巖體力學(xué)教學(xué)大綱

巖體力學(xué)教學(xué)大綱課程中文名稱：巖體力學(xué)課程英文名稱：RockMechanics課程編號：K1228學(xué)分：2學(xué)時：32（其中：講課學(xué)時：28實驗學(xué)時：4實踐學(xué)時：0）先修課程：理論力學(xué)Ⅲ、材料力學(xué)Ⅲ、普通地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)適用專業(yè)：地質(zhì)工程課程類別：專業(yè)核心課程/必修使用教材：沈明榮、陳建峰編著，巖體力學(xué)第二版，上海，同濟(jì)大學(xué)出版社，2015年8月第2版開課單位：土木與建筑學(xué)院一、課程性質(zhì)本課程屬于地質(zhì)工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，是介于工程地質(zhì)學(xué)與力學(xué)兩門學(xué)科的交叉學(xué)科，在土木工程、地質(zhì)工程、采礦工程、水利工程、交通工程等領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，可培養(yǎng)學(xué)生解決地質(zhì)工程中與巖體力學(xué)相關(guān)工程問題的能力，為今后繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究和現(xiàn)場工作打好基礎(chǔ)。二、教學(xué)目標(biāo)1.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求2和畢業(yè)要求4；2.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1中的指標(biāo)點1.2、1.3：掌握本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識體系，對地質(zhì)工程核心知識有深刻的認(rèn)識，占該指標(biāo)點達(dá)成度的10%；能夠解決地質(zhì)工程中的地質(zhì)工程問題分析與評價、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與防治、地質(zhì)工程體改良與加固設(shè)計及其他相關(guān)復(fù)雜工程問題，占該指標(biāo)點達(dá)成度的15%。3.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求2中的指標(biāo)點2.2、2.3：能夠分析地質(zhì)工程中的復(fù)雜工程問題，占該指標(biāo)點達(dá)成度的15%；能夠?qū)Φ刭|(zhì)工程中的復(fù)雜工程問題進(jìn)行識別和抽象建模，占該指標(biāo)點達(dá)成度的10%。4.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求4中的指標(biāo)點4.2：能夠獨立對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析、整理及撰寫實驗報告、研究報告或論文，占該指標(biāo)點達(dá)成度的15%。三、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章緒論1.教學(xué)內(nèi)容1.1概述0.5學(xué)時1.2巖體力學(xué)的研究任務(wù)與內(nèi)容0.5學(xué)時1.3巖體力學(xué)的研究方法0.5學(xué)時1.4巖體力學(xué)的其他學(xué)科中的地位0.2學(xué)時1.5巖體力學(xué)的發(fā)展簡史0.3學(xué)時2.重、難點掌握巖體力學(xué)的研究任務(wù)、內(nèi)容、研究方法以及其發(fā)展簡史；掌握學(xué)習(xí)巖體力學(xué)方法。3.考核要點巖石與巖體的區(qū)別聯(lián)系；巖體力學(xué)的力學(xué)特征，巖體力學(xué)的研究任務(wù)及研究方法。4.教學(xué)方法啟發(fā)式、案例式5.作業(yè)安排（1）簡述巖石與巖體的區(qū)別。（2）簡述巖體結(jié)構(gòu)的兩大要素是什么。第二章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)1.教學(xué)內(nèi)容2.1概述0.5學(xué)時2.2巖石的基本物理性質(zhì)1.5學(xué)時2.3巖石的強(qiáng)度特性1學(xué)時2.4巖石的變形特性1學(xué)時2.5巖石的強(qiáng)度理論2學(xué)時2.重、難點巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)；巖石的單軸壓縮變形特性，應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線的工程意義；巖石的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及其實驗室測定方法；巖石在三軸壓縮條件下的力學(xué)特性莫爾強(qiáng)度理論；巖石的流變性。3.考核要點巖石的質(zhì)量指標(biāo)、水理性質(zhì)指標(biāo)、單軸抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、三軸壓縮強(qiáng)度以及各種受力狀態(tài)下的變形特征；巖石的莫爾強(qiáng)度理論；巖石的流變特性（蠕變、松弛）4.教學(xué)方法討論式、案例式5.作業(yè)安排（1）論述普通試驗機(jī)為何不能獲得巖石應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線。（2）論述巖石應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線各階段的特征。（3）有關(guān)巖石的基本物理指標(biāo)布置1道計算題。（4）有關(guān)摩爾庫倫準(zhǔn)則布置1道計算題。（5）有關(guān)孔隙水壓力對巖石穩(wěn)定性的影響布置1道計算題。第三章巖體的動力學(xué)性質(zhì)1.教學(xué)內(nèi)容3.1概述0.5學(xué)時3.2巖體中應(yīng)力波類型及傳播1學(xué)時3.3影響巖體彈性波速度的因素0.5學(xué)時2.重、難點掌握巖體中應(yīng)力波的類型及特征；理解波動方程；掌握影響巖體彈性波速度的因素；理解用彈性波速度確定地下工程圍巖松動圈（塑性圈）范圍的原理。3.考核要點巖體中應(yīng)力波的類型及特征；影響巖體彈性波速度的因素；用彈性波速度確定地下工程圍巖松動圈（塑性圈）范圍的原理。4.教學(xué)方法討論式、案例式5.作業(yè)安排（1）簡述利用彈性波波速判斷巖體完整性的原理。（2）有關(guān)利用彈性波波速判斷巖體完整性的方法布置1道計算題。第四章巖體的基本力學(xué)性質(zhì)1.教學(xué)內(nèi)容4.1概述0.5學(xué)時4.2巖體結(jié)構(gòu)面的分析1學(xué)時4.3結(jié)構(gòu)面的變形特性1學(xué)時4.4結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特性1.5學(xué)時4.5結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)1.5學(xué)時4.6碎塊巖體的破壞0.5學(xué)時4.7巖體的應(yīng)力-應(yīng)變分析1學(xué)時4.8巖體力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場測試1學(xué)時2.重、難點掌握描述結(jié)構(gòu)面的方法，結(jié)構(gòu)面在正應(yīng)力、剪應(yīng)力作用下的變形特性；理解常用的評價規(guī)則、不規(guī)則齒形結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度理論，能正確地運(yùn)用這些強(qiáng)度理論，評價具有結(jié)構(gòu)面的巖體強(qiáng)度，以及由于結(jié)構(gòu)面的存在對巖體強(qiáng)度的影響。理解巖體力學(xué)現(xiàn)場測試方法。3.考核要點描述巖體結(jié)構(gòu)面特征的基本參數(shù)；結(jié)構(gòu)面的變形特征；結(jié)構(gòu)的剪切強(qiáng)度（面摩擦效應(yīng)、楔摩擦效應(yīng)）；結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)；巖體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；巖體力學(xué)性能的現(xiàn)場測試原理及方法。4.教學(xué)方法討論式、案例式5.作業(yè)安排（1）簡述結(jié)構(gòu)面定量描述的具體參數(shù)內(nèi)容。（2）有關(guān)利用巴頓公式估算結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度布置1道計算題。（3）有關(guān)正斷層、逆斷層發(fā)生滑移的判別標(biāo)準(zhǔn)各布置1道計算題。第五章工程巖體分類1.教學(xué)內(nèi)容5.1概述0.5學(xué)時5.2工程巖體分類的目的與原則1學(xué)時5.3工程巖體代表性分類簡介1學(xué)時5.4我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）1.5學(xué)時2.重、難點掌握工程巖體分類的基本原則；掌握常用工程巖體分類方法；理解工程巖體的分類標(biāo)準(zhǔn)。3.考核要點工程巖體分類的基本原則；工程巖體分級——巖體基本質(zhì)量指標(biāo)的確定、修正后的基本質(zhì)量指標(biāo)，工程巖體分級在工程中的應(yīng)用。4.教學(xué)方法討論式、案例式5.作業(yè)安排（1）簡述我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)及基本思路。（2）結(jié)合工程實例，依據(jù)我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)對工程圍巖進(jìn)行分級（布置1道計算題）。第六章巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)6學(xué)時1.教學(xué)內(nèi)容6.1概述0.5學(xué)時6.2巖體初始應(yīng)力場及其影響因素1學(xué)時6.3巖體始應(yīng)力場的分布規(guī)律0.5學(xué)時6.4巖體初始應(yīng)力的量測方法3學(xué)時6.5高地應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題1學(xué)時2.重、難點理解產(chǎn)生初始應(yīng)力的主要原因、初始應(yīng)力狀態(tài)的測定方法；掌握高應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題；掌握初始應(yīng)力的計算方法；理解初始應(yīng)力的基本分布規(guī)律。3.考核要點巖體初始應(yīng)力場（包括自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場）的分布規(guī)律；測定巖體初始應(yīng)力的基本原理；高應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題，巖爆的發(fā)生機(jī)理及預(yù)防措施。4.教學(xué)方法討論式、案例式5.作業(yè)安排（1）簡述巖爆發(fā)生的機(jī)理及利用巖石全應(yīng)力應(yīng)變曲線預(yù)測巖爆的方法。（2）簡述僅考慮自重因素下地表剝蝕對深部巖體側(cè)壓力系數(shù)的影響及原因。實驗操作環(huán)節(jié)1.實驗性質(zhì)、目的與任務(wù)巖體力學(xué)課程是理論性和實踐性較強(qiáng)的一門學(xué)科。通過實驗操作，使學(xué)生可進(jìn)一步掌握和理解課堂所學(xué)的理論知識，掌握實驗基本技能，有利于理論聯(lián)系實際，鍛煉學(xué)生的實際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生分析能力和解決實際問題的能力更好地為工程建設(shè)服務(wù)。要求學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書中所介紹的方法完成各項實驗內(nèi)容，客觀認(rèn)真地將實驗數(shù)據(jù)填入實驗報告，對不合理的實驗數(shù)據(jù)需重測或補(bǔ)測。實驗教學(xué)內(nèi)容為基本實驗，主要側(cè)重儀器設(shè)備的介紹和學(xué)習(xí)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的物理力學(xué)性能實驗。2.教學(xué)目標(biāo)學(xué)會若干主要巖石試驗的基本原理、熟悉操作方法和實驗規(guī)范；通過預(yù)習(xí)，提高學(xué)生實驗過程中的觀察能力和分析實驗結(jié)果的能力；通過分組試驗，加強(qiáng)學(xué)生間的合作精神與協(xié)調(diào)能力。要求學(xué)生在每次實驗前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，實驗過程中認(rèn)真完成實驗步驟，填寫和整理實驗數(shù)據(jù)，獨立分析實驗結(jié)果，編制實驗報告。指導(dǎo)老師主要對儀器設(shè)備的使用進(jìn)行說明，對基本操作方法進(jìn)行示范，對結(jié)果有問題的學(xué)生，組織其分析問題產(chǎn)生的原因。3.實驗項目內(nèi)容及學(xué)時安排序號實驗項目學(xué)時實驗性質(zhì)備注驗證設(shè)計綜合必做選做1巖石基本物理性質(zhì)指標(biāo)測定：（1）測定巖石天然密度、飽和密度、干密度、顆粒密度；（2）測定巖石含水率與吸水率；（3）測定巖石的滲透性；（4）測定巖石耐崩解系數(shù)。2√√2巖石強(qiáng)度特性測定：（1）測定巖石單軸抗壓強(qiáng)度2√√四、學(xué)時分配及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐章節(jié)教學(xué)內(nèi)容支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點學(xué)時分配講課實驗實踐第一章巖體力學(xué)概述、研究任務(wù)、研究內(nèi)容與方法、發(fā)展歷程。1.2、1.3200第二章巖石基本物理性質(zhì)、強(qiáng)度特性、變形特性；巖石強(qiáng)度理論。1.2、1.3640第三章巖體中應(yīng)力波類型及傳播；影響巖體彈性波速的因素。2.2、2.3200第四章巖體結(jié)構(gòu)面分析；結(jié)構(gòu)面的變形特性、剪切強(qiáng)度特性、力學(xué)效應(yīng)；碎塊巖體的破壞；巖體的應(yīng)力-應(yīng)變分析；巖體力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場測試。2.2、2.3800第五章工程巖體分類的目的與原則；工程巖體代表性分類簡介；我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)。4.2400第六章巖體初始應(yīng)力場及其影響因素；巖體初始應(yīng)力場的分布規(guī)律及量測方法；高地應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題。4.2600合計2840五、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：考核方式包括平時考勤、作業(yè)情況考查、實驗操作考核和期末考試；期末考試采用閉卷筆試。2.課程成績評定標(biāo)準(zhǔn)：課程成績=考勤評分+作業(yè)評分+實驗操作評分+期末考試成績。其中平時考勤總分10分，作業(yè)評分總分10分，實驗操作評分總分10分，期末考試成績=卷面成績（滿分100分）×70%?？己诵问椒种悼己思?xì)則1.平時考勤10平時隨機(jī)集中點名考勤以及課堂上的點名提問等情況。2.作業(yè)評分10課后完成10-20個習(xí)題，考查每節(jié)課知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度。3.實驗操作評分10完成巖石物理、力學(xué)實驗操作環(huán)節(jié)，考核實驗報告編寫情況。3.