第一章绪论1.2岩体力学的研究任务与内容城市化：我国1989年不到20%，2000年为35.7%，2010达45%，为减少占用地面土地，发展地下空间。人口密度：拥人极限2万/km2，而上海达4万/km2(局部16万/km2)，北京达2.7万/km2。绿化指标：1990年全国城市绿化面积3.9m2/人，上海0.9m2/人（国家要求2m2/人）。联合国建议：40m2/人（莫斯科44m2/人；伦敦22.8m2/人；巴黎25m2/人）。交通方面：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/人；伦敦21.3m2/人。1.3岩体力学的研究方法地质调查1.4岩体力学在其它学科中的地位第二章岩石的基本物理力学性质（2）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单位体积质量（水中浸48小时）（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体积质量（108℃烘24h）二、岩石的孔隙性：反映裂隙发育程度的指标天然状态下饱和状态下1、自由膨胀率：无约束条件下，浸水后胀变形与原尺寸之比轴向自由膨胀（%）H——试件高度径向自由膨胀（%）D——直径第三章岩石动力学基础粘弹性波在非线性弹性体中传播的波，这种波，除弹性变形产生的弹性应力外，还产生又摩擦应力或粘滞应力。塑性波应力超过弹性极限的波。冲击波如果固体介质的变形性质能使大扰动的传播速度远比小扰动的传播速度大，在介质中就会形成波头陡峭的、以超声波传播的冲击波。3.在固体中可传播的弹性波可分为两类（1）体波：由岩体内部传播的波(2类）（a）纵波（又称：初至波、Primary波）质点振动的方向和传播方向一致的波它产生压缩或拉伸变形。（b）横波（又称次到波、Second波)质点振动方向和传播方向垂直的波产生剪切变形。（2）面波：仅在岩石表面传播。质点运动的轨迹为一椭圆，其长轴垂直于表面，这样的面波又称为瑞利波。面波速度小于体波，但传播距离大。按波面形状，应力波又区分为平面波、球面波和和柱面波。波面上介质的质点具有相同的速度、加速度、位移、应力和变形。最前方的波面称为波前、波头和波阵面。二、弹性波在固体中的传播拉梅运动方程(不计体力)由上方程导出纵波在各向同性岩体中的传播速度：横波在各向同性岩体中的传播速度：将，代入上两式，得：若已知，侧可根据上两式推出求动弹性模量和动泊松比，即：注：若分辨不清，则可用（一般可用静泊松比代替）求，则若＝0.25时，＝1.73经过各方面试验验证，一般在1.6～1.7之间。三、岩体弹性波速得测定注：由于纵波比横波较后到达，因此横波易受干扰，难于分辨，所以准确得测出横波时很重要的。中国科学院岩土力学研究所建议用下述方法：（二）岩体声波传播速度的现场测定（三）岩体弹性波测定结果根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）动弹性模量与静弹性模量的比值一般来说，岩体越坚硬越完整，则差值越小，否则，差值就越大。根据对比资料的统计，动弹性模量比静弹性模量高百分之几至几十倍，如图3－4所示。从动弹性模量的数字来看，多集中在之间。图3-4第二节影响岩体波速的因素（5方面因素）二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系图3-72.裂隙数目越多，则纵波速度愈小3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小4.夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈三、岩体波速与岩体的有效孔隙率n及吸水率有关图3－10表示了纵波波速与吸水率之间的关系。四、岩体波速与各向异性性质有关表3－62.平行岩层面的动弹模大于垂直岩层的动弹模各向异性系数数值在1.01－2.72之间；绝大部分小于1.303.压力愈大，纵波波速各向异性系数愈小由表可见，所有系数均大于1；其最大系数在0.1MPa五、岩体受压应力对弹性波传播的影响均匀压缩2.压应力愈大波速愈大从图中可以看出，随着压力的增大，纵波的波速亦随之增大。纵波增加的波速，在开始阶段较快，然后逐渐变小，最后可能不增加。3.对于层面发育的沉积岩石，当垂直于层面加载时，在低应力阶段波速急速随应力增长而增加，当波速超过平行层面方向的波以后，增长变慢。如图3－13所示4.当岩石单向压缩后，量测的波速因方向的不同而不同（二）现场量测的结果1.在巷道壁钻孔测试声波速度在松动区内，由于岩体破碎且是低应力区，因而波速较小；高应力区，岩体完整，波速达到最大；原岩应力区，波速正常。根据波速沿测孔深度的变化曲线，确定这三个区的范围。2.测试结果如图可见，3条测线总的趋势大约在1.5米处，波速最大，可推测松动圈范围在此处。另外，曲线1在1.5米更深处波速更大，这可能是该处巷道纵横交错，应力较复杂之故。3.当岩石种类不同，纵波波速不同。但基本规律相同，即在低