天然應力量測的加強與其分佈規律不斷被揭示。

在中國,系統地研究巖體力學始於50年代初期。1952年出版了《礦內地壓與頂板管理論文專集》。1956年開始開展了原位巖體力學性質的試驗研究。1965年明確提出了巖體結構概念，並逐漸形成了巖體力學性質和巖體穩定性主要受巖體結構控制的“巖體結構控制論”，為巖體力學的發展作出了貢獻。

研究內容

巖體力學研究的核心內容，是定量預測和評價巖體的穩定性，巖體的改造和加固措施。它除了要研究巖體結構、巖體的基本特性、巖體所處的地質環境等因素以外,還要充分考慮工程因素,如工程規模、爆破、開挖程序和加固措施等的影響。巖體力學研究可大致歸納為9個方面：

（1）巖體的地質特徵,包括巖體的物質組成、巖體結構、巖體中的天然應力、巖體中水的狀態以及巖體温度的研究；

（2）巖體的物理與水理性質，包括空隙性、滲透性、膨脹性、崩解性以及溶蝕性的研究；

（3）巖體的力學性質，包括巖體的變形和強度特性與測試方法，特別是不連續面力學效應和巖體結構力學效應的研究；

（4）巖體的動力特性與測試方法的研究；

（5）巖體的變形、破壞機制、本構關係與破壞判據的研究；

（6）巖體的穩定性，包括地基、邊坡與地下工程圍巖變形、失穩的預測、評價的理論和技術途徑的研究；

（7）巖體性質改造和加固的研究；

（8）模型模擬試驗，包括室內模型模擬試驗和原位巖體工程模擬試驗技術、理論與應用的研究；

（9）原型觀測、施工監測、反分析，以及工程事故的分析與應用研究。

研究方法

巖體力學研究採用下列方法：

（1）工程地質研究法。指從工程觀點出發，採用地質學的一些研究方法。如應用巖礦鑑定法，地史學、構造地質學、動力地質學等方法，研究巖體的地質特徵，特別是那些與巖體力學性質和力學作用有關的問題。

（2）試驗法。包括巖塊工程性質的室內試驗、巖體工程性質的原位試驗、巖體中天然應力的量測、模型模擬試驗、原型觀測以及施工監測等方法（見巖土試驗、工程地質力學模擬）。試驗法不僅可以獲得巖體變形和穩定性分析中所必需的計算參數，而且有助於確定力學模型，研究巖體力學的理論問題。

（3）力學分析法。在研究巖體地質特徵和地質環境的基礎上，根據巖體力學介質類型，分別採用不同的力學理論和不同的分析方法，對巖體的變形和穩定性進行力學分析。

（4）綜合分析法。利用不同的力學理論和不同的分析方法，分析巖體的變形和穩定性，最後通過分析對比和綜合判斷，獲得比較符合實際的結論。

參考書目

孫廣忠著:《巖體結構力學》,科學出版社,北京,1988。

J.塔羅勃著，林天健等譯：《巖石力學》，中國工業出版社，北京，1965。(bre,La mécanique　des roches:appliquéeaux　travaux publics,Préface de ier-Martin,Paris,1957.)