浅析岩体力学的发展趋势

浅析岩体力学的发展趋势

牛建伟

四川成都西南交通大学邮编：611756

摘要:回顾了岩体力学的发展历史以及岩体力学的定义、学科分支、岩体力学的研究内容和研究方法，并对岩体力学发展的概况与动态进行了展望分析。

关键词：岩体力学；概况；动态；展望分析。

Analysesthedevelopmenttrendofrockmechanics

NiuJianWei

Chengduinsichuanprovinceinsouthwestjiaotonguniversityzipcode:611756

Abstract:reviewsthedevelopmenthistoryofrockmechanicsandthedefinitionofrockmechanics,thedisciplinebranch,rockmechanicsandtheresearchcontentandtheresearchmethods,andthedevelopmentsituationoftherockmechanicsanddynamicanalysiswasdiscussed.

Keywords:rockmechanics;Generalsituation;Dynamic;Lookingtoanalysis.

一、岩体力学的概念与分支学科。

岩体力学是力学的一个分支学科，是运用力学原理和方法来研究岩体在各种力场作用下变形和毁坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础和应用性很强的新兴科学。国际上往往把岩体力学称为岩石力学。主要研究经过变形和破坏的岩体在地应力条件改变时产生再变形和再破坏的力学规律的学科。是力学、地质学与工程学之间的一门边缘学科。它不仅与国民经济基础建设、资源可持续利用、环境保护、减灾防灾有密切联系，更具有重要的实用价值，而且也是力学和地质学科相结合的一门基础学科。

岩体力学是工程力学与工程地质学相互渗透的边缘学科。主要研究一定地质环境中的岩石和岩体的强度、变形破坏、破碎等规律，合理利用岩体，避免不利因素，并制定岩体改造方案和技术措施。岩体力学的研究对象是各类各样的岩体，但是服务对象则涉及到许多领域和学科。例如采矿工程、道路工程、国防工程、海洋工程、水利水电工程以及核电站、大型发电厂以及地质地震学、构造地质学和地球物理勘测学都能够应用到岩体力学的理论和方法。

从广义上讲，《岩体力学》包括如下分支：

（1）工程岩体力学——为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。通常所讲的《岩体力学》就是指的《工程岩体力学》。

（2）构造岩体力学——为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。

（3）破碎岩石力学——为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。

岩体力学的发展阶段。

岩体力学的发展可分为两个阶段：连续介质力学阶段和碎裂岩体力学阶段。连续介质力学阶段是岩体力学发展的早期阶段，是把岩体或块体作为一种或一个完整的连续介质材料，运用连续介质力学的理论和方法，特别是借鉴土力学理论和知识，来实际解决在工程施工过程中遇到的岩体力学问题。碎裂岩体力学阶段，是在20世纪50年代末和60年代初，国际上发生了几次大型的岩体变形和失稳酿成重大灾难事故特别是大型水坝工程事故。人们在对这些重大事故研究过程中，逐渐注意到岩体并不是完整一块，而是由节理、解离、裂痕、断裂等切割成的碎裂或者破碎的岩体。使人们在在岩体力学研究中逐渐重视了节理、解离，裂痕、断裂面等力学影响或者作用，提出了不连续性、均质性、不均匀性、各向异性是岩体的重要特征；注意到尺寸效应等现象。在力学分析上出现了块体分析的理论和方法。在现在的施工和研究方向中，连续介质力学理论仍具有主导作用。同时，人们正在注意研究碎裂介质岩体力学分析理论和方法；研究结构力学的理论和方法在岩体力学研究中的应用；研究运用岩体变形观测反分析与岩体改造措施相结合的实用岩体力学问题，不断地深入认识岩体，修改设计，补充岩体改造措施，使岩体工程设计逐步完善，并有了一套应用岩体力学的理论和方法。

岩体力学的研究内容。

岩体力学研究的对象是在各种地质作用下形成的天然岩体。岩体的物理力学性质在很大程度上受形成和改造岩体的各种地质作用过程所控制，往往表现出非均匀、非连续、各向异性和多相性的地质特征。因此，在岩体力学研究中，应将岩体地质特征的研究工作置于相当重要的地位。从工程观点出发，大致可归纳为如下几个方面的内容：

3.1岩块、岩体地质特征的研究。由于岩体和岩块的许多性质，都是在形成的地质历史过程中形成的，所以岩块和岩体地质特征研究是岩体力学分析的基础。主要包括：结构面特征以及对岩体力学性质的影响；岩石的物理组成和结构特征；掩体结构；岩体的工程分类。

3.2岩石的物理、水里和热学性质的研究；岩体中天然应力分布规律及其量测的理论与方法的研究；岩体岩块的基本力学性质的研究；工程岩体的模型，模拟试验及原位检测技术的研究；结构面中力学性质的研究等等。

岩体力学的研究方法。

岩体力学的研究内容决定了岩体力学研究中必须采用的研究方法:岩块力学性质的室内试验、岩体力学性质的原位试验，模型模拟试验以及天然应力量测；数学力学的分析方法；综合分析法；以及工程地质研究法包括：岩矿签订法，水文地质学法，土力学法、构造地质学法。以上几种方法紧密结合并且相互促进，相辅相成，缺一不可。

岩体力学的发展的概况与动态。

在现阶段岩体力学的研究工作的特点是：对岩体及其力学属性的认识不断深入；研究领域与日益扩大，并强调在工程中的实际应用重视岩体中天然应力的研究，和不断引入新理论、新技术、新方法。

在今后一段时期内，岩体力学的前沿研究课题有：岩体流变和长期强度问题，掩体结构与结构面的仿真模拟、力学表述及其力学机理问题，岩体与工程结构的相互作用与稳定性评价，岩体工程计算机辅助设计与图像自动生成处理等等。以上问题有一些已经有一些成果，但是仅限于科学探讨性和定性、半定量的研究，离实际应用还有一定的距离，不能满足人类工程的实际需要。

结语。

随着科学技术的飞速发展，各门学科会以更快的速度向前发展，岩体力学也不例外。同时各门学科协同合作，相互影响，相互参透，让岩体力学不断的吸收新的学科思想、新理论和新方法朝着更加完善更加全面的方向发展。

参考文献：

[1]杨更社,孙钧.中国岩石力学的研究现状及其展望分析[A].西安交通大学学报,2011,(03):05.

[2]刘佑荣，唐辉明.岩体力学.