《岩体力学》课程教学大纲

1、岩体力学教学大纲一、课程基本情况英文名称：Rock Mechanics课程编号：F091710013048总 学 时：48 讲课学时：40 实践学时：8总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考试适用对象：土木工程专业（地下工程方向）先修课程：材料力学、弹性力学、工程地质参考文献：岩体力学（第二版），沈明荣 主编，同济大学出版社，2015岩体力学，张向东 主编，人民交通出版社，2017矿山岩体力学，谢耀社、季明编，中国矿业大学出版社，2015二、课程目标 本课程是土木工程（地下工程）专业方向的核心课程之一，涉及材料力学、理论力学、工程地质、土力学等相关知识。通过本课程的学习，使学生达到如下课程目

2、标：1.能复述岩体力学相关概念，学科发展历史，明确研究内容与研究方法；能阐明岩石物理、热学及水理特性，明确各项物理特性指标以及测定原理和方法；能阐明岩体结构、特性指标、岩石（体）分级和工程分类等。 支撑毕业要求1-42.能阐明岩石、岩体和结构面的强度特性、变形特性及破坏特性等力学性质；运用岩石、岩体强度和岩石流变理论进行力学分析计算，能够根据规范进行岩石、岩体强度测试；能阐明天然应力场的分布特征、变化特征，并运用监测设备进行天然应力场测量。支撑毕业要求1-43.能在工程实例中分析岩体应力分布特征，岩体变形与破坏情况以及岩体稳定性等；能针对工程实例进行支护结构、加固措施设计，运用数值软件模拟计算

3、。支撑毕业要求2-4，3-1，3-2表1 本课程对毕业要求及其指标点的支撑课程目标课程目标支撑的毕业要求指标点支撑强度课程目标对应的知识单元课程目标11-4：能够针对一个复杂土木工程问题提出若干解决方案（或计算模型），并进行对比分析，以期获得最佳的解决方案或最合理的计算模型。强支撑知识单元一、二、三课程目标21-4：能够针对一个复杂土木工程问题提出若干解决方案（或计算模型），并进行对比分析，以期获得最佳的解决方案或最合理的计算模型。强支撑知识单元四、五、六实践教学课程目标32-4：能够运用土木工程基本原理，借助文献研究，分析复杂工程问题的影响因素，获得有效结论。强支撑知识单元七、八实践教学综合

4、训练3-1：掌握土木工程设计的知识、方法和技术,能够设计满足土木工程特定需求的构件、节点、构造。强支撑3-2：能够针对复杂的土木工程问题，利用设计原则进行结构体系的设计，并能够完成施工工艺流程及方案的设计。三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：岩体力学的基本概念 支撑课程目标1（建议2学时）教与学要求：掌握岩体力学的基本概念与任务。岩体力学的研究内容及研究方法，岩体力学在其他学科中的地位及其发展简史。教与学方法：讲授知识点1：岩体力学的基本概念与任务和发展历程主要内容：岩体力学相关基本概念和研究任务；岩体力学的发展历程。知识点2：岩体力学的研究内容及研究方法主要内容：岩体力学的研究

5、内容；岩体力学的研究方法。知识单元二：岩块和岩体的地质特征 支撑课程目标1（建议2学时）教与学要求：掌握岩块和岩体、岩体结构。教与学方法：讲授知识点1：岩块和岩体主要内容：岩体的物质组成；岩块的地质特征；结构面的分类、物理特征及指标、级别。知识点2：岩体结构 主要内容：岩体结构（岩石的不连续性、不均匀性、各向异性）；岩体地质特征及工程分类（分类原则、分类指标的选定、分类方法）。知识单元三：岩石的物理、水理与热学性质 支撑课程目标1（建议4学时）教与学要求：掌握岩块的物理性质，岩块的水理性质，岩块的热学、电学性质。教与学方法：讲授知识点1：岩块的物理性质主要内容：岩块的密度、容重、比重、孔隙率、

6、吸水率和饱和率、孔隙性等。知识点2：岩块的水理性质 主要内容：岩块的软化性、渗透性、膨胀性、崩解性、抗冻融性等。知识点3：岩块的热学、电学性质 主要内容：岩块的热学、电学性质。知识单元四：岩石的力学性质、岩石强度理论和岩石流变性质支撑课程目标2（建议12学时）教与学要求：掌握岩石的变形性质，岩石的和破坏特性，岩石的强度性质，岩石的破坏准则（库伦-莫尔强度理论、格里菲斯强度理论）。教与学方法：讲授知识点1：岩石的变形性质，岩石的和破坏特性主要内容：岩石的单轴破坏特性（塑性破坏、脆性破坏、剪切弱面破坏）；岩石的三轴变形特征及变形参数。知识点2：岩石的强度性质主要内容：岩石抗压强度、抗拉强度、抗剪切

7、强度的确定与方法；岩石抗压强度、抗拉强度、抗剪切强度的特点、性质与应用；岩块的蠕变性质。知识点3：岩石强度理论（库伦-莫尔强度理论、格里菲斯强度理论等）主要内容：库伦-莫尔强度理论及其应用；格里菲斯强度理论及其本质性问题；米塞斯强度理论和DP准则等。知识点4：岩石流变性质主要内容：岩石流变性概念；流变性内涵（蠕变、松弛、弹性后效和流动等）。知识单元五：岩体的结构及岩体的力学性质 支撑课程目标2（建议8学时）教与学要求：掌握结构面的变形、结构面的强度性质、岩体的变形性质、岩体强度的强度性质。教与学方法：讲授知识点1：结构面的变形主要内容：结构面的变形性质；结构面的变形特征；结构面的变形参数。知识

8、点2：结构面的强度性质 主要内容：结构面抗压强度、抗拉强度、抗剪切强度的确定；结构面抗压强度、抗拉强度、抗剪切强度的特点、性质与应用；结构面的重剪切破坏条件。知识点3：岩体的变形性质主要内容：岩体变形特征；岩体变形参数；岩体原位测试。知识点4：岩体强度的强度性质主要内容：岩体强度的确定与估算。知识单元六：岩体的天然应力与测量 支撑课程目标2（建议6学时）教与学要求：掌握岩体中天然应力场的研究意义、变化特征，岩体中天然应力的量测，高地应力区主要岩体力学问题。教与学方法：讲授知识点1：岩体中天然应力场的研究意义、变化特征主要内容：应力场的概念；岩体中天然应力的分布特征；两种主要应力场（自重应力场和

9、构造应力场）的特征。知识点2：岩体中天然应力的量测主要内容：岩体中天然应力的量测方法；岩体中天然应力的估算方法。知识点3：高地应力区主要岩体力学问题主要内容：高地应力区主要岩体力学问题。知识单元七：岩体力学在地下洞室工程中的应用 支撑课程目标3（建议12学时）教与学要求：掌握地下工程中围岩应力分布、应力分析、位移分析、围岩压力及其计算理论、支护结构设计理论。教与学方法：讲授知识点1：围岩应力主要内容：围岩重分布应力概念及分布特点；掌握围岩压力的形成及分析方法。知识点2：地下工程围岩应力分析 主要内容：地下工程围岩弹性应力分析、弹塑性应力分析（主要以深埋圆形硐室为例，辅助介绍椭圆形硐室和矩形硐室

10、）。知识点3：地下工程围岩位移分析主要内容：地下工程围岩弹性位移分析；地下工程围岩弹塑性位移分析；围岩稳定性的判断方法判断分析洞室围岩的稳定性。知识点4：围岩压力及其计算理论主要内容：围岩压力；围岩的松动压力计算（普氏公式、太沙基公式等）；围岩的塑形形变压力计算。知识点5：支护结构设计理论主要内容：结构力学设计方法，岩石力学设计方法（承压拱、锚杆悬吊和组合梁理论）等。知识单元八：计算岩体力学及其发展前景 支撑课程目标3（建议2学时）教与学要求：了解岩体力学数值分析方法。教与学方法：讲授知识点1：岩体力学数值分析方法主要内容：岩体力学数值分析方法的分类与特点。知识点2：岩体力学研究展望 主要内容

11、：岩体力学研究的发展现状及展望。综合训练项目一：地下工程围岩力学参数确定与围岩压力计算 支撑课程目标3目的：能够给定地质条件下，确定围岩力学参数，选择合理的围岩压力计算理论计算围岩压力。要求：根据授课教师给定的实际工程围岩地质条件，选择合理断面位置，确定围岩力学参数。运用所学理论选择合适的围岩压力计算理论，并能够给出选择依据。完成围岩压力计算过程，形成计算书。成果形式：项目训练报告；以讲述答辩形式完成项目考核。综合训练项目二：矩形巷道围岩锚杆支护设计 支撑课程目标3目的：综合运用围岩应力、变形和破坏的知识在给定的巷道围岩赋存条件下，分析围岩体受力变形情况，设计锚杆的支护方式，根据不同地应力条件

12、计算围岩体的破坏情况，据此选择锚杆长度，进而掌握撰写支护方案的一般规律。培养学生处理简单岩土工程问题的设计计算能力。要求：授课教师提供与实际情况相符的巷道赋存条件，主要包括巷道走向与岩层的相对关系、巷道埋深、地层情况等；学生能描述地应力条件和围岩性质；能够分析围岩应力应变情况；通过查阅资料，结合学习内容掌握锚杆支护及其基本原理；掌握计算围岩破坏区的时候应选择正确的方法成果形式：矩形岩石巷道的围岩破坏半径计算及支护设计简图（标准手工制图也可）；计算及支护设计报告，项目训练报告；以讲述、答辩和讨论形式完成项目考核。四、实践教学环节序号实践名称目的要求主要内容支撑课程目标实践学时实践类型开出要求1岩

13、石密度的测定学会测定岩石密度各类方法1、岩石试件制备2、岩石密度的测定过程课程目标22设计必做2岩石含水率的测定学会测定岩石含水率1、天然含水率测定2、岩石吸水率和饱和吸水率测定课程目标22设计必做3岩石粘聚力及内摩擦角的测定学会测定c、值1、岩石抗剪强度实验2、学会使用岩石三轴仪课程目标2、32设计必做4岩石单轴抗压强度的测定学会测定岩石单轴抗压强度1、岩石试件的制作2、单轴强度测定3、学会使用岩石三轴仪课程目标2、32设计必做五、成绩构成和评价方法1.成绩构成总分100分，其中操行成绩占10%、综合训练成绩占20%、实验成绩占10%、期末成绩占60%，60分为及格线。（1）操行成绩。主要考核遵守纪律、课堂表现等方面，60分及格线，不及格者课程成绩为零。（2）综合训练成绩。每个综合训练项目50分，由答辩、成果质量、综合训练报告等组成；答辩主要考核ppt的质量、口头表达能力和项目知识的掌握，成果质量考核主要