巖石力學(xué)教學(xué)大綱

巖石力學(xué)教學(xué)大綱課程中文名稱：巖石力學(xué)課程英文名稱：RockMechanics課程編號(hào):K1119學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32（其中：講課學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4*實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）先修課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程適用專業(yè)：土木工程課程類別：專業(yè)核心課程/必修使用教材：《巖體力學(xué)第二版》，沈明榮，陳建峰編著，同濟(jì)大學(xué)出版社，2015年8月，第2版,2021年3月第7次印刷開課單位：土木與建筑學(xué)院一、課程性質(zhì)《巖石力學(xué)》是土木工程專業(yè)巖土與地下工程方向的一門專業(yè)核心課程，是從事巖土工程、地下工程的專業(yè)課程。該課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的巖石力學(xué)、巖體力學(xué)的基本概念、基本原理、工程應(yīng)用、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力等方面具有重要意義。二、課程目標(biāo)課程總體目標(biāo)：通過本課程的講授，使學(xué)生掌握有關(guān)巖石、巖體的基本概念、性質(zhì)指標(biāo)及其測(cè)定原理和方法；了解巖石的動(dòng)力學(xué)特性，熟練掌握巖石的有關(guān)強(qiáng)度理論、體分類的基本方法；掌握巖體初始應(yīng)力狀態(tài)及其規(guī)律，了解初始應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)定方法;了解巖體力學(xué)在洞室工程的應(yīng)用，熟練掌握地下洞室應(yīng)力分布特征，并能應(yīng)用相關(guān)理論計(jì)算圍巖壓力；培養(yǎng)學(xué)生解決巖體力學(xué)問題的能力，為今后繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究和工作打好基礎(chǔ)。課程目標(biāo)1：掌握巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)；掌握巖體變形特征及力學(xué)效應(yīng)；能分析巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)；能分析地下洞室開挖引起的圍巖應(yīng)力重分布，運(yùn)用彈塑性力學(xué)理論建立力學(xué)模型，計(jì)算圍巖壓，并評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定性。能夠解決土木工程中地下洞室、巖基工程與巖石力學(xué)相關(guān)的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)校核、結(jié)構(gòu)加固及其他相關(guān)復(fù)雜工程問題課程目標(biāo)2：了解巖體力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史，掌握巖體力學(xué)的研究方法，掌握巖體力學(xué)在地下洞室中的應(yīng)用。熟悉巖石力學(xué)相關(guān)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，關(guān)注行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展，能夠在職業(yè)規(guī)劃中不斷開拓進(jìn)取，具備強(qiáng)烈的終身學(xué)習(xí)意識(shí)和自學(xué)能力。課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)權(quán)重11.工程知識(shí)：掌握本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)體系，對(duì)土木工程核心知識(shí)有深刻的認(rèn)識(shí)，能夠解決土木工程中的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)校核、結(jié)構(gòu)加固及其他相關(guān)復(fù)雜工程問題。1-3：能夠解決土木工程中邊坡工程、巖基工程與巖石力學(xué)相關(guān)的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)校核、結(jié)構(gòu)加固及其他相關(guān)復(fù)雜工程問題。0.15212.終身學(xué)習(xí)：畢業(yè)生在完成本科學(xué)習(xí)之后，能具有自我學(xué)習(xí)的能力，并在未來職業(yè)發(fā)展中繼續(xù)保持自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。12-2：熟悉巖石力學(xué)相關(guān)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，關(guān)注行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展，能夠在職業(yè)規(guī)劃中不斷開拓進(jìn)取，具備強(qiáng)烈的終身學(xué)習(xí)意識(shí)和自學(xué)能力。0.15三、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章緒論.教學(xué)內(nèi)容概述巖體力學(xué)的研究任務(wù)與內(nèi)容13巖體力學(xué)的研究方法巖體力學(xué)的其他學(xué)科中的地位巖體力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史.重、難點(diǎn)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(jiǎn)史；巖體力學(xué)學(xué)習(xí)方法。.考核要點(diǎn)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。.教學(xué)方法多媒體、啟發(fā)式、案例式.作業(yè)安排與本章重、難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思考題。第二章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì).教學(xué)內(nèi)容.1概述.2巖石的基本物理性質(zhì).3巖石的強(qiáng)度特性4巖石的變形特性5巖石的強(qiáng)度理論.重、難點(diǎn)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)力一應(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(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法；巖石在三軸壓縮條件卜的力學(xué)特性莫爾強(qiáng)度理論；巖石的流變性。.考核要點(diǎn)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）.教學(xué)方法多媒體、討論式、案例式.作業(yè)安排與本章知識(shí)點(diǎn)中重、難點(diǎn)相關(guān)的思考題、計(jì)算題。第三章巖體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì).教學(xué)內(nèi)容.1概述.2巖體中應(yīng)力波類型及傳播.3影響巖體彈性波速度的因素.重、難點(diǎn)巖體中應(yīng)力波的類型及特征；理解波動(dòng)方程；影響巖體彈性波速度的因素；彈性波速度確定地下工程圍巖松動(dòng)圈（塑性圈）范圍的原理。.考核要點(diǎn)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(dòng)圈（塑性圈）范圍的原理。.教學(xué)方法多媒體、討論式、案例式.作業(yè)安排與本章重、難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思考題、計(jì)算題。第四章巖體的基本力學(xué)性質(zhì).教學(xué)內(nèi)容概述巖體結(jié)構(gòu)面的分析結(jié)構(gòu)面的變形特性結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特性結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)巖體的應(yīng)力-應(yīng)變分析巖體力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試.重、難點(diǎn)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；常用的評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(duì)巖體強(qiáng)度的影響。理解巖體力學(xué)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。.考核要點(diǎn)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(chǎng)測(cè)試原理及方法。.教學(xué)方法多媒體、討論式、案例式.作業(yè)安排與本章重、難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思考題、計(jì)算題。第五章工程巖體分類.教學(xué)內(nèi)容概述工程巖體分類的目的與原則工程巖體代表性分類簡(jiǎn)介我國工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50218-2014).重、難點(diǎn)工程巖體分類的基本原則：掌握常用工程巖體分類方法；工程巖體的分類標(biāo)準(zhǔn)。.考核要點(diǎn)工程巖體分類的基本原則；工程巖體分級(jí)一一巖體基本質(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(jí)在工程中的應(yīng)用。.教學(xué)方法多媒體、討論式、案例式.作業(yè)安排與本章重、難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思考題；結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)工程圍巖進(jìn)行分級(jí)（計(jì)算題）。第六章巖體的初始應(yīng)力狀態(tài).教學(xué)內(nèi)容.1概述.2巖體初始應(yīng)力場(chǎng)及其影響因素.3巖體始應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律.4巖體初始應(yīng)力的量測(cè)方法.5高地應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題.重、難點(diǎn)初始應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因、初始應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)定方法；高應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題；初始應(yīng)力的計(jì)算方法；理解初始應(yīng)力的基本分布規(guī)律。.考核要點(diǎn)巖體初始應(yīng)力場(chǎng)（包括自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)）的分布規(guī)律；測(cè)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。.教學(xué)方法多媒體、討論式、案例式.作業(yè)安排與本章知識(shí)點(diǎn)中重、難點(diǎn)相關(guān)的思考題、計(jì)算題。第七章巖體力學(xué)在洞室工程的應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容概述深埋圓形洞室彈性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)埋圓形洞室彈塑性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)節(jié)理巖體中深埋圓形洞室的剪裂區(qū)及應(yīng)力計(jì)算圍巖壓力圍巖的松動(dòng)壓力計(jì)算圍巖的塑性形變壓力計(jì)算新奧法簡(jiǎn)介、難點(diǎn)地下洞室開挖引起的圍巖應(yīng)力重分布；理解深埋圓形碉室彈性分布、彈塑性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；節(jié)理巖體中深埋圓形洞室的剪裂區(qū)及應(yīng)力計(jì)算；圍巖壓力分類、圍巖壓力計(jì)算及其影響因素；新奧法隧道施工法。要點(diǎn)圍巖的二次應(yīng)力狀態(tài)；深埋圓形嗣室彈性、彈塑性二次應(yīng)力狀態(tài)一一應(yīng)力計(jì)算及分布規(guī)律；節(jié)理巖體中深埋圓形洞室的剪裂區(qū)及應(yīng)力計(jì)算；圍巖壓力（巖柱法、太沙基理論、普氏理論）計(jì)算；新奧法隧道支護(hù)的設(shè)計(jì)原理和施工要點(diǎn)。方法多媒體、引導(dǎo)式、案例式安排與本章知識(shí)點(diǎn)中重、難點(diǎn)相關(guān)的思考題、計(jì)算題。實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié).實(shí)驗(yàn)性質(zhì)、FI的與任務(wù)巖體力學(xué)課程是理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的一門學(xué)科。通過實(shí)驗(yàn)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(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)基本技能，有利于理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生分析能力和解決實(shí)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中所介紹的方法完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，客觀認(rèn)真地將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)不合理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需重測(cè)或補(bǔ)測(cè)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為基本實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)。.課程目標(biāo)學(xué)會(huì)若干主要巖石試驗(yàn)的基本原理、熟悉操作方法和實(shí)驗(yàn)規(guī)范；通過預(yù)習(xí)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的觀察能力和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；通過分組試驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)步驟，填寫和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，編制實(shí)驗(yàn)報(bào)告。指導(dǎo)老師主要對(duì)儀器設(shè)備的使用進(jìn)行說明，對(duì)基本操作方法進(jìn)行示范，對(duì)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及學(xué)時(shí)安排

序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)備注驗(yàn)證設(shè)計(jì)綜合必做選做1巖石基本物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)定：（1）測(cè)定巖石天然密度、飽和密度、干密度、顆粒密度,（2）測(cè)定巖石含水率與吸水率；（3）測(cè)定巖石的滲透性；（4）測(cè)定巖石耐崩解系數(shù)。3VV2巖石強(qiáng)度特性測(cè)定：測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度（點(diǎn)荷載法）：1VV四、學(xué)時(shí)分配及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐章節(jié)教學(xué)內(nèi)容支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)分配講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐第一章巖石力學(xué)概述、研究任務(wù)、研究?jī)?nèi)容與方法、發(fā)展歷程。2200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。1640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。1200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)；巖體的應(yīng)力-應(yīng)變分析；巖體力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。1、2800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(jiǎn)介：我國工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。1、2400第六章巖體初始應(yīng)力場(chǎng)及其影響因素：巖體初始應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律及量測(cè)方法：高地應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題。1、2400第七章深埋圓形洞室彈性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；深埋圓形洞室彈塑性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；節(jié)理巖體中深埋圓形洞室的剪裂區(qū)及應(yīng)力計(jì)算；圍巖壓力；圍巖的松動(dòng)壓力計(jì)算；圍巖的塑性形變壓力計(jì)算；隧道施工新奧法。2600合計(jì)324*五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1、課程考核方式考核方式包括平時(shí)考勤、作業(yè)情況考查、實(shí)驗(yàn)操作考核和期末考試；期末考試采用閉卷筆試。2、課程成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)課程成績(jī)=考勤評(píng)分+作業(yè)評(píng)分+實(shí)驗(yàn)操作評(píng)分+期末考試成績(jī)。其中平時(shí)考勤總分5分，作業(yè)評(píng)分總分15分，實(shí)驗(yàn)操作評(píng)分總分10分，期末考試成績(jī)=卷面成績(jī)（滿分100分）x70%?？己谁h(huán)節(jié)課程成績(jī)構(gòu)成及比例考核細(xì)則對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.平時(shí)考勤100分,占5%平時(shí)隨機(jī)集中點(diǎn)名考勤以及課堂上的點(diǎn)名提問情況。12.作業(yè)情況100分,占15%課后完成1520個(gè)習(xí)題，考查和加深學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度。1、23.實(shí)驗(yàn)操作100分，占10%完成巖石物理、力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，考核實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫情況。14.期末考試