岩石力學(2021年高等教育出版社出版的圖書)

《岩石力學》是由吳順川主編，高等教育出版社於2021年9月18日出版的高等學校新體系土木工程系列教材。該書可作為各類岩石工程領域相關專業本科生教材，其擴展學習內容可作為研究生教材使用，亦可作為相關專業的高等學校教師、科研院所及工程設計與施工單位技術人員的參考用書。

該教材共14章，系統介紹了岩石力學與岩石工程的基本理論、試驗方法、技術套用等知識。第1章緒論部分敘述了岩石力學的過去、現在和未來；第2~7章為岩石力學的基礎知識內容，包括岩石工程地質環境、岩石物理力學性質、結構面與岩體力學性質、工程岩體分級、岩石強度理論與本構關係；第8~11章為岩石工程套用方面的內容，包括岩石地下工程、深部岩石工程、岩石地基工程和岩石邊坡工程；第12~14章為擴展學習內容，包括岩石動力學、岩石工程流固耦合及岩石力學數值分析方法。

基本介紹

• 書名：岩石力學
• 作者：吳順川主編，李利平、張曉平副主編
• 類別：高等學校新體系土木工程系列教材
• 出版社：高等教育出版社
• 出版時間：2021年9月18日
• 頁數：448 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787040565959
• 字數：570千字
• CIP核字號：2021154069

成書過程

岩石力學是採礦、土木、水利、石油、交通、地質等工程領域的必修專業基礎課，該教材基於理論、實驗、實踐三者並重的理念，結合中國國家現行（截至2021年）相關標準及新理論、新技術、新裝備的新進展編寫而成。

該教材由吳順川任主編，李利平、張曉平任副主編，全書由吳順川統稿。具體編寫分工為：第1~4章、第6章、第11章——吳順川（昆明理工大學），第5章——李利平（山東大學），第7章——徐濤（東北大學），第8章——申林方（昆明理工大學），第9章——張曉平（武漢大學），第10章——劉洋（北京科技大學），第12章——宮鳳強（東南大學，12.1~12.3）、范立峰（北京工業大學，12.4）、李地元（中南大學，12.5），第13章——周宗青（山東大學，13.1~13.3）、李利平（13.4~13.6），第14章——吳志軍（武漢大學，14.1~14.3、14.5~14.8）、張曉平（14.4）。此外，以下人員參與了部分小節的編寫工作：張成良（昆明理工大學，2.4，3.1）、李克鋼（昆明理工大學，2.5）、張詩淮（蘇黎世聯邦理工學院，6.11，6.12）、傅少君（武漢大學，10.5）、唐旭海（武漢大學，13.6）。余詩剛、冀胤霖、李遠、黃正均、張希巍、寧宇、王成虎、韓增強、王雷、馮春、湯華、北京盛科瑞儀器有限公司等提供了數字資源或參與了數字資源的撰寫、編輯工作。國際岩石力學與岩石工程學會（ISRM）、韓國首爾國立大學Seokwon Jeon教授團隊、西班牙維戈大學Leandro Alejano教授團隊提供了部分岩石室內試驗視頻的使用許可。

該教材的編審過程中，得到了中國岩石力學與工程學會的支持與幫助，46位專家學者分別對該教材各章節進行了審閱，提出了意見和建議，具體審閱專家包括：何滿潮、馮夏庭、佘詩剛、王渭明、方祖烈、伍法權、姜清輝、劉洋、余賢斌、朱萬成、李建春、陳益峰、張廣清、王金安、周輝、汪波、陳紹傑、楊天鴻、李邵軍、喻勇、楊聖奇、姚強嶺、邱明兵、王成虎、趙興東、曹文貴、張強勇、王國進、寧宇、傅少君、岳中文、鄭宏、冀胤霖、石露、沈佳軼、趙增輝、楊同、李遠、嚴瓊、張詩淮、張志增、黃正均、李勇、張波、丁祖德、朱傑兵。青年教師程海勇、王超、張小強、耿曉傑、夏志遠，博士生常新科、張朝俊、儲超群、張光、王涵、王佳信、張敏、陳龍、吳金、姜日華、郭沛、馬駿、張化進、衡振、張旗、冀佩琦、王美霞、范宏運、孫昊、浦仕江，碩士生王燾、孫俊龍、張中信、熊曉勃、趙志強、朱加琦、劉津、張振虎、賀鵬彬、李玉傑、王猛、孫貝貝、何國志、李博文、李浚弘、牛永輝、胡中亮、李祥慶、王銳、傅鑫、朱強、賈文松、劉興雷、黃世貴等，為該教材的資料收集、編排、繪圖及校核工作等付出了時間和精力。

在該教材的編寫和出版過程中，參閱了相關的中國國內外文獻，昆明理工大學、山東大學和武漢大學給予了學科建設經費資助。

2021年9月18日，《岩石力學》由高等教育出版社出版發行。

內容簡介

該書包括14章內容：第1章概要介紹了岩石力學學科發展簡史、岩石力學的主要研究內容與研究方法、岩石工程與學科發展等；第2章簡要介紹了岩石工程的特殊性以及影響岩體性質的地質要素，重點講解了地應力及其分布規律；第3章較詳細地敘述了岩石的物理力學性質及其影響因素；第4章重點介紹了結構面的自然特徵與力學性質、岩體強度與變形特性；第5章總結了中國國內外較為廣泛套用的工程岩體分級方法；第6章和第7章分別介紹了岩石強度理論與本構關係；第8章較詳細地講解了岩石地下工程的理論分析方法、設計原理與施工技術；第9章重點介紹了深部高應力條件下的硬岩岩爆、軟岩大變形等災害的分析方法與防控措施；第10章和第11章分別介紹了岩石地基工程、邊坡工程的特點、穩定性分析方法等；第12章主要講解動力荷載作用下岩石物理力學特性、岩體工程中的應力波理論及其工程套用等；第13章介紹了流固耦合作用下的滲流規律、耦合機制及套用方向等內容；第14章結合工程案例介紹了岩石力學領域常用的數值分析方法及其主要特點。

教材目錄

前輔文 1緒論 1.1岩石力學學科發展簡史 1.1.1學科起源 1.1.2發展階段 1.2岩石力學研究內容與關鍵問題 1.2.1岩石的複雜性 1.2.2岩石力學的研究內容 1.2.3岩石力學的核心問題 1.2.4工程中的岩石力學問題 1.3岩石力學主要研究方法 1.4岩石工程與學科發展 1.4.1工程實踐促進學科發展 1.4.2我國岩石工程的複雜性 1.4.3我國岩石工程面臨的挑戰 1.4.4岩石力學學科發展趨勢 1.5本書主要內容 習題與思考題 2岩石工程地質環境 2.1岩石工程的特殊性 2.2影響岩體性質的地質要素 2.2.1完整岩塊 2.2.2結構面 2.2.3地應力 2.2.4孔隙流體 2.2.5溫度 2.3岩石的礦物成分與地質成因 2.3.1岩石的礦物成分與結構構造 2.3.2岩石的地質成因 *2.3.3三大類岩石的野外鑑別 2.4結構面成因與分類 2.4.1結構面地質成因 2.4.2結構面力學成因 2.4.3結構面分級與岩體結構類型 2.5地應力及其分布規律 2.5.1地應力的基本構成 2.5.2影響地應力場的因素 2.5.3淺部地應力分布的一般規律 2.5.4地應力測量方法簡介 2.5.5初始應力場的估算原則 習題與思考題 3岩石物理力學性質 3.1岩石物理性質 3.1.1岩石密度與比重 3.1.2岩石的孔隙性 3.1.3岩石的水理性 *3.1.4岩石的熱學特性 3.2岩石強度特性 3.2.1岩石單軸抗壓強度 3.2.2岩石點荷載強度 3.2.3岩石三軸抗壓強度 3.2.4岩石抗拉強度 3.2.5岩石抗剪強度 3.3岩石變形特性 3.3.1岩石變形指標及其確定 3.3.2單軸壓縮條件下的變形特徵 3.3.3循環荷載作用下的變形特徵 3.3.4三軸壓縮條件下的變形特徵 3.3.5岩石的擴容 3.4岩石的流變 3.5影響岩石力學性質的因素 3.5.1礦物成分的影響 3.5.2岩石結構構造的影響 3.5.3水的影響 3.5.4溫度的影響 3.5.5風化程度的影響 3.5.6圍壓與載入速率的影響 習題與思考題 4結構面與岩體力學性質 4.1結構面自然特徵與參數採集 4.1.1結構面的自然特徵 4.1.2結構面的參數採集 4.2結構面力學性質 4.2.1結構面法向變形 4.2.2結構面切向變形 4.2.3結構面抗剪強度 4.2.4結構面剪下特性影響因素 4.3岩體強度特性 4.3.1岩體強度經驗關係估算 4.3.2岩體強度理論分析 4.3.3岩體強度數值分析 4.3.4岩體強度原位測試 4.4岩體變形特性 4.4.1岩體變形曲線及特徵 4.4.2岩體變形參數經驗估算 4.4.3岩體變形參數原位測試 4.5岩體水力學性質 4.5.1滲流對岩體物理力學性質的影響 4.5.2岩體滲透係數測試 習題與思考題 5工程岩體分級 5.1岩體地質力學分級（RMR） 5.2礦山岩體分級（MRMR） 5.3巴頓岩體質量分級（Q） 5.3.1Q分級系統 5.3.2Q值與地下工程支護措施 5.3.3Q系統在邊坡工程中的套用 5.4地質強度指標（GSI） 5.5邊坡工程岩體質量評價 5.5.1邊坡工程岩體分級（SMR） 5.5.2中國邊坡工程岩體分級（CSMR） 5.6工程岩體分級系統的關聯 5.7工程岩體分級方法的發展趨勢 習題與思考題 6岩石強度理論 6.1岩土介質與理想材料的差異 6.2岩石強度理論發展歷程 6.2.1經典岩石強度理論 6.2.2經驗岩石強度理論 6.3基本概念 6.3.1應力不變數 6.3.2應變不變數 6.3.3主應力空間與偏平面 6.3.4屈服與破壞 6.4屈瑞斯卡準則 6.5米賽斯準則 6.6莫爾-庫侖強度準則 6.6.1庫侖準則 6.6.2莫爾強度理論 6.7德魯克-普拉格準則 6.8松崗元-中井照夫準則 6.9格里菲斯理論 6.10統一強度理論 *6.11摩擦材料廣義非線性強度準則 6.12三維霍克-布朗強度準則 6.12.1雙參數偏平面函式 6.12.2修正三維霍克-布朗強度準則 習題與思考題 7岩石本構關係 7.1平衡方程和幾何方程 7.1.1平衡方程 7.1.2幾何方程 7.1.3邊界條件 7.2岩石彈性本構關係 7.2.1各向同性線彈性本構關係 7.2.2各向異性線彈性本構關係 7.2.3各向同性非線彈性本構關係 7.3岩石塑性本構關係 7.3.1屈服條件 7.3.2加卸載準則與硬化規律 7.3.3全量型本構關係 7.3.4增量型本構關係 7.3.5塑性勢及流動法則 *7.3.6結構面的彈塑性本構關係 7.4岩石流變本構關係 7.4.1基本元件的力學模型及本構方程 7.4.2組合元件的力學模型及本構方程 7.4.3流變力學模型識別 7.4.4岩石長期強度 習題與思考題 8岩石地下工程 8.1圍岩二次應力狀態分析 8.1.1圍岩二次應力狀態的彈性分布 8.1.2圍岩二次應力狀態的彈塑性分布

8.1.3地下工程圍岩穩定性判別 8.2圍岩壓力計算 8.2.1圍岩壓力的分類 8.2.2塑性形變壓力 8.2.3鬆動壓力 *8.2.4豎井圍岩壓力計算 8.3地下結構設計方法 8.3.1結構力學方法 8.3.2收斂-約束法 8.4地下工程施工理念與方法 8.4.1新奧法 8.4.2新意法 8.4.3挪威法 8.5地下硐室主要支護與加固技術 8.5.1錨桿（錨索） 8.5.2噴射混凝土 8.5.3拱架 8.5.4現澆混凝土 8.5.5超前支護 習題與思考題 9深部岩石工程 9.1岩體開挖力學回響與影響要素 9.2深部岩體工程的賦存環境與力學特性 9.2.1深部“三高”環境 9.2.2深部岩體力學特性 9.3高地應力硬岩岩爆 9.3.1岩爆的定義及分類 9.3.2板裂破壞強度準則及劇烈程度判定 9.3.3岩爆傾向性分析與岩爆等級劃分 9.3.4岩爆現場監測預警 9.3.5岩爆控制技術 9.4高地應力軟岩大變形 9.4.1軟岩的定義 9.4.2高地應力條件下軟岩大變形等級劃分 9.4.3高地應力條件下軟岩大變形控制方法 9.4.4大變形特殊支護結構及讓壓支護體系 9.5高地溫與岩體力學性質 9.5.1高溫對岩石物理力學性質的影響 9.5.2高地溫對岩體工程的影響及應對措施 習題與思考題 10岩石地基工程 10.1岩石地基與基礎結構形式 10.1.1岩石地基 10.1.2基礎結構形式 10.1.3岩基上的荷載 *10.2岩石地基中的應力分布 10.3岩石地基的沉降變形 10.3.1彈性半空間表面作用豎向集中力的位移解 10.3.2岩基上淺基礎的沉降 10.3.3嵌岩樁基礎的沉降 10.4岩石地基的承載力 10.4.1岩基承載的破壞形式 10.4.2岩基極限承載力計算 10.4.3岩基承載力的確定方法 10.4.4特殊條件下的岩基承載力 10.5岩石地基（壩基）的穩定性 10.5.1岩基的穩定性 10.5.2壩基的失穩模式 10.5.3壩基的抗滑穩定性計算 習題與思考題 11岩石邊坡工程 11.1邊坡與災害 11.1.1邊坡變形破壞的演化階段 11.1.2邊坡破壞特徵與分類 11.1.3邊坡災害的後果 11.2邊坡穩定性影響因素 11.2.1岩土體性質與地質結構 11.2.2水的影響 11.2.3振動的影響 11.3岩石邊坡工程的行業特徵及設計要求 11.3.1岩石邊坡工程的行業特徵 11.3.2岩石邊坡的設計要求 11.4邊坡穩定性評價指標與設計標準 11.4.1邊坡穩定性評價指標 11.4.2設計安全係數的選用 11.5邊坡穩定性分析方法 11.5.1定性分析圖解法 11.5.2結構面控制型邊坡失穩模式與分析 11.5.3二維極限平衡條分法 11.5.4三維極限平衡條分法 11.5.5穩定性分析方法的選用原則 11.6邊坡防護與加固 11.6.1邊坡災害防控原則 11.6.2邊坡災害防控措施 11.7邊坡穩定性監測 習題與思考題 12岩石動力學 12.1岩石動力學概述 12.2岩石動力學試驗方法 12.3岩石的動力強度 12.3.1岩石動態增強因子 12.3.2岩石動態強度準則 12.4岩體工程中的應力波理論 12.4.1應力波基礎知識 12.4.2連續介質內一維應力波傳播分析方法 12.4.3應力波作用下節理本構模型 12.4.4岩體內應力波傳播的等效連續介質方法 12.4.5岩體內應力波傳播的位移不連續方法 12.5岩石動力學在工程中的套用 12.5.1爆破破岩與爆破振動測試 12.5.2衝擊破岩 12.5.3聲波測試 習題與思考題 13岩石工程流固耦合 13.1流固耦合基本概念 13.2岩石的有效應力 13.2.1岩石有效應力基本模型 13.2.2岩石的雙重有效應力 13.3裂隙岩體滲流規律 13.3.1含單裂隙岩體滲流規律 13.3.2含一組裂隙岩體滲流規律 13.3.3含多組裂隙岩體滲流規律 13.4三維應力下裂隙滲流耦合機制 13.4.1裂隙岩體法向變形與滲流的耦合關係 13.4.2三維應力下含單裂隙岩體滲流規律 13.4.3三維應力下裂隙岩體滲流規律 13.5岩體流固耦合基本方程 13.5.1滲流連續性方程 13.5.2應力平衡方程 13.5.3岩體流固耦合方程 13.6高壓流體致裂技術套用 13.6.1非常規儲層改造中的水力壓裂 13.6.2採礦工程中的水力壓裂 13.6.3超臨界二氧化碳壓裂 習題與思考題 14岩石力學數值分析方法 14.1概述 14.2有限單元法 14.2.1有限單元法簡介 14.2.2有限元法求解問題的步驟與要點 14.2.3強度折減法與失穩判據 14.2.4基於強度折減法的邊坡穩定性分析實例 14.3有限差分法 14.3.1有限差分法簡介 14.3.2有限差分法求解問題的基本步驟 14.3.3FLAC軟體簡介 14.3.4軟弱圍岩隧道大變形分析實例 14.4離散單元法 14.4.1離散單元法簡介 14.4.2顆粒流基本理論 14.4.3接觸本構模型與細觀參數選擇 14.4.4PFC軟體在岩石力學與工程領域的套用 14.5連續-非連續單元法 14.5.1連續-非連續單元法簡介 14.5.2岩體損傷破裂的力學模型 14.5.3單元接觸檢測方法 14.5.4基於CDEM的三維台階爆破全過程分析實例 14.6無單元伽遼金法 14.7數值流形法 14.8數值分析方法展望 習題與思考題 主要參考文獻 後記

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

• 課程資源

《岩石力學》的數字課程與紙質教材一體化設計，該數字課程內容包括：擴大知識面的參考知識點介紹、室內及現場岩石力學試驗指導書、試驗視頻、計算例題、岩體工程分級及地下工程相關的計算APP等。

《岩石力學》通過二維碼方式植入了岩石與岩體基礎試驗過程視頻、地應力測量方法示意動畫、試驗技術要求檔案、岩石開挖應力計算及工程岩體分級配套軟體等多項媒體內容，教材中部分非核心的知識點也列入數字內容中。

教材特色

架構邏輯性

該教材對架構進行了重新梳理。首先，將與岩石工程相關的地質環境要素作為獨立的一章進行概要介紹，以便於讀者對岩石力學的基礎研究對象、岩石力學與岩石工程的關係進行全面把握。其次，針對岩石性質、結構面與岩體性質、工程岩體分級、強度理論與本構關係進行詳細論述。同時，將強度理論與本構關係分別列章，以利於讀者在學習過程中能循序漸進、重點關注。在此基礎上，針對地下、基礎、邊坡三大類岩石工程的內容進行較詳細的講解，將高應力環境下的地下岩石工程作為獨立的一章列出，符合礦山、水利等行業的工程發展需求。最後，是岩石力學的提升內容，包括岩石動力學、流固耦合、數值分析方法等方面的概要論述，可作為岩石力學基礎學習內容的補充與擴展。

知識新穎性

該教材將已經成熟並被理論界、工程技術界認可的相關內容寫入教材，主要包括岩石力學性質的試驗方法與裝備、結構面空間分布參數獲取方法、等效岩體技術、工程岩體分級、強度理論、邊坡工程特點與設計準則、地下工程施工方法與深部高應力條件下圍岩穩定性控制方法等多方面內容。

內容準確性

該教材在吸收中國國內多本岩石力學教材內容的基礎上，結合中國國家標準與規範、國際原著等資料，對結構面分級與描述、岩石與岩體的物理力學參數、工程岩體分級的命名及相關分級要素的取值、地下工程設計原理與施工方法等多方面的內容進行了校正，針對岩石力學相關理論分析與計算部分，重新推導並驗證了相關公式，保證了計算與分析結果的準確。

實踐融合性

該教材強化了岩石物理力學性質、岩體力學性質的試驗方法，並與中國國家相關規範相互結合，同時明確了國際岩石力學與岩石工程學會對相關試驗方法的技術要求，既考慮到人才培養與中國工程建設需求的結合，也強化了讀者對ISRM試驗建議標準的了解，可促進學生基本技能的提高；在三大類岩石工程章節，突出基礎理論與基礎知識的同時，強化了設計原理與施工方法的介紹。同時，該教材強化思政要素，展示了中國岩石工程的成就，褒揚了中國學者對岩石力學學科發展的貢獻。

拓展豐富性

該教材通過視頻、圖片、動畫、文檔、套用軟體等拓展內容，增強教材的表現力和吸引力，強化育人功能，幫助學生對專業知識的認識，加深其對相關知識的理解和掌握。該新形態教材不僅在協助解決傳統教材更新不及時方面實現有效改進，而且可有效服務於線上教學、翻轉課堂、混合式教學等新型教學模式，推動“以學生為中心”的教學改革，構建創新人才培養機制。

作者簡介

吳順川，男，漢族，1969年12月生，安徽無為人，昆明理工大學國土資源工程學院二級教授，博士生導師。致力於採礦工程、岩土工程災害機制與防控等方面的教學與研究工作。

李利平，河北邯鄲人，山東大學教授、博士生導師。山東大學齊魯交通學院常務副院長、山東大學齊河新材料與智慧型裝備研究院院長。主要從事隧道及地下工程重大災害預警與控制研究工作。

張曉平，博士，武漢大學土木建築工程學院岩土與道橋系教授、碩士生導師、博士生導師。主要研究領域：岩土力學、地下工程、工程地質，TBM、盾構掘進過程中“機械—岩土體”相互作用研究，岩土材料破裂過程細觀研究、離散單元法數值模擬研究。