岩石力學與工程(第二版)（簡體書）

岩石力學是採礦工程、地質工程、石油工程、水利工程、鐵道工程、公路工程、岩土工程、地下工程等眾多工程學科的專業基礎課。
《岩石力學與工程（第2版）》是普通高等教育“十五”國家級規劃教材，是適用於各岩石工程領域的一部全國通用教材。
《岩石力學與工程（第2版）》強調理論和實踐的結合，將岩石力學與岩石工程放在同等重要的位置予以介紹，因而書名定為《岩石力學與工程》。第1～5章突出岩石力學基礎理論、基本知識和基本技能的教育，包括岩石物理力學性質、岩體力學性質、地應力及其測量、岩石本構關係與強度理論、岩石力學數值分析方法等；第6～8章分別介紹三大岩石工程，即岩石地下工程、岩石邊坡工程和岩石地基工程，突出岩石力學理論和方法在岩石工程設計、施工和維護中的應用，使學生從大量工程實例中提高分析問題、解決問題的能力；第9章介紹岩石力學研究的新進展，重點介紹岩石力學的新理論、新技術、新方法，突出現代非線性理論、系統科學理論、不確定性分析理論、現代信息技術和人工智能理論等在岩石力學與工程的應用，為學生今後的深入學習和應用提供思路和方向。
《岩石力學與工程（第2版）》除作為本科生教材使用外，也可選擇部分內容作為研究生的教材，還可作為高等院校相關專業的教師、科研院所和工程部門的科研人員、工程技術人員的參考用書。

岩石力學是近代隨著採礦、土木建築、水利水電、交通等岩石工程的興起而發展起來的一門理論性和實踐性都很強的應用基礎學科。但在很長一段時間內，存在岩石力學研究理論脫離實際、岩石力學教材理論與工程脫節的現象，嚴重影響岩石力學研究和教學水平的提高。為了適應新形勢下國家對人才培養的要求，著力培養基礎紮實、知識面寬、能力強和素質高的人才，著力提高大學生的學習能力、實踐能力和創新能力，本教材將理論和工程放在同等重要的位置，以突出篇幅介紹了三大岩石工程。理論和工程實踐緊密結合的教育將使學生從大量的工程範例中提高分析問題、解決問題的能力，全面推進素質教育。本教材作為普通高等教育“十五”國家級規劃教材，是我國第一部岩石力學課程的國家級規劃教材，第一部適用於各類岩石工程領域，包括採礦、土木建築、水利水電、鐵道、公路、地質、地震、石油、地下工程、海洋工程、軍事工程等領域的通用教材，第一部將岩石力學理論和岩石工程緊密結合，定名為“岩石力學與工程”的教材。教材內容全面反映了國內外岩石力學的新理論、新技術、新方法和最新工程實踐成果。教材編寫對貫徹現代化的教學思想和教學理念，推動岩石力學教學改革，更新教學內容、教學方法和教學手段，全面提高大學生的素質教育和多種能力的培養，激發學生的學習興趣均具有十分積極的作用。本教材已被全國開設岩石力學課程的大專院校廣泛採用，作為本科生教學的必修課教材，或作為碩士、博士研究生教學的選用教材，很多科技人員也將它作為岩石力學與工程的重要專業參考書。本教材自2002年8月出版發行以來，已先後印刷13次，印數38500冊。2004年，本教材被評為北京高等教育精品教材，並獲當年北京高等教育教學成果一等獎；2005年，獲國家級教學成果二等獎。
本教材第一版從出版發行到現在，已經10年時間。近10年來，隨著資源、能源開發，水利水電、交通及土木工程等國家基礎建設的蓬勃發展，岩石工程的規模越來越大，涉及的岩石力學問題越來越複雜，岩石力學與工程學科取得了許多重要進展，出現了許多新理論、新技術、新成果。本著當初確定的“教材的學術思想、學術內容與岩石力學與工程發展同步”的編寫宗旨，現在到了對教材的內容進行重要更新，編輯出版第二版的時候。第二版教材的基本格局與第一版相比，沒有太大的變化，但各章的內容都有重要的修改和補充。首先，根據岩石力學研究和工程實踐的最新成果與進展對各相關章節的內容進行了修改和更新，如在第3章中，增加了應力解除法和水壓致裂法地應力測量技術和設備的最新重要進展；在第4章的“岩石強度理論”中，增加了近年提出的“雙剪強度準則”；在第6章“岩石地下工程的監測”中，增加了地下巷道斷面最優形狀確定方法、地質超前預報、現代信息化施工技術的介紹；在第7章“岩石邊坡工程”中，增加了“基於GIS的邊坡三維極限平衡分析”（邊坡穩定性分析與優化設計方法的重大進展）一節內容；在第8章“岩石地基工程”中，岩石地基承載力確定方法，複雜地質條件下的岩石基礎、岩石錨桿基礎和水工重力壩安全係數確定方法與標準均有重大更新；在第9章中，根據國內外大量的最新研究成果，對“岩石力學系統的多場耦合分析”一節進行了全新的撰寫，等等。其次，為了增加知識的系統性、完整性和實用性，還補充了一些必要的內容，如在第1章補充了“岩石的密度”、“岩石裂隙度與聲波傳播速度”、“岩石的滲透性”等3節內容；在第2章的“岩石質量評價及其分類”一節中，刪除了幾個沒有實際應用的分類系統，而對國內外最廣泛應用的“NGI隧道岩體質量指標分類（Q系統）”的內容進行了大篇幅的補充。
在教材第一版的基礎上，對相關章節進行修訂、補充或新寫，形成教材第二版各章節的編寫分工為：蔡美峰（緒論，1.3.1，1.3.3，1.3.5，1.3 .6，1.4.1）、陳劍平（1.1，1.2，1.3.2，1-5）、李長洪（1.4.2）編寫了第1章；何滿潮（2.2，2.3）、王金安（2.4，2.5）仵彥卿與王媛（2.7）、蔡美峰（2.6.2.8）編寫了第2章；蔡美峰（3.1.1，3.1.3，3.2.3，3.3.1）編寫了第3章；蔣斌松（4.2， 4.3，4.5）、蔡美峰（4.4）編寫了第4章；王芝銀（5.1，5.2，5.6）、麻風海（5.5）編寫了第5章；呂愛鐘（6.1，6.2，6.3）、張世雄（6.4）、何滿潮（6.5）編寫了第6章；王星華（7.1）、謝謨文與譚文輝（7.3）編寫了第7章；劉東燕（8.2，8.3，8.5）、王星華（8.4）編寫了第8章；馮夏庭（ 9.2，9.3，9.8）、仵彥卿（9.4，9.7）、黃明利（9.5）、周宏偉（9.6）、週創兵（9-7）編寫了第9章。教材第一版中未作重要修改進入第二版的章節，未在上述說明中出現。
書中如有錯誤或不妥之處，敬請批評、指正。

第二版序
第二版前言
第一版序
第一版前言

第1章岩石物理力學性質
1．1概述
1．2岩石的基本構成和地質分類
1．3岩石物理性質
1．4岩石的力學性質
1．5影響岩石力學性質的主要因素
習題與思考題
參考文獻

第2章岩體力學性質
2．1概述
2．2岩體結構基本類型
2．3岩體結構面及其充填特徵
2．4結構面的力學性質
2．5岩體的變形特性
2．6岩體的強度特性
2．7岩體的水力學性質
2．8岩石質量評價及其分類
習題與思考題
參考文獻

第3章地應力及其測量
3．1概論
3．2直接測量法
3．3間接測量法
習題與思考題
參考文獻

第4章岩石本構關係與強度理論
4．1綜述
4．2岩石彈性本構關係
4．3岩石塑性本構關係
4．4岩石流變理論
4．5岩石強度理論
習題與思考題
參考文獻

第5章岩石力學數值分析方法
5．1概述
5．2平面有限元法
5．3邊界元法
5．4有限差分法
5．5離散單元法
5．6位移反分析法
習題與思考題
參考文獻

第6章岩石地下工程
6．1概述
6． 2岩石地下工程圍岩應力解析法分析
6．3圍岩壓力與控制
6．4岩石地下工程的監測
6．5軟岩工程
習題與思考題
參考文獻

第7章岩石邊坡工程
7．1概述
7 ．2邊坡的破壞形式及其影響因素
7．3邊坡穩定性分析
7．4滑坡的防治與監測
習題與思考題
參考文獻

第8章岩石地基工程
8．1概述
8．2地基承載力的確定
8．3建築物岩石地基
8．4岩石路基
8．5水工構築物的岩石地基
習題與思考題
參考文獻

第9章岩石力學研究新進展
9．1引言
9．2岩石力學問題的不確定性分析
9．3岩石力學系統的智能分析方法
9．4岩石細觀力學研究
9．5岩石斷裂力學與損傷力學概論
9．6岩石力學的分形研究
9．7岩石力學系統的多場耦合分析
9．8其他
參考文獻

1.5.4圍壓對巖石力學性質的影響
側向壓力（圍壓）對巖石的變形有很大的影響，這在三軸壓縮條件下的巖石變形特征一節中已有較詳盡的論述，在這里只作結論性的總結。
由三軸壓縮試驗可知：巖石的脆性和塑性并非巖石固有的性質，它與其受力狀態有關，隨著受力狀態的改變，其脆性和塑性是可以相互轉化的。例如，歐洲阿爾卑斯山的山嶺隧道穿過很堅硬的花崗巖，由于山勢陡峭，花崗巖處于很高的三維地應力狀態下，表現出明顯的塑性變形。可見試驗結論與實際是相符的。在三軸壓縮條件下，巖石的變形、強度和彈性極限都有顯著增大。
1.5.5風化對巖石力學性質的影響
新鮮巖石的力學性質和風化巖石的力學性質有著較大的區別，特別是當巖石風化程度很深時，巖石的力學性質會明顯降低，而在實際工程中又常常將風化巖石作為工程的基礎，因此，研究和認識風化巖石的力學特性是有必要的。風化作用是一種表生的自然營力和人類作用的共同產物，是一種很復雜的地質作用，將涉及氣溫、大氣、水分、生物、原巖的成因、原巖的礦物成分、原巖的結構和構造等諸因素的綜合作用。這里將不討論風化作用的機理，只闡明風化作用使巖石強度降低的評價方法。風化程度的不同對巖石強度的影響程度是不同的，所謂風化程度是指巖體的風化現狀。研究巖體的風化現狀對確定建筑物的地基、邊坡或圍巖的施工開挖深度及采取防護措施等均具有重要的意義。事實上并不是所有的風化巖石都不能滿足設計的要求，而只是那些風化比較強烈、物理力學性質較差的部分，在不能滿足設計要求的情況下需要挖除，而那些風化比較輕微、物理力學性質還不太壞且能夠保證建筑物穩定的，就可以充分利用。基于此，就必須了解巖石風化程度的評價方法。
巖石風化的結果主要從以下幾個方面來降低巖體的性質：（1）降低巖體結構面的粗糙程度并產生新的裂隙，使巖體被再次分裂成更小的碎塊，進一步破壞了巖體的完整性。隨著巖石原有結構連結被削弱，以致喪失，堅硬巖石可轉變為半堅硬巖石，甚至成為疏松土。（2）巖石在化學風化過程中，礦物成分發生變化，原生礦物經受水解、水化、氧化等作用后，逐漸為次生礦物所代替，特別是產生黏土礦物（如蒙脫石、高嶺石等）。并隨著風化程度的加深，這類礦物逐漸增加。（3）由于巖石和巖體的成分結構和構造的變化，巖體的物理力學性質也隨之改變。一般是：抗水性降低，親水性增高（如膨脹性、崩解性、軟化性增強）；力學強度降低，壓縮性加大（如抗壓強度可由原來的幾百兆帕降低到幾十兆帕）；孔隙性增加，透水性增強（但當風化劇烈、黏土礦物較多時，滲透性又趨于降低）。總之。巖體在風化應力的作用下，其優良的性質削弱了，而不良性質加劇了，從而使巖石的力學性質大大惡化。