岩石力学发展 岩石力学发展历史与现状 岩石力学的研究方法 岩石力学的研究内容 岩石力学发展展望 1 岩石力学发展历史与现状 初 始 阶 段 19世纪末~20世纪初 经 验 理 论 阶 段 20世纪初~20世纪30年代 经 典 理 论 阶 段 20世纪30年代~20世纪60年代 现 代 发 展 阶 段 20世纪60年代~现在 初 始 阶 段 19世纪末~20世纪初 1912年海姆(A.Heim)提出静水压力理论，认为地下岩石处于静水压力状态，垂直压力与水平压力均为gH 朗肯和金尼克提出了相似的理论，认为垂直压力为gH，而水平压力为lgH 普罗托吉雅柯诺夫提出自然平衡拱学说，即普氏理论 经 验 理 论 阶 段 20世纪初~20世纪30年代 引入材料力学和结构力学方法 太沙基也提出了相似的理论，但认为塌拱为矩形的 忽略了围岩的自承作用 经 典 理 论 阶 段 20世纪30年代~20世纪60年代 连续介质力学流派 以固体力学为基础，注重材料的力学性质 地质力学理论流派 强调要重视对岩体节理、裂隙的研究，重视岩体结构面对岩石工程稳定性的影响和控制作用 连续介质力学流派 引入弹性力学与塑性力学，确立了一些经典解析解计算公式 20世纪30年代，萨文用无限大平板孔附近应力集中的弹性解析解来计算分析岩石工程的围岩应力分布问题 20世纪50年代，用弹塑性理论导出了芬纳-塔罗勃公式和卡斯特纳公式 只能解决特定问题 连续介质力学流派 引入有限差分、有限元等数值模拟方法(1960s) 开挖过程、岩体结构面、结构与围岩相互作用得到考虑，使连续介质力学理论在岩石工程中的应用大大前进了一步 依赖于准确的本构关系，而实际状态下岩体的本构关系是很难确定的 地质力学理论流派 20世纪20年代德国科学家克罗斯反对将岩体当作连续介质，创立地质力学理论流派 1951年6月在奥地利成立了以斯梯尼(J.Stini)和米勒(L.Mailer)为首的摰刂柿ρа芯孔閿，在萨尔茨堡1)在奥地利的沙茨堡发起并组织了第一个国际岩石力学协会，并形成了独具一格的奥地利学派，这个学派的基本观点是岩体的力学作用主要决定于岩体内不连续面及其对岩体的切割特点；国际大坝会议设立了岩石力学分会 地质力学理论流派 1962年，在沙茨堡召开了第十三届国际岩石力学协会，成立了国际岩石力学学会。 摰刂视胪聊竟こ虜杂志也改名和撗沂ρ 1966年在葡萄牙的里斯本召开了第一届国际岩石力学会议，组织了八个专题讨论：1、岩体的勘察，2、岩石和岩体的物理力学性质研究，3、岩石和岩体的性能，4、岩体中的残余应力，5、岩石破碎，6、天然和人工边坡，7、地下开挖和深钻，8、建筑物地基岩体性质 各国岩石力学研究状况 奥地利：新奥法 联邦德国：米勒领导联邦德国Karlsruhe大学的土力学岩石力学研究所，继续坚持他们的研究方向，其他几所大学和有关研究所，都是岩石力学研究基地 英国：主要为结合地下采矿对围岩的维护和露天开采对边坡稳定的研究，代表：帝国理学院的著max.book118.com.Bray等。另外，以Walemax.book118.comkiewicz教授为首的小组，对岩石力学数值方法的发展，作出了重要贡献 各国岩石力学研究状况 葡萄牙：研究岩石力学较早的国家之一。代表这个国家研究水平的即其国家土木程研究所。M．Rocha即是这个机构的创始人。他们在拱基，地下工程，特别是试验技术方面的成就，在国际上具有很高声誉 意大利：研究岩石力学较多的国家。如其结构模型试验研究所的岩土力学模型试验具有很高技术水平 各国岩石力学研究状况 美国：早期的岩石力学的研究工作都是结合采矿工作进行的；1965年由美国地球物理联合会，矿冶研究所，土木学会，材料学会，地质学会，矿业学会等单位联合组成岩石力学学会委员会，后改称联邦岩石力学委员会；美国研究岩石力学的学术观点是各式各样的，即有类似于奥地利学派，重视节理、裂隙作用从整个岩体出发的依利诺斯大学教授D.Deere和加州大学(伯克莱)max.book118.comman，又有从所谓异质体力学(Mechanics Of hetero-gentous media)角度进行岩石力学性质研究的观点，形成百花齐放的局面，大大促进了岩石力学的发展 各国岩石力学研究状况 加拿大：成立有国家岩石力学委员会， 自1962年开始举行自己的岩石力学讨论会 澳大利亚：在科学max.book118.comrson领导下，对于岩石脆性破坏和高温高压下的岩石力学性能等方面做出很大贡献 南非：由于矿业发达，对岩石力学的研究也很重视，他们的科学与工业研究会组织了大量的岩石力学研究工作 日本：1964年由土木学会、矿业学会、土质工学会和材料学会等四个学会中的岩石力学工作者们共同组成一个岩石力学研究会，同年召集了第一次学术会议。1979年改组为岩石力学联合会。 日本学者在研究岩石的流变性能方面做出很多成绩 我国岩石力学研究状况 建立了一些研究岩石力学的研究机构。如中国科学院岩土力学研究所，地质研究所工程地质室等。一些产业和高校部门的研究院也设立了相应的研究机构，如长江水电科学院的岩基室，冶金部矿冶研究所压力室，煤炭科学院岩石力学研究室和不少大学的岩石力学实验室等等 开展了包括坝基、地下结构、岩质边坡、岩石动力学特性和灌浆处理等方面的试验研究工作，使我国岩石力学的发展进入了新阶段，并获得一系列重大成果 陈宗基教授把流变学引入岩石力学并推广到各向异性岩体，提出了围岩应力场随时间而变化和由于岩体流变与回弹，隧洞衬砌所受压力将随时间增加等概念。后来他又提出岩石扩容和长期强度的本构方程，进一步发展了岩石流变扩容理论 我国岩石力学研究状况 谷德振教授提出了摴こ痰刂柿ρ观点，认为岩体与一般岩石的差别在于它是受结构面纵横切割的多裂隙体，岩体内结构面控制着岩体变形，破坏机制及力学法则，因此必须重视结构面力学效应的研究；在研究结构面力学特性时，必须以地质成因为基础对结构面自然特性做细致的研究，掌握结构面的地质特点来指导岩石力学的研究工作是岩体基本力学特性研究的基础。在此基础上提出岩体分为块裂结构，完整结构，碎裂结构和散体结构，按照岩体结构不同类型分别研究其力学特性 1981年成立了中国岩石力学与工程学会筹备组，随后成立了国际岩石力学中国小组，1985年正式成立中国岩石力学与工程学会 现 代 发 展 阶 段 20世纪60年代~现在 特点：用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息技术等的最新成果引入了岩石力学；电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用提供了可能 现代岩石力学理论认为：由于岩石和岩体结构及其赋存状态、赋存条件的复杂性和多变性，岩石力学既不能完全套用传统的连续介质理论，也不能完全依靠以节理、裂隙和结构面分析为特征的传统地质力学理论，
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