岩石力学教学大纲

岩石力学教学大纲课程中文名称：岩石力学课程英文名称：RockMechanics课程编号:K1119学分：2学时：32（其中：讲课学时：32实验学时：4*实践学时：0）先修课程：理论力学、材料力学、土力学与基础工程适用专业：土木工程课程类别：专业核心课程/必修使用教材：《岩体力学第二版》，沈明荣，陈建峰编著，同济大学出版社，2015年8月，第2版,2021年3月第7次印刷开课单位：土木与建筑学院一、课程性质《岩石力学》是土木工程专业岩土与地下工程方向的一门专业核心课程，是从事岩土工程、地下工程的专业课程。该课程对培养学生的岩石力学、岩体力学的基本概念、基本原理、工程应用、解决实际问题的能力和创新能力等方面具有重要意义。二、课程目标课程总体目标：通过本课程的讲授，使学生掌握有关岩石、岩体的基本概念、性质指标及其测定原理和方法；了解岩石的动力学特性，熟练掌握岩石的有关强度理论、体分类的基本方法；掌握岩体初始应力状态及其规律，了解初始应力状态的测定方法;了解岩体力学在洞室工程的应用，熟练掌握地下洞室应力分布特征，并能应用相关理论计算围岩压力；培养学生解决岩体力学问题的能力，为今后继续进行科学研究和工作打好基础。课程目标1：掌握岩石的基本物理力学性质；掌握岩体变形特征及力学效应；能分析岩体的初始应力状态；能分析地下洞室开挖引起的围岩应力重分布，运用弹塑性力学理论建立力学模型，计算围岩压，并评价围岩的稳定性。能够解决土木工程中地下洞室、岩基工程与岩石力学相关的结构分析设计、结构校核、结构加固及其他相关复杂工程问题课程目标2：了解岩体力学的发展简史，掌握岩体力学的研究方法，掌握岩体力学在地下洞室中的应用。熟悉岩石力学相关技术的未来发展趋势，关注行业现状及其发展，能够在职业规划中不断开拓进取，具备强烈的终身学习意识和自学能力。课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标支撑毕业要求毕业要求指标点支撑毕业要求指标点权重11.工程知识：掌握本领域专业知识体系，对土木工程核心知识有深刻的认识，能够解决土木工程中的结构分析设计、结构校核、结构加固及其他相关复杂工程问题。1-3：能够解决土木工程中边坡工程、岩基工程与岩石力学相关的结构分析设计、结构校核、结构加固及其他相关复杂工程问题。0.15212.终身学习：毕业生在完成本科学习之后，能具有自我学习的能力，并在未来职业发展中继续保持自主学习和终身学习的意识。12-2：熟悉岩石力学相关技术的未来发展趋势，关注行业现状及其发展，能够在职业规划中不断开拓进取，具备强烈的终身学习意识和自学能力。0.15三、教学内容及要求第一章绪论.教学内容概述岩体力学的研究任务与内容13岩体力学的研究方法岩体力学的其他学科中的地位岩体力学的发展简史.重、难点岩体力学的研究任务、内容、研究方法以及其发展简史；岩体力学学习方法。.考核要点岩石与岩体的区别联系；岩体力学的力学特征，岩体力学的研究任务及研究方法。.教学方法多媒体、启发式、案例式.作业安排与本章重、难点知识点相关的思考题。第二章岩石的基本物理力学性质.教学内容.1概述.2岩石的基本物理性质.3岩石的强度特性4岩石的变形特性5岩石的强度理论.重、难点岩石的基本物理力学性质；岩石的单轴压缩变形特性，应力一应变全过程曲线的工程意义；岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及其实验室测定方法；岩石在三轴压缩条件卜的力学特性莫尔强度理论；岩石的流变性。.考核要点岩石的质量指标、水理性质指标、单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、三轴压缩强度以及各种受力状态下的变形特征；岩石的莫尔强度理论；岩石的流变特性（蠕变、松弛）.教学方法多媒体、讨论式、案例式.作业安排与本章知识点中重、难点相关的思考题、计算题。第三章岩体的动力学性质.教学内容.1概述.2岩体中应力波类型及传播.3影响岩体弹性波速度的因素.重、难点岩体中应力波的类型及特征；理解波动方程；影响岩体弹性波速度的因素；弹性波速度确定地下工程围岩松动圈（塑性圈）范围的原理。.考核要点岩体中应力波的类型及特征；影响岩体弹性波速度的因素；用弹性波速度确定地下工程围岩松动圈（塑性圈）范围的原理。.教学方法多媒体、讨论式、案例式.作业安排与本章重、难点知识点相关的思考题、计算题。第四章岩体的基本力学性质.教学内容概述岩体结构面的分析结构面的变形特性结构面的剪切强度特性结构面的力学效应岩体的应力-应变分析岩体力学性质的现场测试.重、难点描述结构面的方法，结构面在正应力、剪应力作用下的变形特性；常用的评价规则、不规则齿形结构面的抗剪强度理论,能正确地运用这些强度理论，评价具有结构面的岩体强度,以及由于结构面的存在对岩体强度的影响。理解岩体力学现场测试方法。.考核要点描述岩体结构面特征的基本参数；结构面的变形特征；结构的剪切强度(面摩擦效应、楔摩擦效应)；结构面的尺寸效应；岩体的应力-应变曲线；岩体力学性能的现场测试原理及方法。.教学方法多媒体、讨论式、案例式.作业安排与本章重、难点知识点相关的思考题、计算题。第五章工程岩体分类.教学内容概述工程岩体分类的目的与原则工程岩体代表性分类简介我国工程岩体分级标准(GB/T50218-2014).重、难点工程岩体分类的基本原则：掌握常用工程岩体分类方法；工程岩体的分类标准。.考核要点工程岩体分类的基本原则；工程岩体分级一一岩体基本质量指标的确定、修正后的基本质量指标，工程岩体分级在工程中的应用。.教学方法多媒体、讨论式、案例式.作业安排与本章重、难点知识点相关的思考题；结合工程实例，对工程围岩进行分级（计算题）。第六章岩体的初始应力状态.教学内容.1概述.2岩体初始应力场及其影响因素.3岩体始应力场的分布规律.4岩体初始应力的量测方法.5高地应力地区主要岩体力学问题.重、难点初始应力产生的主要原因、初始应力状态的测定方法；高应力地区主要岩体力学问题；初始应力的计算方法；理解初始应力的基本分布规律。.考核要点岩体初始应力场（包括自重应力场和构造应力场）的分布规律；测定岩体初始应力的基本原理；高应力地区主要岩体力学问题，岩爆的发生机理及预防措施。.教学方法多媒体、讨论式、案例式.作业安排与本章知识点中重、难点相关的思考题、计算题。第七章岩体力学在洞室工程的应用教学内容概述深埋圆形洞室弹性分布的二次应力状态埋圆形洞室弹塑性分布的二次应力状态节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力计算围岩压力围岩的松动压力计算围岩的塑性形变压力计算新奥法简介、难点地下洞室开挖引起的围岩应力重分布；理解深埋圆形碉室弹性分布、弹塑性分布的二次应力状态；节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力计算；围岩压力分类、围岩压力计算及其影响因素；新奥法隧道施工法。要点围岩的二次应力状态；深埋圆形嗣室弹性、弹塑性二次应力状态一一应力计算及分布规律；节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力计算；围岩压力（岩柱法、太沙基理论、普氏理论）计算；新奥法隧道支护的设计原理和施工要点。方法多媒体、引导式、案例式安排与本章知识点中重、难点相关的思考题、计算题。实验操作环节.实验性质、FI的与任务岩体力学课程是理论性和实践性较强的一门学科。通过实验操作，使学生可进一步掌握和理解课堂所学的理论知识，掌握实验基本技能，有利于理论联系实际，锻炼学生的实际操作能力，培养学生分析能力和解决实际问题的能力更好地为工程建设服务。要求学生按照实验指导书中所介绍的方法完成各项实验内容，客观认真地将实验数据填入实验报告，对不合理的实验数据需重测或补测。实验教学内容为基本实验，主要侧重仪器设备的介绍和学习符合国家标准的物理力学性能实验。.课程目标学会若干主要岩石试验的基本原理、熟悉操作方法和实验规范；通过预习，提高学生实验过程中的观察能力和分析实验结果的能力；通过分组试验，加强学生间的合作精神与协调能力。要求学生在每次实验前预习实验内容，实验过程中认真完成实验步骤，填写和整理实验数据，独立分析实验结果，编制实验报告。指导老师主要对仪器设备的使用进行说明，对基本操作方法进行示范，对结果有问题的学生，组织其分析问题产生的原因。3.实验项目内容及学时安排

序号实验项目学时实验性质备注验证设计综合必做选做1岩石基本物理性质指标测定：（1）测定岩石天然密度、饱和密度、干密度、颗粒密度,（2）测定岩石含水率与吸水率；（3）测定岩石的渗透性；（4）测定岩石耐崩解系数。3VV2岩石强度特性测定：测定岩石抗拉强度（点荷载法）：1VV四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容支撑的课程目标学时分配讲课实验实践第一章岩石力学概述、研究任务、研究内容与方法、发展历程。2200第二章岩石基本物理性质、强度特性、变形特性：岩石强度理论。1640第三章岩体中应力波类型及传播：影响岩体弹性波速的因素。1200第四章岩体结构面分析；结构面的变形特性、剪切强度特性、力学效应；岩体的应力-应变分析；岩体力学性质的现场测试。1、2800第五章工程岩体分类的目的与原则；工程岩体代表性分类简介：我国工程岩体分级标准。1、2400第六章岩体初始应力场及其影响因素：岩体初始应力场的分布规律及量测方法：高地应力地区主要岩体力学问题。1、2400第七章深埋圆形洞室弹性分布的二次应力状态；深埋圆形洞室弹塑性分布的二次应力状态；节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力计算；围岩压力；围岩的松动压力计算；围岩的塑性形变压力计算；隧道施工新奥法。2600合计324*五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式考核方式包括平时考勤、作业情况考查、实验操作考核和期末考试；期末考试采用闭卷笔试。2、课程成绩评定标准课程成绩=考勤评分+作业评分+实验操作评分+期末考试成绩。其中平时考勤总分5分，作业评分总分15分，实验操作评分总分10分，期末考试成绩=卷面成绩（满分100分）x70%。考核环节课程成绩构成及比例考核细则对应的课程目标1.平时考勤100分,占5%平时随机集中点名考勤以及课堂上的点名提问情况。12.作业情况100分,占15%课后完成1520个习题，考查和加深学生对各知识点的理解和掌握程度。1、23.实验操作100分，占10%完成岩石物理、力学实验操作环节，考核实验报告编写情况。14.期末考试