本书是一本介绍岩石力学基本原理及其在地下采矿工程中应用的著作。全书较系统地阐述了岩体的结构和分类，岩石和岩体的强度与变形性质，岩体的初始应力状态与应力分析方法，岩体工程问题的应用和变形分析与数值分析方法，地下开采方法（特别是崩落法技术原理的广泛应用）及相应的岩石力学问题，各类岩体中的巷道设计、开挖爆破、岩石支护与加固技术和岩体监测方法。
本书可供岩石力学与采矿、岩土工程、土木建筑、工程地质等领域的生产、科研与教学人员参考。
样章试读
目录
- 译者的话
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章 岩石力学与采矿工程
1.1 一般概念
1.2 岩石力学固有的复杂性
1.2.1 岩石破裂
1.2.2 尺寸效应
1.2.3 抗拉强度
1.2.4 地下水的影响
1.2.5 风化
1.3 地下采矿
1.4 采矿工程中职能部门间的相互影响
1.4.1 矿山管理
1.4.2 地质
1.4.3 规划人员
1.4.4 岩石力学
1.5 岩石力学方案的实施
1.5.1 现场特性
1.5.2 矿山模型的表述
1.5.3 设计分析
1.5.4 岩石力学性能的监测
1.5.5 反分析
第2章 应力和无穷小应变
2.1 问题的定义
2.2 力和应力
2.3 应力变换
2.4 主应力和应力不变量
2.5 静力平衡微分方程组
2.6 平面问题和双轴应力
2.7 位移和应变
2.8 主应变、应变变换、体应变和偏应变
2.9 应变协调方程
2.10 应力-应变关系
2.11 柱面坐标
2.12 岩土力学中关于位移、应变和应力的规定
2.12.1 应力-牵引力关系
2.12.2 应变-位移关系
2.12.3 平衡微分方程
2.13 双轴应力图解法
习题
第3章 岩体结构及特征
3.1 引言
3.2 构造特征的主要类型
3.3 不连续面的重要岩石力学性质
3.4 结构数据的采集
3.4.1 露头测绘
3.4.2 岩土工程钻探和岩芯记录
3.5 结构数据的表达
3.5.1 主构造特征
3.5.2 节理和层面
3.6 赤平极射投影
3.6.1 平面的赤平极射投影
3.6.2 不连续面方位数据的作图和分析
3.7 岩体分类
3.7.1 岩体分类法的性质和应用
3.7.2 Bieniawski的岩石力学分类
3.7.3 挪威土工所(NGI)Q系统分类法
3.7.4 地质强度指标(GSI)
习题
第4章 岩石的强度和变形
4.1 引言
4.2 概念和定义
4.3 单轴压缩各向同性岩石材料的性状
4.3.1 岩石类型和条件的影响
4.3.2 标准试验方法及说明
4.3.3 端面效应和高径比的影响
4.3.4 端面制备标准化的影响
4.3.5 试件体积的影响
4.3.6 应变速率的影响
4.3.7 试验机刚度的影响
4.3.8 加载和卸载循环的影响
4.3.9 点荷载试验
4.4 多轴压缩各向同性岩石材料的性状
4.4.1 多轴压缩试验的类型
4.4.2 双轴压缩(σ_1≥σ_2,σ_3=0)
4.4.3 三轴压缩(σ_1>σ_2=σ_3)
4.4.4 多轴压缩(σ_1>σ_2>σ_3)
4.4.5 应力路径的影响
4.5 各向同性岩石材料的强度准则
4.5.1 强度准则的类型
4.5.2 库仑抗剪强度准则
4.5.3 格里菲斯断裂理论
4.5.4 断裂力学
4.5.5 经验准则
4.5.6 基于塑性理论的屈服准则
4.6 三轴压缩各向异性岩石材料的强度
4.7 不连续面的剪切性状
4.7.1 剪切试验
4.7.2 表面粗糙度对抗剪强度的影响
4.7.3 剪胀与抗剪强度的相互关系
4.7.4 尺寸影响
4.7.5 有充填物的不连续面
4.8 不连续面强度和变形模型
4.8.1 库仑摩擦线性变形模型
4.8.2 Barton-Bandis模型
4.8.3 连续屈服节理模型
4.9 不连续岩体的性状
4.9.1 强度
4.9.2 变形
习题
第5章 采前应力状态
5.1 采前应力状态的描述
5.2 影响原岩应力状态的因素
5.2.1 地表形状
5.2.2 侵蚀和地壳压力均衡
5.2.3 残余应力
5.2.4 包体
5.2.5 构造应力
5.2.6 裂隙组及不连续面
5.3 确定原岩应力的方法
5.3.1 一般性方法
5.3.2 三向应变计
5.3.3 压力枕测量
5.3.4 水压致裂
5.3.5 估算地应力状态的其他方法
5.4 地应力测量结果的描述
5.5 地应力测量的结果
习题
第6章 应力分析方法
6.1 采矿设计的分析方法
6.2 经典应力分析方法的原理
6.3 简单硐室形状的封闭解
6.3.1 圆形巷道
6.3.2 椭圆形巷道
6.4 应力分析的计算方法
6.5 边界元法
6.6 有限单元法
6.6.1 位移的变化
6.6.2 单元内的应力
6.6.3 等效节点力
6.6.4 求解节点位移
6.7 离散元法
6.7.1 力-位移定律
6.7.2 运动定律
6.7.3 计算方法
6.8 连续岩石的有限差分法
6.9 混合计算方法
第7章 弹性完整岩体中的巷道设计
7.1 设计方法总论
7.2 巷道影响区
7.3 弱面对弹性应力分布的影响
7.4 巷道形状与边界应力
7.5 岩石破坏区的确定
7.6 岩体的支护与加固
习题
第8章 层状岩体中的巷道设计
8.1 设计要素
8.2 岩体对开采的响应
8.3 顶板变形的力学机制
8.4 平面应变情况下的顶板设计方法
8.4.1 荷载分布
8.4.2 分析与设计
8.5 顶梁垂直大挠度分析
8.5.1 梁的挠度
8.5.2 拱的几何形状
8.5.3 挠度和应变之间的关系
8.5.4 应力-应变关系
8.5.5 抗屈曲(或抗扭曲)强度
8.5.6 梁在铰接处的压碎破坏
8.5.7 支座处的剪切破坏
第9章 节理岩体中的巷道设计
9.1 设计要素
9.2 潜在块体破坏模式的识别——块体理论
9.2.1 可移动块体
9.2.2 赤平分析
9.2.3 在稳定性分析中的应用
9.2.4 估计关键块体的尺寸
9.3 顶板的对称三棱柱形岩石条块
9.4 顶板四面体楔块的稳定性分析
9.5 节理岩体中的实用设计
9.6 采场壁设计——Mathews稳定图解法
第10章 能量、矿山稳定性、矿山微震活动性和岩爆
10.1 能量转换的力学关系
10.2 能量转换对矿山开采的影响
10.3 岩石中能量的传播
10.3.1 杆中的纵波
10.3.2 三维介质中的平面波
10.3.3 球面波与柱面波
10.4 静水应力场中的球形硐室
10.5 释放能和多余能的一般确定方法
10.6 采场稳定性和岩爆
10.7 矿柱压碎引起的失稳
10.8 薄层状矿体的采场
10.9 断层滑移引起的失稳
10.10 微震事件的特征
10.10.1 震源定位
10.10.2 微震矩M_0
10.10.3 微震能量
10.10.4 震级
10.10.5 微震源机制
第11章 岩石支护与加固
11.1 术语
11.2 支护和加固的原理
11.3 岩石-支护相互作用分析
11.4 预先加固
11.5 支护和加固设计
11.5.1 目的
11.5.2 局部支护与加固
11.5.3 整体或系统的加固
11.6 加固材料和加固技术
11.6.1 概述
11.6.2 岩石锚杆和锚栓
11.6.3 锚索
11.6.4 喷射混凝土
11.6.5 钢筋网
11.6.6 钢支架
第12章 采矿方法及其选择
12.1 矿山巷道
12.2 岩体对开采作业的响应
12.3 影响采矿方法的矿体性质
12.3.1 矿体的几何形态
12.3.2 矿体的位置及方位
12.3.3 矿体的大小
12.3.4 岩石力学环境
12.3.5 矿体的价值及其在空间的分布
12.3.6 工程环境
12.4 地下采矿方法
12.4.1 房柱法
12.4.2 分段空场采矿法
12.4.3 分层充填采矿法
12.4.4 留矿法
12.4.5 垂直漏斗状后退式开采(VCR)法
12.4.6 阶梯式充填采矿法
12.4.7 长壁开采法
12.4.8 分段崩落法
12.4.9 矿块崩落法
12.5 采矿方法的选择
第13章 矿柱支护采矿法
13.1 支护矿井结构的组成部分
13.2 矿柱工作状态的现场观察
13.3 矿柱支护的从属面积分析法
13.4 采场和矿柱的布置设计
13.5 顶板和底板围岩的承载能力
13.6 Elliot湖区域的房-柱式矿山
13.7 不规则矿体中采场与矿柱设计
13.7.1 设计原则与方法
13.7.2 开采顺序
13.8 Mount Charlotte空场法采场与矿柱设计
13.9 屈服矿柱
习题
第14章 人工支护采矿法
14.1 人工支护技术
14.2 充填料的性质及其充填
14.2.1 水砂充填
14.2.2 胶结充填
14.2.3 废石充填
14.2.4 膏体充填
14.3 采矿充填的设计
14.4 分层充填采矿法
14.5 空场采矿法中充填料的应用
14.6 空场岩壁的加固
第15章 长壁和崩落采矿法
15.1 长壁和崩落采矿法的分类
15.2 硬岩中的长壁采矿法
15.2.1 岩石力学方面的基本问题
15.2.2 岩爆控制
15.2.3 支护加固系统
15.3 长壁法采煤
15.3.1 岩石力学方面的基本问题
15.3.2 长壁工作面周围的垂直应力分布
15.3.3 长壁垮落机理
15.3.4 工作面支护
15.3.5 巷道结构和支护
15.3.6 间柱和巷道煤柱的设计
15.4 分段崩落法
15.4.1 崩落矿石的重力流动
15.4.2 分段崩落法采场结构设计
15.4.3 支护与加固
15.5 矿块崩落法
15.5.1 基本崩落机理
15.5.2 可崩性
15.5.3 拉底诱导冒落
15.5.4 开采水平设计
15.5.5 破碎
15.5.6 放矿控制
习题
第16章 采矿引起的地表下沉
16.1 采矿引起地表下沉的类型及其效应
16.2 筒状陷落
16.2.1 筒状陷落的机理
16.2.2 筒状陷落的极限平衡分析
16.3 碳酸盐岩体中的陷落柱
16.4 崩落法开采引起的不连续下沉
16.4.1 矿块崩落
16.4.2 上盘岩体的渐进崩落
16.5 扁平矿体开采引起的连续下沉
16.5.1 概念和定义
16.5.2 经验预测方法
16.5.3 下沉盆地的弹性变形分析
16.5.4 数值方法
16.5.5 下沉工作面位置和时间之间的关联
16.5.6 限制下沉效应的设计措施
第17章 爆炸力学
17.1 地下采矿工程中的爆破过程
17.2 炸药
17.3 炸药与岩石相互作用的弹性模型
17.4 炸药对岩石破坏的现象学
17.4.1 动力加载
17.4.2 准静态加载
17.4.3 荷载的释放
17.5 爆破的计算模型
17.6 周边爆破
17.6.1 预裂爆破
17.6.2 光面爆破
17.7 瞬时地运动
17.8 地下巷道的动力性能和设计
17.9 炸药和爆破性能的评价
17.9.1 一般步骤
17.9.2 近场地运动的监测
第18章 岩体工作状态监测
18.1 岩体工作状态监测的目的和特点
18.2 监测系统
18.2.1 监测系统的一般特征
18.2.2 工作方式
18.2.3 收敛测量
18.2.4 钻孔多点伸长计
18.2.5 液压盒
18.2.6 应力变化的测量
18.2.7 微震活动性监测
18.2.8 时域反射仪
18.3 岩体性能监测的实例
18.3.1 澳大利亚Mount Isa矿,分层充填采矿时顶柱的性状
18.3.2 位于印度尼西亚Ertsberg市的印尼PT Freeport Indonesia Deep Ore Zone矿生产平巷的收敛监测
18.3.3 加拿大安大略市的Williams矿岩爆条件下钢索锚杆加固性能的监测
18.3.4 结语
参考文献
附录A 采用赤平极射投影的基本作图方法
附录B 无限各向同性弹性连续介质中点荷载和无限长线荷载引起的应力和位移
附录C 岩石与支护相互作用分析的计算步骤
附录D 顶板渐进崩落的极限平衡分析
附录E 习题答案
附录F 英中文对照
致谢
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