《巖體力學與工程》課件

巖體力學與工程本課件旨在全面介紹巖體力學與工程的基礎理論、研究方法及工程實踐應用。我們將從巖石的物理力學性質(zhì)入手，深入探討巖體的應力、滲流，以及巖坡穩(wěn)定性分析等關鍵問題。通過本課程的學習，希望大家能夠掌握巖體力學的基本原理，并能將其應用于實際工程問題的解決中。課程簡介本課程是土木工程、水利工程、礦業(yè)工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。課程內(nèi)容涵蓋巖石的物理力學性質(zhì)、巖體應力狀態(tài)、巖體滲流、巖坡穩(wěn)定性、地下工程以及巖石動力學等多個方面。通過理論學習與案例分析相結合的方式，培養(yǎng)學生分析和解決巖土工程實際問題的能力?；A理論掌握巖體力學的基本概念與原理。實踐應用能夠將理論應用于實際工程問題的解決。分析能力培養(yǎng)分析和解決巖土工程問題的能力。課程目標本課程的目標是使學生系統(tǒng)掌握巖體力學的基本理論和分析方法，了解巖土工程的實踐應用。通過學習，學生應具備以下能力：熟練掌握巖石的物理力學性質(zhì)；能夠分析巖體應力狀態(tài)和滲流規(guī)律；能夠進行巖坡穩(wěn)定性和地下工程的初步設計與分析。1掌握理論系統(tǒng)掌握巖體力學的基本理論和分析方法。2實踐應用了解巖土工程的實踐應用，具備解決實際問題的能力。3設計分析能夠進行巖坡穩(wěn)定性和地下工程的初步設計與分析。巖體力學的研究對象巖體力學主要研究巖石和巖體的力學行為及其在工程中的應用。巖石是組成巖體的基本單元，具有復雜的物理力學性質(zhì)。巖體是由巖石和結構面組成的復雜地質(zhì)體，其力學行為受巖石性質(zhì)、結構面分布和應力狀態(tài)等多種因素的影響。巖體力學旨在揭示這些影響因素之間的相互作用關系，為工程設計和施工提供理論依據(jù)。巖石組成巖體的基本單元，研究其物理力學性質(zhì)。巖體由巖石和結構面組成的復雜地質(zhì)體，研究其整體力學行為。巖體力學的基本內(nèi)容巖體力學的基本內(nèi)容包括：巖石的物理力學性質(zhì)研究、巖體應力狀態(tài)分析、巖體滲流規(guī)律研究、巖坡穩(wěn)定性分析、地下工程設計與分析以及巖石動力學等。這些內(nèi)容相互關聯(lián)，共同構成了巖體力學的完整體系。通過對這些內(nèi)容的深入研究，可以為各種巖土工程提供理論指導和技術支持。巖石性質(zhì)研究巖石的物理力學性質(zhì)。應力分析分析巖體應力狀態(tài)和分布規(guī)律。滲流規(guī)律研究巖體滲流規(guī)律及其影響因素。工程應用應用于巖坡穩(wěn)定性、地下工程等實際問題。巖體力學的發(fā)展簡史巖體力學的發(fā)展經(jīng)歷了從經(jīng)驗到理論、從定性到定量的過程。早期，人們主要依靠經(jīng)驗進行巖土工程設計和施工。隨著科學技術的發(fā)展，人們逐漸認識到巖石和巖體的力學行為具有復雜性，開始運用力學原理進行分析。現(xiàn)代巖體力學則結合數(shù)值模擬和實驗手段，更加注重巖體的整體性和非線性特性。1早期依靠經(jīng)驗進行工程設計和施工。2中期運用力學原理進行分析，注重理論研究。3現(xiàn)代結合數(shù)值模擬和實驗手段，注重巖體的整體性和非線性特性。巖石的物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)是巖體力學研究的基礎。主要包括巖石的密度、孔隙度、含水率、滲透性和波速等。這些性質(zhì)直接影響巖石的力學行為和工程性質(zhì)。了解和掌握這些物理性質(zhì)，對于分析巖體的穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。密度單位體積巖石的質(zhì)量?？紫抖葞r石中孔隙所占的體積百分比。含水率巖石中水的質(zhì)量與巖石質(zhì)量之比。滲透性巖石允許流體通過的能力。波速彈性波在巖石中傳播的速度。巖石的密度巖石的密度是指單位體積巖石的質(zhì)量，是巖石的重要物理性質(zhì)之一。密度的大小直接影響巖石的重量和強度。不同類型的巖石具有不同的密度值。例如，花崗巖的密度通常高于砂巖。在工程應用中，巖石的密度是計算巖體應力和穩(wěn)定性的重要參數(shù)。定義單位體積巖石的質(zhì)量。1影響影響巖石的重量和強度。2差異不同類型巖石具有不同的密度值。3巖石的孔隙度巖石的孔隙度是指巖石中孔隙所占的體積百分比，是衡量巖石致密程度的重要指標?？紫抖鹊拇笮≈苯佑绊憥r石的滲透性、強度和變形特性。高孔隙度的巖石通常具有較低的強度和較高的滲透性。在工程中，孔隙度是評價巖體質(zhì)量的重要參數(shù)。1高滲透性高，強度低。2中滲透性中等，強度中等。3低滲透性低，強度高。巖石的含水率巖石的含水率是指巖石中水的質(zhì)量與巖石質(zhì)量之比，是衡量巖石濕潤程度的重要指標。含水率的大小直接影響巖石的強度、變形和穩(wěn)定性。高含水率的巖石通常具有較低的強度和較高的變形性。在工程中，含水率是評價巖體穩(wěn)定性的重要參數(shù)。1高強度低，變形大。2中強度中等，變形中等。3低強度高，變形小。巖石的滲透性巖石的滲透性是指巖石允許流體通過的能力，是衡量巖石導水性能的重要指標。滲透性的大小直接影響地下水的流動和巖體的穩(wěn)定性。高滲透性的巖石容易發(fā)生滲流破壞。在工程中，滲透性是評價巖體穩(wěn)定性和進行地下水控制的重要參數(shù)。滲透性導水性能穩(wěn)定性高強易滲流破壞低弱不易滲流破壞巖石的波速巖石的波速是指彈性波在巖石中傳播的速度，是反映巖石彈性性質(zhì)的重要指標。波速的大小與巖石的密度、彈性模量和泊松比等因素有關。高波速的巖石通常具有較高的強度和較低的變形性。在工程中，波速是評價巖體質(zhì)量和進行無損檢測的重要參數(shù)。高強度高變形小低強度低變形大巖石的力學性質(zhì)巖石的力學性質(zhì)是巖體力學研究的核心內(nèi)容。主要包括巖石的應力-應變關系、強度、變形模量、泊松比和蠕變特性等。這些性質(zhì)直接影響巖體的穩(wěn)定性和安全性。了解和掌握這些力學性質(zhì)，對于分析巖體的工程行為具有重要意義。1應力-應變關系反映巖石在應力作用下的變形規(guī)律。2強度巖石抵抗破壞的能力。3變形模量反映巖石的剛度。4泊松比反映巖石的橫向變形能力。5蠕變特性反映巖石在長期荷載作用下的變形規(guī)律。巖石的應力-應變關系巖石的應力-應變關系是指巖石在應力作用下的變形規(guī)律，是描述巖石力學行為的基本關系。巖石的應力-應變關系通常表現(xiàn)出非線性特性，受巖石類型、應力狀態(tài)和加載速率等因素的影響。了解和掌握巖石的應力-應變關系，對于分析巖體的變形和破壞具有重要意義。應變應力這是一個簡化的應力-應變關系圖，展示了應力隨應變的變化。實際巖石的應力-應變關系可能更為復雜。巖石的強度巖石的強度是指巖石抵抗破壞的能力，是巖石的重要力學性質(zhì)之一。巖石的強度受巖石類型、應力狀態(tài)、加載速率和含水率等因素的影響。不同類型的巖石具有不同的強度值。例如，花崗巖的強度通常高于砂巖。在工程應用中，巖石的強度是計算巖體穩(wěn)定性的重要參數(shù)。影響因素巖石類型應力狀態(tài)加載速率含水率重要參數(shù)用于計算巖體穩(wěn)定性。巖石的變形模量巖石的變形模量是指巖石抵抗變形的能力，是反映巖石剛度的重要指標。變形模量的大小與巖石的礦物成分、結構和孔隙度等因素有關。高變形模量的巖石通常具有較高的剛度和較低的變形性。在工程中，變形模量是計算巖體變形和穩(wěn)定性的重要參數(shù)。高模量剛度高，變形小。低模量剛度低，變形大。巖石的泊松比巖石的泊松比是指巖石在單向應力作用下，橫向應變與縱向應變之比，是反映巖石橫向變形能力的重要指標。泊松比的大小與巖石的礦物成分、結構和孔隙度等因素有關。在工程中，泊松比是計算巖體變形和穩(wěn)定性的重要參數(shù)。定義橫向應變與縱向應變之比。影響因素礦物成分、結構、孔隙度。應用計算巖體變形和穩(wěn)定性。巖石的蠕變特性巖石的蠕變特性是指巖石在長期荷載作用下，變形隨時間緩慢增長的現(xiàn)象。蠕變特性受巖石類型、應力狀態(tài)、溫度和含水率等因素的影響。了解和掌握巖石的蠕變特性，對于分析巖體的長期穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。1長期荷載變形隨時間緩慢增長。2影響因素巖石類型、應力狀態(tài)、溫度、含水率。3重要性分析巖體的長期穩(wěn)定性和安全性。巖石的流變模型巖石的流變模型是描述巖石蠕變特性的數(shù)學模型，常用的流變模型包括Maxwell模型、Kelvin模型和Burgers模型等。這些模型能夠反映巖石在長期荷載作用下的變形規(guī)律，為巖土工程的長期穩(wěn)定性分析提供理論基礎。選擇合適的流變模型對于準確預測巖體的長期變形至關重要。Maxwell模型描述黏彈性材料的簡單模型。Kelvin模型描述黏彈性材料的另一種簡單模型。Burgers模型結合Maxwell模型和Kelvin模型，更全面地描述黏彈性材料。巖石的破壞準則巖石的破壞準則是指描述巖石發(fā)生破壞的條件和規(guī)律的數(shù)學模型。常用的破壞準則包括莫爾-庫侖準則、格里菲斯準則和Drucker-Prager準則等。這些準則能夠反映巖石在不同應力狀態(tài)下的破壞規(guī)律，為巖土工程的穩(wěn)定性分析提供理論基礎。選擇合適的破壞準則對于準確預測巖體的破壞行為至關重要。莫爾-庫侖準則基于剪切強度的破壞準則。1格里菲斯準則基于裂紋擴展的破壞準則。2Drucker-Prager準則廣義的莫爾-庫侖準則。3莫爾-庫侖準則莫爾-庫侖準則是巖體力學中最常用的破壞準則之一，它基于剪切強度理論，認為巖石的破壞是由剪切應力達到其抗剪強度引起的。該準則用內(nèi)摩擦角和黏聚力兩個參數(shù)來描述巖石的抗剪強度，簡單實用，廣泛應用于巖土工程的穩(wěn)定性分析。然而，莫爾-庫侖準則也存在一定的局限性，例如不能很好地描述巖石的拉伸破壞。參數(shù)描述內(nèi)摩擦角巖石抵抗剪切滑動的能力。黏聚力巖石內(nèi)部顆粒之間的黏結力。格里菲斯準則格里菲斯準則是基于裂紋擴展理論的破壞準則，它認為巖石的破壞是由內(nèi)部微裂紋擴展引起的。該準則能夠較好地描述巖石的拉伸破壞，適用于脆性巖石的破壞分析。然而，格里菲斯準則的計算較為復雜，且需要確定巖石內(nèi)部的裂紋分布，因此在工程應用中受到一定的限制。裂紋擴展巖石破壞的根本原因。脆性巖石更適用格里菲斯準則。巖石的結構面巖石的結構面是指巖體中存在的各種不連續(xù)面，如節(jié)理、裂隙、斷層和層理等。結構面的存在顯著影響巖體的力學行為和穩(wěn)定性。結構面的類型、幾何特征和力學性質(zhì)是巖體力學研究的重要內(nèi)容。在工程應用中，必須充分考慮結構面對巖體穩(wěn)定性的影響。1節(jié)理巖石中常見的微小裂縫。2裂隙巖石中的裂縫。3斷層巖石中發(fā)生明顯位移的裂縫。4層理沉積巖中的層狀結構。結構面的類型結構面的類型多種多樣，按成因可分為原生結構面和次生結構面。原生結構面是在巖石形成過程中產(chǎn)生的，如層理、片理等。次生結構面是在巖石形成后，由于構造運動、風化作用等因素產(chǎn)生的，如節(jié)理、裂隙、斷層等。不同類型的結構面具有不同的幾何特征和力學性質(zhì)，對巖體穩(wěn)定性的影響也不同。原生結構面巖石形成過程中產(chǎn)生，如層理、片理。次生結構面巖石形成后產(chǎn)生，如節(jié)理、裂隙、斷層。結構面的幾何描述結構面的幾何描述是指用一定的參數(shù)來描述結構面的空間位置和形態(tài)特征。常用的幾何參數(shù)包括走向、傾角、間距、長度和粗糙度等。走向和傾角描述結構面的空間位置，間距、長度和粗糙度描述結構面的形態(tài)特征。這些幾何參數(shù)是分析結構面力學性質(zhì)和評價巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)。走向結構面與水平面的交線方向。傾角結構面與水平面的夾角。間距相鄰結構面之間的距離。長度結構面的延伸長度。粗糙度結構面的表面不平整程度。結構面的力學特性結構面的力學特性是指結構面抵抗剪切滑動的能力，是巖體力學研究的重要內(nèi)容。結構面的力學特性受結構面的類型、幾何特征、充填物和應力狀態(tài)等因素的影響。常用的力學參數(shù)包括抗剪強度、摩擦系數(shù)和黏聚力等。了解和掌握結構面的力學特性，對于分析巖體的穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。抗剪強度結構面抵抗剪切滑動的能力。摩擦系數(shù)描述結構面摩擦特性的參數(shù)。黏聚力結構面內(nèi)部顆粒之間的黏結力。結構面的強度準則結構面的強度準則是指描述結構面發(fā)生剪切滑動的條件和規(guī)律的數(shù)學模型。常用的強度準則包括庫侖準則、Barton準則和Jaeger準則等。這些準則能夠反映結構面在不同應力狀態(tài)下的強度特性，為巖土工程的穩(wěn)定性分析提供理論基礎。選擇合適的強度準則對于準確預測巖體的穩(wěn)定性至關重要。庫侖準則基于剪切強度理論的簡單準則。1Barton準則考慮結構面粗糙度的準則。2Jaeger準則考慮結構面尺寸效應的準則。3巖體應力巖體應力是指巖體內(nèi)部存在的應力狀態(tài)，包括初始地應力和附加應力。初始地應力是在巖體形成過程中產(chǎn)生的，是巖體內(nèi)部固有的應力。附加應力是在工程開挖、地震等因素作用下產(chǎn)生的，會改變巖體的應力狀態(tài)。了解和掌握巖體的應力狀態(tài)，對于分析巖體的穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。1附加應力工程擾動引起。2初始地應力巖體自身固有。初始地應力初始地應力是指在未受人類工程活動影響的巖體內(nèi)部存在的天然應力狀態(tài)。初始地應力的大小和方向受地質(zhì)構造、地形地貌和巖石性質(zhì)等因素的影響。準確確定初始地應力是進行巖土工程設計和穩(wěn)定性分析的基礎。常用的初始地應力測量方法包括水壓致裂法、應力解除法和聲發(fā)射法等。測量方法原理水壓致裂法通過壓裂巖石來測量應力。應力解除法通過解除巖石的應力來測量應力。地應力的測量方法地應力的測量是巖體力學中的重要研究內(nèi)容，常用的測量方法包括：水壓致裂法、應力解除法、鉆孔崩落法和聲發(fā)射法等。不同的測量方法適用于不同的地質(zhì)條件和工程需求。選擇合適的測量方法對于準確確定地應力狀態(tài)至關重要。測量結果的可靠性直接影響巖土工程設計和穩(wěn)定性分析的準確性。1水壓致裂適用于深部測量。2應力解除適用于淺部測量。巖體應力狀態(tài)分析巖體應力狀態(tài)分析是指對巖體內(nèi)部的應力分布進行計算和分析，是巖土工程設計和穩(wěn)定性分析的重要環(huán)節(jié)。常用的應力分析方法包括：彈性力學方法、有限元法和離散單元法等。選擇合適的分析方法對于準確預測巖體的應力狀態(tài)至關重要。分析結果的可靠性直接影響巖土工程設計的安全性和經(jīng)濟性。彈性力學理論分析，簡單但有局限。有限元法數(shù)值模擬，適用復雜情況。離散單元法適用于分析不連續(xù)介質(zhì)。巖體滲流巖體滲流是指地下水在巖體內(nèi)部的流動現(xiàn)象，是巖體力學研究的重要內(nèi)容。巖體滲流會影響巖體的強度、穩(wěn)定性和變形特性。了解和掌握巖體滲流規(guī)律，對于分析巖體的穩(wěn)定性和進行地下水控制具有重要意義。常用的滲流分析方法包括：達西定律、滲流基本方程和有限元法等。1影響強度降低巖體強度。2影響穩(wěn)定影響巖體穩(wěn)定性。3影響變形改變巖體變形特性。達西定律達西定律是描述飽和土體和巖石中滲流規(guī)律的基本定律，它指出滲流速度與水力梯度成正比。達西定律是進行滲流分析的基礎，廣泛應用于巖土工程的水力計算。然而，達西定律也存在一定的局限性，例如只適用于層流狀態(tài)，不適用于紊流狀態(tài)。定律描述達西定律滲流速度與水力梯度成正比。巖體滲流的基本方程巖體滲流的基本方程是描述巖體內(nèi)部地下水流動規(guī)律的數(shù)學方程，它基于質(zhì)量守恒定律和達西定律推導而來。基本方程可以用來分析巖體內(nèi)部的滲流場，為巖土工程的水力計算提供理論基礎。常用的基本方程包括連續(xù)性方程和運動方程等。求解這些方程需要借助數(shù)值方法，如有限元法。連續(xù)性方程描述質(zhì)量守恒的方程。運動方程描述滲流速度與水力梯度的關系。巖體滲流的有限元分析有限元法是求解巖體滲流問題常用的數(shù)值方法，它可以將復雜的巖體模型離散成有限個單元，通過求解每個單元的滲流方程，得到整個巖體的滲流場。有限元法適用于各種復雜的地質(zhì)條件和邊界條件，能夠準確預測巖體內(nèi)部的滲流規(guī)律。然而，有限元法也存在一定的局限性，例如需要建立精確的巖體模型，計算量較大。1模型離散將巖體離散成單元。2方程求解求解單元的滲流方程。3滲流場得到整個巖體的滲流場。巖坡穩(wěn)定性分析巖坡穩(wěn)定性分析是指對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性進行評估和分析，是巖土工程設計和施工的重要環(huán)節(jié)。巖坡的穩(wěn)定性受巖石性質(zhì)、結構面分布、地應力狀態(tài)、地下水和地震等因素的影響。常用的巖坡穩(wěn)定性分析方法包括：極限平衡法、數(shù)值模擬方法和經(jīng)驗法等。選擇合適的分析方法對于準確評估巖坡的穩(wěn)定性至關重要。影響因素巖石性質(zhì)、結構面、地應力、地下水、地震。1分析方法極限平衡法、數(shù)值模擬、經(jīng)驗法。2巖坡破壞模式巖坡的破壞模式多種多樣，常見的破壞模式包括：滑坡、崩塌、傾倒和蠕動等。不同類型的巖坡具有不同的破壞模式，破壞模式的選擇受巖石性質(zhì)、結構面分布、地應力狀態(tài)和地下水等因素的影響。了解和掌握巖坡的破壞模式，對于采取有效的防治措施至關重要?；卵鼗瑒用嬲w下滑。崩塌巖體突然垮塌。傾倒巖體繞某一點旋轉傾倒。蠕動巖體緩慢變形。巖坡穩(wěn)定性的計算方法巖坡穩(wěn)定性的計算方法是巖土工程中的重要研究內(nèi)容，常用的計算方法包括：極限平衡法、數(shù)值模擬方法和經(jīng)驗法等。不同的計算方法適用于不同的地質(zhì)條件和工程需求。選擇合適的計算方法對于準確評估巖坡的穩(wěn)定性至關重要。計算結果的可靠性直接影響巖土工程設計的安全性和經(jīng)濟性。極限平衡法基于靜力平衡的簡化方法。數(shù)值模擬法適用于復雜地質(zhì)條件。經(jīng)驗法基于經(jīng)驗的快速評估方法。極限平衡法極限平衡法是巖坡穩(wěn)定性分析中最常用的方法之一，它基于靜力平衡原理，假設滑動體處于極限平衡狀態(tài)，通過計算抗滑力與下滑力之比，得到安全系數(shù)。極限平衡法計算簡單，應用廣泛，但存在一定的局限性，例如不能考慮巖體的變形特性和應力狀態(tài)。方法原理極限平衡法基于靜力平衡，計算安全系數(shù)。數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法是巖坡穩(wěn)定性分析中常用的方法，它可以將復雜的巖體模型離散成有限個單元，通過求解每個單元的力學方程，得到整個巖體的應力、變形和穩(wěn)定狀態(tài)。數(shù)值模擬方法適用于各種復雜的地質(zhì)條件和邊界條件，能夠準確預測巖坡的穩(wěn)定性。常用的數(shù)值模擬軟件包括FLAC、PLAXIS和ABAQUS等。優(yōu)點適用于復雜地質(zhì)條件，能夠準確預測巖坡的穩(wěn)定性。常用軟件FLAC、PLAXIS和ABAQUS等。地下工程地下工程是指在地下空間進行的工程建設活動，包括隧道、地下廠房、地下儲庫和地鐵等。地下工程的設計和施工需要充分考慮巖體的力學性質(zhì)、地應力狀態(tài)和地下水等因素。常用的地下工程支護方法包括噴錨支護、錨桿支護和襯砌支護等。1隧道用于交通運輸。2地下廠房用于工業(yè)生產(chǎn)。3地下儲庫用于儲存物資。4地鐵用于城市交通。地下工程的設計原則地下工程的設計原則是確保地下工程安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟和環(huán)保的基本要求。主要包括：安全可靠性原則、經(jīng)濟合理性原則、環(huán)境保護原則和可持續(xù)發(fā)展原則等。在地下工程設計中，必須綜合考慮這些原則，選擇合適的工程方案和支護方法。1安全可靠確保工程安全穩(wěn)定運行。2經(jīng)濟合理降低工程造價，提高經(jīng)濟效益。3環(huán)境保護減少對環(huán)境的影響。4可持續(xù)發(fā)展考慮工程的長期效益。地下工程的支護方法地下工程的支護方法是指為了保證地下工程的安全穩(wěn)定，采取的一系列技術措施。常用的支護方法包括：噴錨支護、錨桿支護、襯砌支護和聯(lián)合支護等。選擇合適的支護方法需要根據(jù)工程的地質(zhì)條件、開挖方式和支護時機等因素綜合考慮。噴錨支護通過噴射混凝土和安裝錨桿進行支護。錨桿支護通過安裝錨桿加固圍巖。襯砌支護通過澆筑混凝土襯砌進行支護。噴錨支護噴錨支護是一種常用的地下工程支護方法，它通過噴射混凝土和安裝錨桿，對圍巖進行加固和支護。噴射混凝土可以封閉圍巖表面，防止風化和松動；錨桿可以提高圍巖的抗剪強度和整體穩(wěn)定性。噴錨支護具有施工速度快、適應性強和經(jīng)濟效益好等優(yōu)點，廣泛應用于各種地下工程。措施作用噴射混凝土封閉圍巖表面，防止風化松動。安裝錨桿提高圍巖抗剪強度和整體穩(wěn)定性。錨桿支護錨桿支護是一種常用的地下工程支護方法，它通過在圍巖中鉆孔并安裝錨桿，對圍巖進行加固和支護。錨桿可以提高圍巖的抗剪強度和整體穩(wěn)定性，防止圍巖發(fā)生滑移和破壞。錨桿支護具有施工簡單、效果顯著和適用性強等優(yōu)點，廣泛應用于各種地下工程。鉆孔在圍巖中鉆孔。安裝錨桿加固圍巖，提高穩(wěn)定性。襯砌支護襯砌支護是一種傳統(tǒng)的地下工程支護方法，它通過在圍巖內(nèi)部澆筑混凝土襯砌，對圍巖進行加固和支護。襯砌可以承受圍巖的壓力，防止圍巖發(fā)生變形和破壞。襯砌支護具有承載能力強、耐久性好和適用性廣等優(yōu)點，廣泛應用于各種大型地下工程。澆筑混凝土形成襯砌結構。1承受壓力防止圍巖變形破壞。2巖石動力學巖石動力學是研究巖石在動力荷載作用下的力學行為的學科，是巖體力學的重要分支。動力荷載包括爆破荷載、地震荷載和沖擊荷載等。巖石動力學主要研究巖石的動態(tài)強度、動態(tài)變形和動態(tài)破壞等問題，為爆破工程、地震工程和沖擊工程提供理論基礎。荷載類型實例爆破荷載礦山爆破、隧道爆破。地震荷載地震引起的地面震動。巖石動力學基礎巖石動力學基礎包括：動力荷載的特性、巖石的動態(tài)力學性質(zhì)和動態(tài)破壞準則等。動力荷載具有作用時間短、強度高等特點。巖石的動態(tài)力學性質(zhì)與靜態(tài)力學性質(zhì)存在顯著差異，例如動態(tài)強度通常高于靜態(tài)強度。動態(tài)破壞準則描述了巖石在動力荷載作用下的破壞條件和規(guī)律。1荷載特性作用時間短、強度高。2動態(tài)性質(zhì)與靜態(tài)性質(zhì)存在差異。3破壞準則描述動態(tài)破壞條件和規(guī)律。爆破荷載爆破荷載是指爆破過程中產(chǎn)生的沖擊波和氣體壓力對周圍巖體產(chǎn)生的荷載作用。爆破荷載具有作用時間短、強度高和傳播速度快等特點。爆破荷載會對周圍巖體產(chǎn)生破壞和擾動，影響工程的穩(wěn)定性和安全性。研究爆破荷載的傳播規(guī)律和對巖體的作用機制，對于控制爆破效果和減少爆破危害具有重要意義。沖擊波爆破產(chǎn)生的壓力波。氣體壓力爆破產(chǎn)生的氣體膨脹壓力。地震荷載地震荷載是指地震過程中產(chǎn)生的地面震動對建筑物和巖土工程產(chǎn)生的荷載作用。地震荷載具有隨機性強、作用范圍廣和破壞性大等特點。地震荷載會對巖土工程產(chǎn)生破壞和擾動，影響工程的穩(wěn)定性和安全性。研究地震荷載的特性和對巖土工程的作用機制，對于提高工程的抗震能力具有重要意義。大破壞性地震會對巖土工程造成嚴重破壞。廣作用范圍地震的影響范圍廣。強隨機性地震的發(fā)生具有隨機性。巖石動力學的數(shù)值模擬數(shù)值模擬方法是研究巖石在動力荷載作用下力學行為的重要手段，它可以模擬爆破、地震和沖擊等動力過程，得到巖體的動態(tài)應力、變形和破壞狀態(tài)。常用的數(shù)值模擬軟件包括FLAC3D、ABAQUS和LS-DYNA等。數(shù)值模擬結果可以為工程設計和安全評估提供參考依據(jù)。FLAC3D用于模擬巖土材料的動力行為。ABAQUS通用的有限元分析軟件。LS-DYNA用于模擬高速沖擊問題。巖石的本構模型巖石的本構模型是指描述巖石在各種應力狀態(tài)下的力學行為的數(shù)學模型，是巖體力學研究的基礎。常用的本構模型包括彈性模型、彈塑性模型、損傷模型和黏彈性模型等。選擇合適的本構模型對于準確預測巖體的力學行為至關重要。1彈性模型描述線彈性材料的力學行為。2彈塑性模型描述具有彈性和塑性變形的材料。3損傷模型描述材料損傷累積和破壞過程。4黏彈性模型描述具有黏性和彈性變形的材料。彈塑性模型彈塑性模型是一種常用的巖石本構模型，它可以描述巖石在受力過程中的彈性和塑性變形。彈塑性模型認為巖石在達到屈服強度之前表現(xiàn)為彈性行為，在達到屈服強度之后表現(xiàn)為塑性行為。常用的彈塑性模型包括：莫爾-庫侖彈塑性模型、Drucker-Prager彈塑性模型和修正劍橋模型等。模型描述莫爾-庫侖基于莫爾-庫侖準則的彈塑性模型。Drucker-Prager廣義的莫爾-庫侖彈塑性模型。損傷模型損傷模型是一種描述巖石在受力過程中損傷累積和破壞過程的本構模型。損傷模型認為巖石在受力過程中會逐漸產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的累積會導致巖石的強度降低和變形增大，最終發(fā)生破壞。常用的損傷模型包括：連續(xù)損傷力學模型和離散裂紋模型等。損傷模型可以更好地描述巖石的破壞過程。微裂紋損傷